热力学可逆过程 广延不可逆热力学
热力学第二定律可逆与不可逆过程
(2) 热传导 两物体接触时，能量从高温物体传向低温物体的概率，要比 反向传递的概率大得多！因此，热量会自动地从高温物体传 向低温物体，相反的过程实际上不可能自动发生。
(有摩擦时) 不可逆
x
• 功向热转化的过
程是不可逆的。
• 一切自发过程都
是单方向进行的
不可逆过程。
• 热量从高温自动 传向低温物体的 过程是不可逆的
墨水在水中的扩散 （（有真气空体））可不逆可逆
• 自由膨胀的过程是不可逆的。
一切与热现象有关的过程都是不可逆过程，一切实际过程
都是不可逆过程。
过程不可逆的因素 不平衡和耗散等因素的存在，是导致过程不可逆的原因。
可逆过程
若系统经历了一个过程，而过程的每一步都 可沿相反的方向进行，同时不引起外界的任 何变化，那么这个过程就称为可逆过程。
不可逆过程 如对于某一过程，用任何方法都不能使系统和 外界恢复到原来状态，该过程就是不可逆过程
自发过程 自然界中不受外界影响而能够自动发生的过程。
不可逆过程的实例
力学(无摩擦时) 过程可逆
无摩擦的准静态过程是可逆过程（是理想过程）
热力学第二定律的实质，就是揭示了自然界的一切自发 过程都是单方向进行的不可逆过程。
§7-9 热力学第二定律的统计意义
一. 热力学第二定律的统计意义
1. 气体分子位置的分布规律
a b c
3个分子的分配方式
气体的自由膨胀
左半边 abc ab bc ac a b c 0
热力学中的可逆与不可逆过程
热力学中的可逆与不可逆过程热力学是研究能量转换和传递的科学，它涉及到许多重要的概念，包括可逆过程和不可逆过程。
可逆过程是指在系统与外界之间无耗散的过程，而不可逆过程则是有能量或物质的损失。
在本文中，我们将探讨热力学中的可逆与不可逆过程以及其在能源利用和环境保护方面的重要性。
首先，让我们来了解一下可逆过程。
可逆过程是指系统与外界之间的能量转换过程，其特点是能够在任何时间点都能够恢复为初始状态，不发生能量和物质的损失。
举个例子，我们可以将一个火焰置于一个密闭的容器中，然后通过一个活塞将内部压力逐渐增加。
在这个过程中，热能被转换成了机械能，但是如果我们将压力逐渐降低，机械能又会转换回热能，最终回到初始状态。
这就是一个可逆过程，因为无论我们是增加还是减少压力，系统都能够恢复到初始状态。
那么，不可逆过程又是什么呢？不可逆过程是指系统与外界之间的能量转换过程中会发生能量和物质的损失。
以上述例子为例，如果在压力降低的过程中我们突然停止操作，系统将无法恢复到初始状态。
这是因为在压力降低的过程中，部分能量被耗散为热能而无法恢复，从而导致了不可逆过程的发生。
不可逆过程是自然界中的常态，我们难以完全避免。
例如，燃烧过程会产生大量的热能和废气，这些能量无法再转化为其他有用的形式，从而造成了不可逆过程。
可逆与不可逆过程在能源利用中有着重要的意义。
可逆过程是理论上能够达到的最高效率，因为在这个过程中没有能量的损失。
但是在实际应用中，不可逆过程是无法避免的。
例如，汽车内燃机的效率就非常低，大部分燃料能转化为废热而浪费掉。
因此，我们需要不断努力提高能源利用的效率，减少不可逆过程的发生。
在环境保护方面，可逆与不可逆过程的理解也是至关重要的。
不可逆过程会导致能量和物质的损失，而这些损失可能对环境造成负面影响。
例如，废弃物的处理和排放会导致水源污染和空气污染，这些都是不可逆过程的结果。
因此，我们应该尽力减少不可逆过程的发生，推动可持续发展和环境保护。
可逆过程与不可逆过程
可逆过程与不可逆过程可逆过程是指系统沿着一条连续的平衡状态路径从一个平衡状态到另一个平衡状态的过程。
该过程是无损耗的，物质的所有性质和状态都可以完全恢复。
不可逆过程是指系统从一个平衡状态到另一个平衡状态的过程中，无法通过任何方式使所有物质的性质和状态完全恢复原状的过程。
可逆过程满足热力学第一定律和第二定律的要求，而不可逆过程可能违反这些定律。
热力学第一定律，也称为能量守恒定律，指出能量是守恒的，能量不能被创建或销毁，只能从一种形式转化为另一种形式。
热力学第二定律，也称为熵增定律，指出孤立系统的熵将随时间增加，自然趋向于更加混乱的状态。
可逆过程与不可逆过程之间最大的区别在于能量和熵的改变。
可逆过程中，系统的能量改变等于传递给系统的热量减去系统对外做功所消耗的能量，熵保持不变。
而不可逆过程中，系统的能量改变小于传递给系统的热量和系统对外做功所消耗的能量之和，熵增加。
一个常见的例子是理想气体在等温膨胀和绝热膨胀两种过程中的行为。
在等温膨胀中，理想气体与热源保持恒温接触，气体按照等温膨胀的路径发生体积的变化。
这个过程是可逆的，因为系统的能量改变等于传递给系统的热量减去系统对外做功所消耗的能量，同时熵保持不变。
然而，在绝热膨胀中，理想气体与外界没有任何热交换，气体按照绝热膨胀的路径发生体积的变化。
这个过程是不可逆的，因为系统的能量改变小于传递给系统的热量和系统对外做功所消耗的能量之和，同时熵增加。
这两个过程的区别在于热量的流向。
在可逆过程中，热量是平衡地进入和离开系统，系统内部的每个点的温度都与热源相同。
而在不可逆过程中，热量的流动是不平衡的，系统内部的一些点的温度可能高于或低于热源。
可逆过程和不可逆过程在实际中都有广泛的应用。
例如，汽车引擎中的一些过程可以被视为可逆过程，例如理想的等温膨胀和等熵膨胀。
而摩擦、温度梯度和达到平衡所需的时间等因素使得其他过程变得不可逆。
在化学工程中，例如化学反应过程、质量传递过程和传热过程都是不可逆的。
第二章热力学第二定律-3
Siso
16
Siso 0,
G 0, T
所以
自发 G 0 平衡
因此说，ΔG ≤0 已经隐含了环境的熵变。
17
§2-8 ΔA 、ΔG 的计算
G和A是状态函数，在指定的始终状态之 间ΔA、ΔG有定值。 对于不可逆过程和难于 计算的过程，要设计始终态相同的可逆过程 计算ΔA、ΔG值。
18
G=H-TS 对微小变化，
39
§2-9 热力学函数基本关系式
1、热力学基本方程 U、H、S、A、G 、p、V、T
（a） dU=δQ+δW （b） H = U + p V （c） A = U – T S （d） G = H – T S 对 dU=δQ+δW 若δWˊ=0，δQr = TdS，则:
dU = TdS - pdV
40
34
2、等温等压不可逆相变化过程ΔG 的计算 设计可逆途径进行计算。
B(,T1,p1)
G=?
不可逆相变
G1
B(,Teq,peq)
G2
可逆相变
B(,T1,p1) G3
B(, Teq,peq)
则G＝G１＋G２＋G３
35
[例2-13] 1.00mol Pb(l)由1893K(沸点)、101325Pa下蒸 发，变为1893K、50.7kPa的蒸气，求 ΔG。
28
[例] 1.00mol理想气体在300K、1010kPa向真空自由膨胀 到101kPa，求W、Q、ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG。
29
解：因是理想气体向真空自由膨胀过程，故有： ΔU = 0，ΔH= 0， Q = 0，W =0
ΔS=Qr/T = nRln(p1/p2) = 1.00mol×8.3145J.mol-1.K-1 ×ln(1010/101) = 19.2J.K-1
热力学知识：热力学中的可逆过程和热不可逆过程
热力学知识：热力学中的可逆过程和热不可逆过程热力学中的可逆过程和热不可逆过程热力学是一门研究热力学系统、热力学宏观性质以及宏观演化规律的学科，热力学系统的运动是由能量和熵这两个概念来描述的。
在热力学中，过程可以分为可逆过程和热不可逆过程。
本文将从这两个方面来介绍热力学中可逆过程和热不可逆过程的概念、特征、应用以及在能源利用方面的问题。
一、可逆过程在热力学中，可逆过程（reversible process）是指将系统从一个平衡状态转化为另一个平衡状态的过程，使系统在整个过程中可逆，即过程可以在任意时间段内反转。
换句话说，可逆过程是能够通过微小的变化来实现状态的逆转。
在可逆过程中，系统中的能量守恒，系统的熵保持不变。
可逆过程具有以下三个特征：1.可逆性：在可逆过程中，熵增加的总量等于零，即系统的熵是不变的。
2.回弹性：如果发生扰动，系统要回到原来的状态，力与位移的乘积负责抵消了失去的能量。
3.经济性：可逆过程的能量损失极小，因为它们是先被吸收然后又被释放的，之间进行循环。
可逆过程适用于理想热机和理想气体的等温和等容过程。
二、热不可逆过程热不可逆过程（irreversible process）是指系统从一个非平衡状态转化到另一个平衡状态的过程，使过程中的能量不仅仅由于热传递而流失，还有其他形式损失，如机械运动、电能、声能等都可能造成。
换句话说，热不可逆过程是一种不可逆转的过程，系统中的熵不断增加。
热不可逆过程具有以下特征：1.时间不可逆性：热不可逆过程是一种有向过程，时间流逝方向不能改变。
2.能量不可恢复性：热不可逆过程导致一部分能量被消耗，不能恢复。
3.热不可逆性：热不可逆过程不能通过温度较低的物体获得能量，因为物体已经到达平衡状态。
热不可逆过程适用于热机和汽车发动机的实际和现实气体过程，可以产生功和效率。
三、应用热力学中的可逆过程和热不可逆过程在生产和制造过程、环境和能源开发方面具有重要应用。
1.生产和制造过程在生产和制造过程中，通过对物质的传递和变换来获得更高的效率和更高的产量，但是这些过程总是会导致能量的消耗和浪费。
可逆过程和不可逆过程
介绍可逆过程和不可逆过程 容积功的计算方法 容积功的计算
容积功的计算
2/10
§2—4 可逆和不可逆过程
• 一、可逆过程 • 热力学体系处于平衡状态时，体系内部的压力 和温度均匀一致，并且也等于外界的压力和温 度。当外界的压力或温度变更时，体系的平衡 状态被破坏，但经过一定时间以后，体系重新 达到另一平衡状态，在从原来的平衡状态到新 的平衡状态的过程中，要经过一系列的不平衡 状态，这无法用状态参数来描述，在压容图上 也不能用确切的点来表示，所以更不会有状态 方程式描述其参数之间的关系。
• 例 气缸内的气体压力按玻义耳—马略特 定律。Pv=常数的规律进行变化，试求其中 气体由状态1变化至状态2的容积功。 • 解 因pv=常数，故pv=常数／v，代人式 (1—2—9)即得1kg气体的容积功为
1
2
pdv
2
1
v2 dv 常数 常数 ln v v1
V2 P P v1 P v1 ln 1 1 1 V1 P2
dW mdw
dV mdv
• 其中m为气缸内气体质量，1kg气体所做 的容积功 •
dw pdv
• 活塞从位置1移动到位置2，该过程的容 积功为 2
w12 pdv
1
• 在已知起始和终了的状态参数及压力与比 容的关系以后，就可以积分，并得出容积 P 功的数值。 f (v) 的关系式不同，所求得 的功的数值也就不同。另外，在压容图上， pdv用狭长条阴影面积表示，那么，过程 2 1—2气体所做的容积功 就是过程 1 pdv 1-2下面的面积12341。
• 气体膨胀时，v2 >v1 由上式求出的 w12 为正值； 反之，气体压缩时，v <v ，求出的 即为 1 w 负值。 • 对可逆过程而言，热u2 u1 pdv
热力学中的可逆和不可逆过程
热力学中的可逆和不可逆过程热力学是研究热能转化和传递的科学，而在热力学中，可逆和不可逆过程是两个重要的概念。
可逆过程是指在热力学系统中，从一个平衡状态到另一个平衡状态的过程，而不可逆过程则是指不能以逆向的方式进行的过程。
本文将探讨可逆和不可逆过程的概念及其在热力学中的应用。
可逆过程在热力学中扮演着重要的角色。
一方面，可逆过程是理想化的过程，它在理论上能够达到最高效率。
另一方面，可逆过程也是严格可控的过程，可以通过微观调节来实现。
一个典型的可逆过程是等温过程，它是指系统与周围环境温度相同时进行的过程。
在等温过程中，系统的温度保持不变，内外压力之间通过微小的压缩或膨胀来平衡，这种过程可以通过热源和冷源之间的相互作用来实现。
与可逆过程相反，不可逆过程是系统在无法实现最高效率的条件下进行的过程。
不可逆过程是真实系统中常见的过程，其特点是熵的增加。
熵是一个热力学量，用来衡量系统的混乱度或无序程度。
在不可逆过程中，熵会增加，而在可逆过程中，熵保持不变。
一个常见的不可逆过程是热传导，它指的是热量从高温区域传递到低温区域的过程。
热传导是不可逆的，因为热量的自发传递只能发生从高温到低温的方向，而无法反向发生。
可逆过程和不可逆过程在热力学中有许多应用。
其中一个重要的应用是热力学循环的分析。
热力学循环是指一系列可逆和不可逆过程组成的过程，它们经过一些操作，使得系统最终返回到初始状态。
在热力学循环中，可逆过程被广泛应用于理想化的汽车发动机和热力发电厂等设备中。
由于可逆过程具有最高效率，因此通过优化循环中的可逆过程，可以提高整个系统的能源利用率。
另一个与可逆过程和不可逆过程相关的应用是热力学第二定律和熵的研究。
热力学第二定律是热力学中最重要的定律之一，它规定了自然界中热量传递的方向和限制。
根据热力学第二定律，孤立系统中熵总是增加的，不可逆过程总是发生的。
通过熵的概念，我们可以对不可逆过程的特性进行定量分析，并对自然界中的能量转化过程进行限制和优化。
14-6 热力学第二定律 可逆与不可逆过程
D C
Q2 T2 V
o
高温热源 T1 Q1
卡诺致冷机 W
Q2 低温热源 T2
虽然卡诺致冷机能把热量从低温物体移至高温
物体，但需外界作功且使环境发生变化 .
14 – 6 热力学第二定律 可逆与不可逆过程 二、热力学第二定律的两种表述是等价的
高 温 热 源 T1
Q
Q+Q2
Q2
A
B
W
W=Q
Q2
Q2
低 温 热 源 T2
第二类永动机是不可能制成.
14 – 6 热力学第二定律 可逆与不可逆过程
p
p1
1 ( p1,V1,T )
p2
( p2,V2,T )
W
2
o V1
V2 V
p A
T1 T2
T1 B
W
D
T2
C
o
V
QT
E
W
等温膨胀过程是从
单一热源吸热作功，而 不放出热量给其它物体, 但它非循环过程.
高温热源 T1 Q1 W
开尔文表述不成立，则克劳修斯表述也不成立.
14 – 6 热力学第二定律 可逆与不可逆过程
注意
1 热力学第二定律是大量实验和经验的总结. 2 热力学第二定律开尔文说法与克劳修斯说 法具有等效性 . 3 热力学第二定律可有多种说法，每一种说 法都反映了自然界过程进行的方向性 .
14 – 6 热力学第二定律 可逆与不可逆过程 三 可逆过程与不可逆过程 可逆过程 : 在系统状态变化过程中,如果逆过 程能重复正过程的每一状态, 而不引起其他变化, 这样的过程叫做可逆过程 .
14 – 6 热力学第二定律 可逆与不可逆过程
第二定律的提出 1 功热转换的条件第一定律无法说明. 2 热传导的方向性、气体自由膨胀的不可 逆性问题第一定律无法说明. 一 热力学第二定律的两种表述 1 开尔文表述：不可能制造出这样一种循环工作 的热机，它只使单一热源冷却来做功，而不放出热量给 其他物体，或者说不使外界发生任何变化 .
热力学中的可逆过程与不可逆过程
热力学中的可逆过程与不可逆过程热力学是研究能量转化与能量传递的学科，涉及到了许多重要的概念与原理。
其中，可逆过程与不可逆过程是热力学中的两个重要概念，它们对于各个工程领域和自然科学研究都具有重要意义。
本文将就这两个概念进行探讨，旨在深入了解这两个过程的特点与应用。
一、可逆过程可逆过程是指在系统内发生的过程可以在给定的条件下以相同的顺序反转，达到与初始状态完全相同的过程。
简而言之，可逆过程是可逆的，可以在任何时候完全逆转过程而不产生任何不可逆性和额外的能量损失。
在可逆过程中，系统内的能量转化是无损失的。
一个典型的例子是理想气体的绝热膨胀和绝热压缩。
在绝热条件下，理想气体的膨胀和压缩可以看作是两个可逆过程。
在膨胀过程中，理想气体通过缓慢而均匀地将容器的体积扩大，外部环境对气体进行功的做用将气体的压强降低，使气体内部的分子自发地做功，气体的温度下降，最终达到平衡态。
而在绝热压缩过程中，正好相反，气体的体积缩小，温度升高，最终也可以达到平衡态。
整个过程中，无论是膨胀还是压缩，系统内的能量转化都是完全可逆的，没有能量损失。
二、不可逆过程不可逆过程与可逆过程相反，是指系统中发生的不能在给定条件下逆转的过程。
不可逆过程会导致能量的不可逆转化和能量损失。
在不可逆过程中，系统内的能量转化是有损失的。
例如，我们常见的阻力会造成机械系统的损耗。
当我们让车辆在水平面上运动时，车轮与地面之间的摩擦力会导致能量的损耗，这是一个不可逆过程。
无法将已经转化成摩擦热的能量再次转化回机械能。
另外，自然界中的热传导现象也是不可逆过程的一种。
热传导是指高温物体的热能通过接触媒介传递给低温物体的过程，这个过程是无法逆转的。
热传导的性质决定了热能会自发地从高温物体传递到低温物体，而不会相反。
不可逆过程是现实生活中普遍存在的，它们经常与能量转化和能量损失相关。
不可逆过程是因为存在各种能量转化的限制与损失，无法实现理想化的完全逆转。
三、可逆过程与不可逆过程的应用虽然不可逆过程存在能量转化损失的问题，但在实际应用中，不可逆过程却发挥了重要作用。
热力学中的热力学不可逆性的分析
热力学中的热力学不可逆性的分析热力学是研究能量转化和传递的科学领域，它研究的对象包括热力学平衡的系统以及热力学非平衡的过程。
而热力学不可逆性是指在热力学系统中存在的不可逆过程，即无法完全恢复到初始状态的过程。
本文将从理论和实践两个方面对热力学不可逆性进行分析并探讨其影响。
一、理论分析1. 熵增原理熵增原理是热力学中描述不可逆过程的重要定律，它指出在孤立系统中，总熵只能增加或保持不变，而不能减少。
这意味着自然界中的过程往往趋向于无序状态。
例如，将一个热杯放置在室温下，热量会从热杯传递到环境中，热杯的温度会逐渐降低，而环境的温度会逐渐升高，整个系统的熵会增加。
2. 热力学过程的可逆性和不可逆性热力学过程可以分为可逆过程和不可逆过程。
可逆过程是指系统在无限小时间内可逆转的过程，它的特点是完全可逆的能量转化，没有任何能量损失；而不可逆过程则是指系统在有限时间内发生的过程，它的特点是在能量转换中存在能量损失或转化不完全的情况。
例如，摩擦会使得机械能转化为热能，从而导致能量的损失。
3. 热力学不可逆性的来源热力学不可逆性可以从宏观和微观两个角度来解释。
宏观上，不可逆性来源于能量转化的损失和热量传递的不均匀。
微观上，不可逆性源于分子之间的碰撞和自由度的限制。
无论是宏观还是微观，不可逆性都与能量的散布和熵的增加有关。
二、实践分析1. 热机效率热机效率是评估热力学系统可逆性的重要指标，它定义为输出功率与输入热量之比。
根据卡诺热机的理论，理想情况下，热机效率达到最高值，而实际热机的效率则低于理论值。
这是由于热机存在摩擦、热损失和机械损耗等不可逆过程导致的。
2. 热传导热传导是热力学中常见的热量传递方式，它是指热量沿温度梯度的传递过程。
然而，在实际的热传导过程中，总会存在热阻和温度梯度的不均匀分布，从而导致能量的损失和系统熵值的增加。
3. 物质传输除了热传导，物质在热力学系统中的传输也存在不可逆性。
例如，溶质在溶液中的扩散过程，由于分子之间的碰撞和熵的增加，使得溶质难以完全均匀分布，从而导致不可逆性的发生。
8.6 热力学第二定律 可逆与不可逆过程
自发过程，自发过程只沿单一方向进行，并且 具有一定的限度。
热力学第一定律无法解释自发过程的方向 性及限度问题。
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二、热力学第二定律的两种表述 1、克劳修斯表述:不可能把热量从低温物
体传到高温物体而不引起其它变化。 2、开尔文表述:不可能从单一热源吸收热
高温热源T1
Q
Q1 W Q2
AW B
Q2
低温热源T2
由A和B构成的热机，经过一个循环把热量 由低温热源自动的传给高温热源，所以克劳修 斯表述不成立。
所以由以上证明可知，热力学第二定律的 两种表述是等价的。
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三、可逆过程与不可逆过程 可逆过程---在系统状态变化过程中，逆过
能量耗散效应可忽略。
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量，使之完全变成有用功而不产生其他影响。 第二类永动机---只从单一热源吸热，把吸
收的全部热量转化成功，这样热机的效率就达 到了100%。或制造出这样一种制冷机，工作物 质经过一个循环不需要外界作功，能把热量从 低温物体传给高温物体。
开尔文表述说明第二类永动机不可能制造成功
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永 动 机 的 设 想 图
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3、两种表述的等价性 可以证明，热力学第二定律的两种表述是 等价的。 用反证法证明 假设克劳修斯表述不成立，如图:
高温热源T1
Q2
Q1
A
BW
Q2
Q2
低温热源T2
由A和B构成的热 机，经过一个循环把 吸收的热量全部转化 成功，开尔文表述不 成立。
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热力学知识：热力学中可逆过程和不可逆过程
热力学知识：热力学中可逆过程和不可逆过程热力学是研究热能转化和传递的科学，涉及到能量、功和热量等概念，其中可逆过程和不可逆过程是热力学中重要的两个概念。
在本文中，我们将通过介绍可逆过程和不可逆过程的定义、特点、应用和实例来深入探讨这两个概念。
一、可逆过程可逆过程是指在系统与外界之间进行的能量交换过程中，系统状态可以在任何时候被逆转回来的过程。
具有可逆性是指过程从始至终都在平衡状态下进行，系统对外界和自身的影响不发生永久性、不可逆的变化，也就是说，该过程能够在任意时刻短暂地停止而不影响系统的状态。
可逆过程是一种理想状态，能够充分利用能量，并在最少的热损失下完成能量的转化和传递。
可逆过程的特点如下：1.系统与外界之间完成的能量交换是无限缓慢的，即没有热流或温度梯度的存在。
2.在过程中，系统和外界的量变是绝对平衡的，所以系统处于不变的平衡状态。
3.在可逆过程中，能量转化的总量是不变的，即热能和功相等。
4.可逆过程一般需要调整系统的状态和参数，例如：调节压力、温度、湿度等，以使得系统保持平衡。
可逆过程在工程和科学领域中有广泛的应用。
例如，在汽车引擎中，汽油和空气的混合物燃烧会驱动汽车向前移动，而可逆过程是将这种能量转化过程从内燃机转移到其他设备中，以提高汽车的效率。
在制冷和空调系统中，空气被通过可逆过程的方式制冷，这样系统就可以逆转制冷过程，将热能从室内返还至室外。
可逆过程还被应用于有机化学反应和生产中。
二、不可逆过程不可逆过程是指系统通过与外界交换能量而发生的永久性、不可逆的变化过程，这是一种不完全的过程，它不符合可逆过程的各项条件和特点。
在不可逆过程中，系统无法实现将能量转化为其他形式的最大潜力，也就是说，在能量转化的过程中，总会存在一定程度的能量损耗。
不可逆过程是工程和科学中不可避免的现象，无论是机械运动还是化学反应，都会存在不可逆性。
不可逆过程的特点如下：1.过程中存在着熵的增加，即热能转化为其他形式的能量会破坏系统的有序性，使其更趋于随机性。
热力学过程的可逆性和不可逆性
热力学过程的可逆性和不可逆性热力学是研究能量转化与它们之间关系的物理学分支。
在热力学中，过程的可逆性和不可逆性是两个关键概念。
可逆过程是指系统在任何时候都可以沿相反方向回到初始状态的过程，而不可逆过程则是指系统无法沿相反方向恢复到初始状态的过程。
1. 可逆过程的特点可逆过程具有以下几个特点：a. 宏观观察上无摩擦损失和能量损失，所有能量都能完全转化，并且不会对外界产生熵增加；b. 过程中系统与环境间始终处于热平衡状态，温度差为零；c. 系统内部无温度、浓度等的不均匀度差异；d. 过程发生于系统与环境之间，无扩散或调和带来的非平衡状态。
2. 不可逆过程的特点不可逆过程与可逆过程相反，具有以下特点：a. 存在能量的耗散和损失现象，因此不可逆过程总是与摩擦、流体粘滞或传热阻力有关；b. 温度差不为零，系统与环境无法保持热平衡；c. 系统内部存在温度、浓度等的不均匀度差异；d. 过程发生在系统内部，与环境之间，造成系统与环境之间的熵增加。
3. 可逆过程与不可逆过程的比较可逆过程与不可逆过程具有显著的差异。
可逆过程是理想情况下的过程，它忽略了现实世界中存在的各种不完美。
而不可逆过程则是现实中普遍发生的过程，在自然界和工程实践中广泛存在。
在热力学的应用中，可逆过程用于理想化系统的分析和计算，而不可逆过程则更贴近实际系统的行为。
可逆过程被用于构建理想的热力学模型和理论，而不可逆过程则用于深入了解和分析真实系统中存在的能量转化和耗散现象。
4. 环境对过程的影响过程的可逆性或不可逆性与环境条件密切相关。
在理想状态下，在恒温、无粘滞、无扩散等条件下，可逆过程才能被实现。
而实际情况下，系统总是受到外界环境的影响，不可逆性因此成为常态。
另外，过程的时间尺度也可能会对可逆性和不可逆性产生显著影响。
某些过程在短时间内可能是不可逆的，但在较长时间尺度上则可以近似为可逆过程。
这种情况下，可逆过程和不可逆过程之间的分界线并不是绝对的。
8.10__可逆过程和不可逆过程
8.10__可逆过程和不可逆过程可逆过程和不可逆过程是热力学中的两个重要概念。
可逆过程是指在热力学系统中，物理、化学和热学过程满足于一定的条件下可以回到原来的状态的过程。
不可逆过程则是指这种过程不可被完全逆转，不能回到原来的状态。
本文将从热力学的角度来理解这两个概念，分析它们之间的区别、联系以及实际生活中的应用。
一、可逆过程的特征1、定义可逆过程指的是，物理、化学和热学过程在一定的条件下，可以恢复到原来的状态的过程。
这里所说的条件，指的是系统与外界的交换热、物质和功的条件。
当这些条件满足时，系统发生的过程是可逆过程。
2、特征（1）可逆性：可逆过程是可逆的，也就是说它可以任意逆转，并且可以回到原来的状态。
（2）稳态：在可逆过程中，系统保持稳态，这意味着温度和其他宏观变量随时间不变。
（3）熵不变：在可逆过程中，系统的熵保持不变。
这是因为在可逆过程中，热量是沿着温度梯度流动的，而熵是热力学热力学基本方程的绝对温度的函数。
（4）热力学效率最大：在可逆过程中，热力学效率达到了最大值。
也就是说，所消耗的热量与所得到的功之间的比值最大。
（3）熵增加：在不可逆过程中，系统的熵会增加。
这是因为在不可逆过程中，能量只能朝着一个方向进行转移，因此系统的熵只能增加。
三、可逆过程与不可逆过程的区别1、热力学效率可逆过程的热力学效率为最大值，而不可逆过程的热力学效率不是最大的。
2、熵变可逆过程熵不变，而不可逆过程熵增加。
这是因为在可逆过程中，系统与外界的交换是在可逆的过程中进行的，而在不可逆过程中，交换是在不可逆的过程中进行的。
3、过程方向可逆过程可以逆向进行，而不可逆过程不可以。
4、稳态可逆过程中，系统保持稳态，而不可逆过程中，系统偏离平衡态。
在实际应用中，可逆过程是很难实现的。
但是，在一些特定的条件下可以实现可逆过程，例如低温实验、超导等领域。
可逆过程的一个重要应用是在热力学循环中，如卡诺循环中。
2、不可逆过程不可逆过程在现实生活中是很常见的，如热机、制冷机、发电机、发动机等。
第七节可逆过程和不可逆过程卡诺定理
第七节可逆过程和不可逆过程卡诺定理可逆过程和不可逆过程是热力学中非常重要的概念。
卡诺定理则是描述了一个理想的热机的最高效率。
本文将对可逆过程和不可逆过程以及卡诺定理进行详细的解释。
可逆过程指的是在热力学系统中，系统经历的过程是可逆的，即系统在这个过程中可以在任何阶段都可以在微观和宏观层面上逆转，使得系统可以恢复到原来的状态。
可逆过程具有以下几个特点：1.可逆过程是一个平衡过程，系统在这个过程中始终处于平衡状态。
2.系统在可逆过程的每个阶段都与外界处于接触，并可以进行无限小的温度和压强的变化。
3.可逆过程是一个准静态过程，即过程中没有产生任何的涡旋、不均匀性或者阻力，所有过程都是可逆的。
4.可逆过程是热量和功的交换过程中效率最高的过程。
相反，不可逆过程则是指系统在经历这个过程后无法完全恢复到原来的状态。
不可逆过程具有以下特点：1.不可逆过程是一个非平衡的过程，系统在这个过程中不处于平衡状态。
2.不可逆过程中会产生不可逆性损失，包括摩擦、散热等。
3.不可逆过程是一个动态过程，其中会产生涡旋、不均匀性和阻力等。
卡诺定理是热力学中非常重要的原理，它给出了一个理想的热机的最高效率。
卡诺定理的表述如下：1.如果一个热机以两个恒温热源之间的热量的交换为基础，在假设无内部损失的情况下，那么这个热机的效率将是最高的。
2.如果两个恒温热源的温度分别是T1和T2（T1>T2），那么理想热机的最高效率η最高可以表示为：η最高=1-T2/T13.卡诺定理中的温度是绝对温度，即开尔文温度。
卡诺定理指出了一个理想的热机的最高效率，这被称为卡诺效率。
卡诺效率只取决于热源的温度，而不取决于工作物质的性质。
卡诺效率告诉我们，无论是什么样的热机，只要它按照卡诺循环工作，并且利用两个恒温热源的温度差，就可以获得最高的效率。
实际上，实际热机的效率总是低于卡诺效率的，因为它受到了内部损失的影响，包括摩擦、散热等。
在实际应用中，热机的效率往往接近于卡诺效率，而这取决于系统的工作条件、材料的选择和现实的限制。
7.6.2可逆过程和不可逆过程
1. 热传导过程
热力学基础
３.气体的绝热自由膨胀过程 自由膨胀，不可自动收缩
热传导过程具有方向性。 2. 功热转换过程
பைடு நூலகம்
刹车摩擦生热
热 烘烤车轮，车不开。
气体绝热自由膨胀的过程 具有方向性
一切与热现象有关的宏观过程 都具有不可逆性
无摩擦、无泄漏的准静态过程
功热转换过程具有方向性 是可逆过程
2
实际宏观过程按一定方向进行的规律就是热力学第二定律
气体的绝热自由膨胀过程自由膨胀不可自动收缩一切与热现象有关的宏观过程都具有不可逆性无摩擦无泄漏的准静态过程是可逆过程气体绝热自由膨胀的过程具有方向性实际宏观过程按一定方向进行的规律就是热力学第二定律
可逆过程和不可逆过程 热力学基础
一个热力学系统由某 一初态出发，经过某 一过程到达末态后， 如果还存在另一过程 ，它能使系统和外界 完全复原，则原过程
称为可逆过程。
一个热力学系统由某 一初态出发，经过某 一过程到达末态后， 如果不存在另一过程 ，它能使系统和外界 完全复原，则原过程 称为不可逆过程。
由于存在耗散，以及力学、热学、化学等不可逆因素， 有关热现象的实际宏观过程和非准静态过程都是不可逆过 程。可逆过程只是一种理想模型，无耗散的准静态过程可 视为可逆过程。
可逆以及不可逆过程热力学二定律
第四章 热力学基础
11
物理学
4-4 可逆和不可逆过程 热力学第二定律
第五版
热力学第二定律的实质 自然界一切与热现象有关的实际宏观过
程都是不可逆的 . ➢ 热功转换 功
完全 热
不完全
有序 自发 无序
➢ 热传导 高温物体 自发传热 低温物体 非自发传热
物理学
4-4 可逆和不可逆过程 热力学第二定律
第五版
4-4-1 可逆过程与不可逆过程
可逆过程 : 在系统状态变化过程中，如果逆 过程能重复正过程的每一状态, 而且不引起其 它变化, 这样的过程叫做可逆过程 .
AB
准静态无摩擦过程为可逆过程
不可逆过程：在不引起其它变化的条件下，不能 使逆过程重复正过程的每一状态，或者虽能重复但必 然会引起其它变化，这样的过程叫做不可逆过程.
物理学
4-4 可逆和不可逆过程 热力学第二定律
第五版
4-4-3 热力学第二定律的描述
第二定律的提出 1 功热转换的条件，第一定律无法说明.
2 热传导的方向性、
气体自由膨胀的不可逆性问
题，第一定律无法说明.
A
第四章 热力学基础
6
物理学
第五版
一
4-4 可逆和不可逆过程 热力学第二定律
热力学第二定律的两种表述
第五版
4-4-4 热力学第二定律的数学表示 熵
熵
SklnW
W 热力学概率（微观状态数）、 无 序度、混乱度.
（1）熵的概念建立，使热力学第二定律得到 统一的定量的表述 .
（2）熵是孤立系统的无序度的量度.（平衡态熵 最大.）（W 愈大，S 愈高，系统有序度愈差.）
可逆过程和不可逆过程卡诺定理
可逆过程和不可逆过程卡诺定理在热力学中，可逆过程和不可逆过程是两个重要的概念。
可逆过程是指在系统与外界之间没有任何熵的产生或者损失的过程，而不可逆过程则相反，是指在过程中系统与外界之间熵的变化是不可逆转的。
卡诺定理则是用来描述这两种过程之间的关系以及热量转变的极限效率。
1. 可逆过程可逆过程是指在系统与周围环境之间没有任何熵的变化的过程。
在可逆过程中，系统与外界之间的所有能量交换都是可逆的，并且没有能量的产生或耗散。
可逆过程是理想化的概念，在实际系统中几乎是无法达到的。
可逆过程具有以下特征：- 在可逆过程中，系统与环境之间的温度差可以无限接近于零，即温度梯度可以非常小。
- 系统与环境之间的压力差可以无限地缩小，即压力梯度可以非常小。
- 可逆过程中，系统与环境之间的能量转化是无损耗的，没有任何能量的产生或消耗。
- 可逆过程是可逆的，即可以通过反向的过程将系统恢复到原来的状态。
2. 不可逆过程不可逆过程是指在系统与周围环境之间有熵的产生或者损失的过程。
在不可逆过程中，系统与外界之间存在着能量的转化损耗，熵在过程中产生或消耗。
不可逆过程具有以下特征：- 在不可逆过程中，系统与环境之间存在有限的温度差，即系统与环境之间有较大的温度梯度。
- 系统与环境之间存在有限的压力差，即存在较大的压力梯度。
- 不可逆过程中，系统与环境之间有能量的损耗或者产生。
- 不可逆过程是不可逆的，无法通过反向的过程将系统恢复到原来的状态。
3. 卡诺定理卡诺定理是描述可逆和不可逆过程之间关系的一个重要定理。
卡诺定理指出，任意两个工作在相同温度下的系统，如果一个系统是可逆的，另一个是不可逆的，那么它们之间的热量转化效率是不同的。
卡诺定理的数学表达式如下：η = 1 - Tc / Th其中，η表示热量转化的效率，Tc表示冷源的温度，Th表示热源的温度。
根据卡诺定理，热量转化效率的上限就是可逆过程的效率，而不可逆过程的效率要低于可逆过程。
热力学第二定律与过程方向的判据
热力学第二定律与过程方向的判据热力学第二定律是热力学中的一个基本定律，它描述了自然界中的一种普遍现象：热量永远不会自发地从低温物体传递到高温物体。
这个定律对于我们理解自然界中的各种过程和现象具有重要意义，并且在工程和科学领域中有着广泛的应用。
在本文中，我们将探讨热力学第二定律与过程方向的判据，并分析其在现实生活中的应用。
热力学第二定律可以用来判断一个过程是否是可逆的。
可逆过程是指可以在任何时候反转方向，而不改变系统和环境的状态的过程。
根据热力学第二定律，一个过程是可逆的，当且仅当系统和环境之间的熵变为零。
熵是描述系统无序程度的物理量，熵变为零意味着系统和环境之间没有热量和物质的交换，过程可以在任何时候反转方向。
然而，在现实生活中，几乎所有的过程都是不可逆的。
不可逆过程是指无法在任何时候反转方向的过程，其特点是系统和环境之间的熵变始终大于零。
这是由热力学第二定律所规定的，热量永远不会自发地从低温物体传递到高温物体。
不可逆过程在自然界中随处可见，比如热量传导、摩擦、扩散等现象都是不可逆过程。
那么，如何判断一个过程是可逆的还是不可逆的呢？根据热力学第二定律，一个过程是不可逆的，当且仅当系统和环境之间的熵变大于零。
熵的增加可以理解为系统的无序程度增加，比如温度差的消失、能量的扩散等。
当系统和环境之间的熵变大于零时，过程是不可逆的；当熵变等于零时，过程是可逆的。
除了熵变的判据外，我们还可以通过观察能量的转化和传递来判断一个过程的方向。
根据热力学第二定律，能量在不可逆过程中总是不可避免地转化为无用的热能。
比如燃烧过程中，化学能转化为热能，但热能无法完全转化为化学能，部分热能会散失到环境中。
因此，通过观察能量的转化和传递，我们可以判断一个过程的方向。
在现实生活中，热力学第二定律与过程方向的判据有着广泛的应用。
比如在能源利用中，我们需要根据热力学第二定律判断能量转化的效率，选择合适的能源来源和能量转换方式。
此外，在工程设计中，我们也需要考虑热力学第二定律的要求，以减少能量的浪费和不必要的损失。
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热力学可逆过程广延不可逆热力学
从热力学的观点就有序无序而论，可以把物质体系分为两类：一类不需要和外界环境进行物质和能量的交换，即在孤立的条件下和在平衡的条件下得以维持其结构。
另一类体系只有通过和外界环境进行物质和能量的交换，在非平衡条件下才得以维持并呈现出宏观范围的时空有序。
经典热力学只能对第一类体系做出解释和预言，因此必须从封闭体系推广到敞开体系。
热力学的这种推广，形成了一门新的学科――不可逆过程热力学。
对非平衡态和不可逆过程作定量的描述，就是不可逆过程热力学（或非平衡态热力学）的内容和任务。
不可逆过程热力学虽然在理论系统上还不够完善和成熟，但有广阔的前景，已经在一些领域中得到了应用，如扩散、热传导、热电效应、化学反应和电极过程等，特别是生物体系的应用更为广阔。
本书是一本优秀的、能够代表日新月异的不可逆过程热力学发展水平的专著，收集了本领域各版本相关时段的上百篇的有代表性的学科成果。
与其书名中的“广延”一词对应，本书在内容上更加强调对“非平衡态”的开拓性的描述，即相比与经典热力学更加丰富的自变量，例如热通量，熵通量等。
从1988年第一版问世以来，广受好评，已成为学科公认的经典教材之一。
本书为第四版，新增了从上一版（2001年）至今的新材料、新应用及新的理论发展的相关内容，并对以前的一些内容，如公式的物理意义、边界条件的表述等做了重排使之更为规范易懂。
本书的内容共分三大部分。
第一部分一般性理论，包括第1-3章：
1.经典的、理性的、汉密尔顿体系的非平衡态热力学;
2.广延不可逆热力学：演化方程;
3.广延不可逆热力学：态的非平衡方程。
第二部分微观基础理论，包括第4-8章：
4.气体动力学理论;
5.波动理论;
6.信息理论;
7.线性响应理论;
8.计算机模拟。
第三部分精选应用，包括第9-18章：
9.刚性导体中的双曲型热传导;10.微，纳系统中的热传导;11.流体中的波：声波、超声波和激波;12.广义流体力学;13.非典型扩散、热扩散和悬浮液;14.电气系统和微型器件模型的建立;15.从热弹性固体到流变材料;16.剪切流动下的聚合物溶液热力学;17.具有相对论性质的表述;18.粘性宇宙模型和宇宙论的观点。
作者davidjou是公立巴塞罗那自治大学物理系教授，也是加泰罗尼亚研究所科学与技术部门的成员之一。
本书内容丰富，适合物理、化学、工程学、生物学及材料学等学科师生及研究人员参考。