第三章 热力学第二定律_PPT幻灯片

合集下载

人教版物理高中选择性必修3第三章4 热力学第二定律PPT教学课件

人教版物理高中选择性必修3第三章4 热力学第二定律PPT教学课件

第1讲 描述运动第的基三本章概念 热力学定律
热力学第二定律的克劳修斯表述与开尔文表述的对比
项目
克劳修斯表述
开尔文表述
作用
阐述了传热的方向性;传热的过程可以自 阐述了机械能与内能转化的方向性。机械能 发地由高温物体向低温物体进行,但相反 可以全部转化为内能,而内能无法全部用来 方向却不能自发地进行,这是一个不可逆 做功以转化成机械能 过程
1.热机工作的两个阶段 第一个阶段是燃烧燃料,把燃料中的⑩ 化学能 变成工作物质的 内能 。 第二个阶段是工作物质对外 做功 ,把自己的内能变成 机械能 。 2.内容 不可能从 单一热库 吸收热量,使之 完全 变成功,而 不产生 其他 影响。 3.理解 (1)热力学第二定律的开尔文表述阐述了机械能与内能转化的方向性:机械能可以 全部转化为内能,而内能 无法全部 用来做功以转化成机械能。 (2)热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述是 等价 的。
第1讲 描述运动第的基三本章概念 热力学定律
4 热力学第二定律
1.知道传热、扩散现象、机械能与内能的转化等都具有方向性。了解什么是热力 学第二定律。 2.理解热力学第二定律的两种表述,以及两种表述的物理实质。 3.能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移及宏观自然过程的方向 性问题。 4.了解什么是能量耗散和品质降低。
第1讲 描述运动第的基三本章概念 热力学定律

物化课件03_,热力学第二定律

物化课件03_,热力学第二定律

但最终[H+][OH-] = 10-14 mol2.dm-6,即 反应不进行到底。 第二定律的任务:方向,限度
§3-1 自发过程的共同特征
一、自发过程的方向和限度
自发过程(spontaneous process):在一定环境 条件下,(环境)不作非体积功,系统中自动 发生的过程。反之,只有(环境)作非体积功 方能发生的过程为非自发过程。通常所说 的“过程方向”即是指自发过程的方向。 举例:① 气流:高压 ② 传热:高温 ③ 扩散:高浓度 ④ 反应:HCl + NaOH 低压 低温 低浓度 NaCl + H2O
(3) △Samb=-Q/T=W/T=-p2(V2-V1)/T =-p2 (nRT/p2- nRT/p1)/T
=-37.41J.k-1
△Ssys+△Samb=58.31J.k-1 >0 ,自发过程
3. p V T同时变化的过程 没有必要记公式,只掌握方法即可。(方法是什么?) 这种情况一步无法计算,要分两步计算。
DA:绝热可逆压缩, T2 V1-1 = T1 V4-1 两式相除: V2 /V1 =V3 /V4
V2 W nR(T2 - T1 ) ln V1
W T2 - T1 R Q2 T2
二、Carnot 定理 定理:
T1 1T2
< ir cycle = r cycle

物理人教版(2019)选择性必修第三册3.4热力学第二定律(共28张ppt)

物理人教版(2019)选择性必修第三册3.4热力学第二定律(共28张ppt)
A.热量不能由低温物体传递到高温物体B.外界对物体做功,物体的
内能必定增加C.内能不能全部转化为机械能,同时不引起其他变化
D.机械能不能全部转化为内能
停了下来,同时产生的热量散失在周
围的环境中。会不会有这样的现象∶
静止在水平地面上的足球和地面、周
围的空气自发地降低温度释放内能,
并将释放出的内能全部转化为足球的
动能,让足球又滚动起来?
02
能源是有限的
二、能源是有限的
能量在数量上虽然守恒,但其转移和转化却具有方向性。在各种各样的活动中,
机械能、电能、光能、声能、化学能、核能、生物能……最终都转化成内能,流散
01
热力学第二定律
一、热力学第二定律
1.热力学第二定律的克劳修斯表述:热量不能自发地从低温物体传
到高温物体。
2.诠释:
(1)在不引起其它的变化的条件下,热量不可能自发地
从低温物体传到高温物体。
(2)热量可以从低温物体传到高温物体上,但会引起其
它变化,比如冷机做功。
(3)克劳修斯表述阐述的是热传递的方向性。
03
熵与熵增加原理
三、熵与熵增加原理
自然界的很多过程是不可逆的
例如,一个容器被隔板均分为A、B两部分,一定量的气体处
于容器A中,而B为真空。抽取隔板K,A中的气体就会扩散到B中,
最后整个容器的A、B两部分都均匀地分布了这种气体。这个过程

(完整版)热力学第二定律ppt

(完整版)热力学第二定律ppt
程方程,即:
• T1V2-1= T2V3-1, T2V4-1 = T1V1-1 • T1/T2 = (V3/V2)-1, T1/T2 = (V4/V1)-1 • V3/V2= V4/V1, V4/V3 =V1/V2 • Q2=nRT2ln(V1/V2)=-nRT2ln(V2/V1)
力学公式的演绎方法。 • 7.理解克拉佩龙方程、克劳修斯——克拉佩龙方程,掌
握其计算。
§3-1卡诺循环
一、热机效率
• 1.热机

通过工作介质
从高温热源吸热作功,
然后向低温热源放热本
身复原,如此循环操作,
不断将热转化为功的机
器。
2.热机效率 热机从高温T1热源吸热Q1 转化为功-W
的分数,就是热机效率,用表示。
限度
T0 P0 h0 C0 E0 ?0 ?0
二、自发过程的特征
• 1.隔离系统内具有某种推动力; T,P,C
• 2. 过程的方向是使推动力减小; • 3.过程限度是推动力0 • 4.是热力学不可逆过程;(其逆过程不
可能使系统和环境都复原) • 5.具有作功能力
§3-3热力学第二定律
• 一、热力学第二定律文字表述 • 1.克劳修斯说法:热不能自动从低温(物
体)流向高温(物体)。 • 2.开尔文说法:不能从单一热源吸热作
功而无其它变化。或:第二类永动机不能 实现。

热力学第二定律PPT

热力学第二定律PPT

热:能量传递的低 级形式:无序能
高级能可以无条件地 转变为低级能;低级 能全部转变为高级能 是有条件的——给环
境留下影响。
功是能量传递的高 级形式:有序能
第二类永动机是不可能造成的
对热力学第二定律的说明: (1)热力学第二定律是实验现象的总结。它不能被任 何方式加以证明,其正确性只能由实验事实来检验。 (2)热力学第二定律的各种表述在本质上是等价的, 由一种表述的正确性可推出另外一种表述的正确性。
物理化学
第三章 热力学第二定律
The Second Law of Thermodynamics
引言
热力学第一定律即能量转化与守恒原理 违背热力学第一定律的变化与过程一定不能发生 不违背热力学第一定律过程却未必能自动发生: 例:两物体的传热问题 温度不同的两个物体相接触,最后达到平衡态,两物体具有 相同的温度。但其逆过程是不可能的,即具有相同温度的两 个物体,不会自动回到温度不同的状态,尽管该逆过程不违 背热力学第一定律。
自发性、非自发性与可逆性、不可逆性的关系: 过程是否自发,取决于体系的始、终态;过程是否可逆取决
于对过程的具体安排。 不论自发还是非自发过程,一切实际过程都是不可逆的。若
施以适当的控制,在理论上都能成为可逆过程。
2.热力学第二定律
克劳修斯:热从低温物体传 给高温物体而不产生其它变 化是不可能的。

热力学第二定律()PPT课件

热力学第二定律()PPT课件

-
10
说明了功转变为热的过程的不可逆性。

不可逆

热量如何转变为功的问题,在实际生活中有着十分重要的意义。
历史上人们曾经幻想制造出一种从单一热源吸热而不断做 功的机器,即所谓 “第二类永动机” (例:利用海水的热量而自 动行驶的轮船)。
开尔文说法另一种形式: “第二类永动机”是不可能的。
热力学第二定律的两种说法都是等效的。违反其中的一
——热力学第二定律的基础。
-
2
2. 自发过程逆向进行必须消耗功
要使自发过程的逆过程能够进行,必须让环境对系统作功。
例如: 用冷冻机就可以将热由低温物体转移到高温物体;
用压缩机就可将气体由低压容器抽出,压入高压容器;
将浓度不同的溶液设计成浓差电池,用直流电就可将溶质由 低浓度溶液转移到高浓度溶液。 用铜与硫酸铜溶液作正极,锌与硫酸锌溶液为负极,通直流电 就可实现 Cu + Zn2+ Cu2+ + Zn 的反应。
数的全微分。该变量的积分值就应当只取决于系统的始、末态,
而与过程的具体途径无关,即该-变量为状态函数。
26
用一闭合曲线代表任意可逆循环。
在曲线上任意取1,2两点,把循环分成12和21两个可 逆过程。
1 根据任意可逆循环热温商的公式:
Qr T
0
可分成两项的加和:

热力学第二定律PPT课件

热力学第二定律PPT课件

T1) ln
V2 V1
卡诺热机:


W
Q1 Q2

RT2

T1
ln
V2 V1
Q2
Q2
R
T2
ln
V2 V1
T2 T1 1 T1
T2
T2
(1) η与两热源温度有关,T1、T2相差越大,η越大。 (2) 等温循环过程,η = 0。
(3) 因T1 ≠ 0,所以η < 1。
练习题
i

W Q2
(Q1 Q2 ) Q2
T2 T1 Q1 Q2
T2
Q2
——为熵函数的建立奠定基础。
第五节 熵
一、熵的导出
r

Q1 Q2 Q2

T2 T1 T2

Q1 T1
Q2 T2
0
卡诺循环的热温商之和为0。
(Q:热温商 ) T
δQ1 δQ2 δQ3 0 T1 T2 T1
不可逆性 W→Q W→Q W→Q
作功(非自发消耗功) 水轮机(泵)
气轮机(压缩机) 蒸气机(制冷机)
第二节 热力学第二定律
1、劳修斯表述:热量由低温物体传给高温物体 而不引起其它变化是不可能的。
2、开尔文表述:从单一热源取出热使之全部变 为功,而不发生其它变化是不可能的。 (第二类永动机不可能造成)

物理化学课件-热力学第二定律

物理化学课件-热力学第二定律

找(V2/V1) 和 (V4/V3)的关系
由理想气体绝热过程过程方程: T1V2-1= T2V3-1, T1V1-1 =T2V4-1
可得:V4/V3 =V1/V2
Q2=nRT2ln(V1/V2)=-nRT2ln(V2/V1)
三、卡诺热机效率C
Efficiency of Carnot Engine
W Q1 Q 2
例例:: 热热源源和和冷冷却却水水的的温温度度分分别别为为550000KK和和330000KK,,试试 问问工工作作于于此此二二温温度度热热源源之之间间的的热热机机,,从从高高温温热热源源 吸吸热热11kkJJ,,最最多多能能作作多多少少功功??最最少少向向冷冷却却水水放放热热若若 干干??
解:W= -Q1 =-Q1 (T1-T2 )/T1
S
nR ln
p1 p2
nC p ,m ln
T2 T1
T p
S
nCp,m
T' ln
T1
nCV ,m ln
T2 T'
V
nC p,m
ln V2 V1
nCV ,m
ln
p2 p1
S
nC V ,m
ln
T2 T1
nR
ln
V2 V1
1
p2T1V '
2
p1T ’V2
3

第三章 热力学第二定律-终ppt课件

第三章 热力学第二定律-终ppt课件

➢ 用Clausius Inequality判据过程的利弊:
➢ 对绝热系统: S0
> ir =r
意义:绝热系统的熵不可能减少(熵增加原理)
并没有明确解决方向问题:ir不一定自发
编辑版pppt
16
➢ 对孤立系统:
S0
> 自发 = 可逆
方向 限度
意义:孤立系统中进行的过程永远朝着S增加的方 向,限度是 Smax ——熵判据 (entropy criterion)
29
例3. 试求298.2K及p下,1mol H2O(l)气化过程的S。已知: Cp,m(H2O, l) = 75 J.K-1.mol-1, Cp,m(H2O, g) = 33 J.K-1.mol-1 , 298.2K时水的蒸气压为3160Pa, glHm(H2O, 373.2K) = 40.60 kJ.mol-1。
• 第二定律是广域能量的定律(能源危机) 自然界的实际过程向着能量可用性减小的方向进行
(能量贬值)
编辑版pppt
19
P148-152
§3-5 熵变的计算 Calculation of entropy change
2δ Q
➢ 基本公式: S
r
1T
➢ 基本方法:若r,套公式;若ir,则设计可逆过程。
1m3o0l0HK2(g)
101.3kPa 101.3kPa

物理人教版选择性必修第三册3.4热力学第二定律(共28张ppt)

物理人教版选择性必修第三册3.4热力学第二定律(共28张ppt)

宏观自然过程的方向性
热现象
物体间的传热
气体的膨胀 扩散现象
特定的方向
有摩擦的机械运动
温度由高到低 体积由小到大 密度由密到疏 由机械能到内能
反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律。
第一节 热力学第二定律
热力学第二定律
热力学第二定律 在物理学中,反映宏观自然过程的方向性的定律。
①热力学第二定律的克劳修斯表述: 热量不能自发从低温物体传到高温物体。
贮藏的食品
宏观自然过程的方向性
热传导的方向性
热传导的过程是有方向性的,这个过程 可以向一个方向自发地进行,但是向相反 的方向却不能自发地进行。
要实现相反方向的过程,必须借助外界 的帮助,因而产生其它影响或引起其它变 化。
宏观自然过程的方向性
思考
均匀混合的空气与溴气过一段 时间会不会自发地变的界线分 明?
拓展:熵增
熵及熵增加原理 1.熵:熵可用来表达一个系统的无序程度,系统从有序向 无序的发展过程中熵在增加。 2.熵增加原理:在自发过程中,系统总是自发地向无序方 向发展,即一个孤立系统的熵值总是不减少的。
拓展:第二类永动机
第二类永动机:只从单一热源吸收热量,使之完全变为 有用功而不引起其他变化的热机。 第二类永动机不可能制成:这类热机虽然不违背能量守 恒定律,但因为机械能和内能具有方向性,热机在工作 过程中要排除部分能量,所以第二类永动机不可能制成。 热力学第二定律的一种特殊表述:第二类永动机不可能 制成

傅献彩第五版物理化学ppt课件03章热力学第二定律

傅献彩第五版物理化学ppt课件03章热力学第二定律
QR TdS (可用于任何可逆过程)
Q CdT (不能用于等温过程)
§3.7 熵变的计算
等温过程中熵的变化值 非等温过程中熵的变化值
等温过程中熵的变化值
(1)理想气体等温可逆变化
U 0
QR Wmax
Wmax
nRT ln V2 V1
nRT
ln
p1 p2
S QR Wmax
T
T
nR ln V2 nR ln p1
热机所作的功W为闭合
曲线ABCDA所围的面积。
循环热机的效率
ABCDA的面积 ABC曲线下的面积
T-S图 及其应用
T
图中ABCD表示任一 循环过程。
T1
EB
G
A
C
ABCD的面积表示循环 T2 L D
H
所吸的热和所做的功
EG线是高温(T1)等温线 LH是低温( T2)等温线
0M
NS
(c)
GN和EM是绝热可逆过程的等熵线
先以P,Q两点为例
任意可逆循环的热温商
p
R
T
V PO
PVO = OWQ
Q
W MXO’ = O’YN
X N
M O' Y
S
U
V 任意可逆循环
证明如下:
p
(1)在任意可逆循环的曲
线上取很靠近的PQ过程
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

化学过程的熵变
(C) 化学变化过程的熵变 (1)在标准压力下,298.15 K时,各物质的标准摩 尔熵值有表可查。根据化学反应计量方程,可以计 算反应进度为1 mol时的熵变值。
(2)在标准压力下,求反应温度T时的熵变值。
298.15K时的熵变值从查表得到:
rS m (T ) rS m (2 9 8 .1 5 K )2 T 9 8 .1 5 K BB C p T ,m (B )d T
G (p1)p p 2 1V(1 )d pp p 12V(2)dp
dS Q
T
T
热力学第二定律
4. 熵
状态函数,广度性质,系统混乱度的量度。 无论过程可逆与否
dS Qr
dT
S Qr T
热力学第二定律
6. 熵变的求算 (A)等温过程的熵变
(1)理想气体等温变化
S QR T
S nRln(V2 ) nRln( p1 )
V1
p2
(2)理想气体(或理想溶液)的等温混合过程,并
热力学第二定律
2.卡诺定理
(1)所有工作于同温热源和同温冷源之间的热机,其
效率不能超过可逆机,即可逆机的效率最大。
(2) 卡诺热机的效率与工作物质无关。
I
R
Th TL Th
= 可逆机 < 不可逆机
3. Clausius不等式(热力学第二定律的数学表达式)
SA B( i
TQ)A B0
dS Q 0
*(5)没有相变的两个变温物体之间的热传导,首先要 求出终态温度T
T(C1T1 C2T2) C1 C2
S S1 S2C1lnTT1
T C2lnT2
变温过程的熵变
(6)绝热过程 a 绝热可逆过程
S0
b 绝热不可逆过程
S0
设计可逆过程或用任意变温过程的熵变求算。
(7)不可逆相变过程
设计成可逆过程来求算。
dGVdp dApdV
G p2Vdp A V2 pdV
p1
V1
(1) 理想气体的等温过程
G p2Vdp nRTln p2
p1
p1
A V2 pdV nRTln V1
V1
V2
GAW R
(四) G、 A 的计算
(2)凝聚系统
G
p2 Vdp
p1
V(p2p1)
A V2 pdV 0 V1
AG(p)V 0
第三章 热力学第二定律
一、基本概念和公式
(一)热力学第二定律及熵函数
1. 热力学第二定律的文字叙述 ①克劳修斯的说法:不可能把热从低温物体传到
高温物体而不发生其它变化。 ②开尔文的说法:不可能从单一热源取出热使之完
全变为功而不发生其它的变化。第二类永动机是不可 能造成的。(热功转换的不可逆性)
③路易斯-朗德说法:一切自发过程都是热力学不 可逆过程。
dAT,V,W/0 0
AT,V,W/00
可逆
平衡
不可逆 自发
不能自发
在恒温、恒容、不做非体积功的条件下,自发变化 总是朝着亥姆霍兹自由能减少的方向进行,直到达到平 衡为止。
(三)吉布斯自由能
(三)吉布斯自由能 1.吉布斯自由能函数
Gdef HTS
G称为吉布斯自由能(Gibbs free energy),是 状态函数,具有容量性质。
(2)物质的量一定的等压变温过程 ig
S T2 nCp,mdT
T1
T
若 Cp ,m常 数 S nCp,mlnTT12
变温过程的熵变
(3)一定量理想气体从 p1,V1,T1 到 p2,V2,T2 的过程。
a. 先等温后等容 SnRln(V2)T2nCV,mdT
若 CV ,m常 数 SnR lnV V1 2V 1nC VT,1mlnT T T1 2
1、所需关系式
(1)定义式 AUTS GHTSUpVTSApV
(a)对于任意过程 AU(T)S GH(T)S
(b)对于等温过程
A U T S G H T S
(四) G、 A 的计算
(c)对于等熵过程
A U S T G H S T
(四) G、 A 的计算
2、等温物理变化过程中的G和A的求算
(三)吉布斯自由能
2.吉布斯自由能判据
如果系统在恒温、恒压、且不作非膨胀功的条件下,
dGT,p,W/0 0 GT,p,W/0 0
可逆
平衡
不可逆 自发
不能自发
即恒温、恒压不做非体积功的系统中,自发变化总是 朝着吉布斯自由能减少的方向进行,直到达到平衡为 止。
(四) G、 A 的计算
(四) G、 A 的计算
rSmrHmT rGm
(二) 亥姆霍兹自由能
(二) 亥姆霍兹自由能
1.亥姆霍兹自由能函数
AAdef UTS
A称为亥姆霍兹自由能(Helmholz free energy),也 称功函,是状态函数,具有容量性质,绝对值测不出。
亥姆霍兹自由能
2.亥姆霍兹自由能判据
如果系统在恒温、恒容且不作其它功的条件下
符合分体积定律,即
V xB V
m ixSR nBlnxB
B 总
B
(3)等温等压可逆相变(若是不可逆相变,应设计
可逆过程) S(相变)TH(相 (相变 变) )
变温过程的熵变
(B)变温过程的熵变 (1)物质的量一定的等容变温过程 ig
S T2 nCV,mdT
T1
T
若 CV ,m常 数 S nCV,mlnTT12
(3) 相变
(a)可逆相变 G0
A W R p (V 2 V 1 )
对于蒸发或升华过程
A W R p (V 2 V 1 ) nRT
等温物理变化中的G和A源自文库
(b)不可逆相变 相(1) G(p2)
相(2)
G1
G2
相(1) G(p1) 相(2)
G ( p 2 ) G ( p 1 ) G 1 G 2
b. 先等温后等压
SnRln(p1)T2nCp,mdT p2 T1 T
若 Cp ,m常 数 SnR lnp p1 2nC p,mlnT T1 2
c.先等压后等容 SnCp,mln(V V 1 2)nC V,mln(p p1 2)
变温过程的熵变
(4)没有相变的两个恒温热源之间的热传导
S S(T L ) S(T h)
化学过程的熵变
(3)在298.15 K时,求反应压力为p时的熵变。标准
压力下的熵变值查表可得
rS m (p ) rS m (p )p p ( V T )p d p
(4)从可逆电池的热效应 Q R或从电动势随温度的变化 率求电池反应的熵变
r Sm
QR T
E rSm zF(T)p
(5)从化学反应的热效应和吉布斯自由能变求算
相关文档
最新文档