热力学与统计物理学课件.pptVIP

更多资源 “不引起其它变化”的条件，如果没有这个条件，热量是可以从低温物体传到高温物体的. 二、热力学第二定律的两种表述 1、开尔文表述： 不可能从单一热源吸取热量使之完全转变为有用功而不引起其它变化. 开尔文表述也可以简述为功变热不可逆， 或第二类永动机是不可能造成的. “不引起其它变化”是条件，如果没有这个条件，热量是可以全部转化为功的. 这类永动机不违背热力学第一定律，可以利用大气或海洋作为单一热源，几乎可以取之不尽地不断吸取热量而做功. 2、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. 克劳修斯表述的等效表述为：热传递不可逆. 热力学第二定律的实质在于指出： 一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的. 热力学第二定律可以有各种不同的表述，但可以证明，这些表述都是等效的. 自然过程的不可逆性 落叶永离，覆水难收； 欲死灰复燃，艰乎为力； 愿破镜之重圆，冀也无端； 人生易老，返老还童只是幻想； 生米煮成熟饭，无可挽回。 自然现象，历史人文，大多是不可逆的。 生态环境的变化不可逆转. 本课小结： 1、复习了正循环（热机的循环）和逆循环（致冷机的循环） 的概念； 2、讨论了热力学第二定律的两种表述； 3、利用反证法对热力学第二定律的两种表述的等价性进行 了证明； 4、明确了热力学第二定律的本质。 作业：1.5; 1.6; 1.7. §1.6 卡诺定理的应用 一、热力学温标 可逆卡诺循环的热机效率与工作物质的特性无关 当这循环在经验温度为t1和t2的两个热源之间工作时 当这循环在经验温度为t2和t3的两个热源之间工作时 当这循环在经验温度为t1和t3的两个热源之间工作时 函数的形式与温标的选择有关. 现在选择一种温标，以表示该温标计量的温度，并使 纯水的三相点作为标准温度点，并严格定义它的的温度为273.16K 二、克劳修斯不等式 根据卡诺定理 可逆卡诺循环取等号，不可逆卡诺循环取不等号 热量统一表述为系统吸收的热量 卡诺循环所满足的克劳修斯不等式 将克劳修斯不等式推广到有n个热源的情形. 设一个系统在循环过程中与温度为T1、T2、Ti、…Tn的n个热源接触 ,现在引入一个温度为T0的辅助热源和n个可逆卡诺热机. Ti T1 Q1 T2 Q2 T3 Q3 Qi Tn Qn …… 热源T0 Q0i Qi 可卡i Q0n Qn 可卡n Q03 Q3 可卡3 Q02 Q2 可卡2 Q01 Q1 可卡1 p V 系统循环过程 如果把系统和n个可逆卡诺热机联合起来考虑，则经过循环后，n个热源已恢复原状，系统和一系列可逆卡诺热机也恢复原状，所留下来的后果是从热源T0中吸收Q0的热量. 系统和n个可逆卡诺热机共同对外做了净功W0 ,根据热力学第一定律有W0=Q0 ，根据热力学第二定律（开尔文表述）应当有Q0 ≤0（否则形成了单源热机）. 由于T0≥0 ，于是可得 如果过程是可逆的，则可令它逆向进行，所有Qi变为-Qi ， 因此对于可逆过程有 因此对于可逆或不可逆过程有 可逆循环取等号， 不可逆循环取不等号 如果循环过程中系统先后分别与许多温度相近而递增的热源接触，则温度可看作是连续的，并且从每个热源中吸收的热量也是微量，则上式可以过渡为积分形式 一般循环的克劳修斯不等式 系统吸收的热量与系统的质量成正比，故熵函数是一个广延量，熵的单位是J﹒K-1. §1.7 热力学第二定律的数学表述 一、熵 对于可逆循环过程,克劳修斯等式成立. 即 p V R L 1 2 0 图1-15 表明在可逆循环过程中，热温比沿任何可逆循环的积分为零 表明经过路径R与L温比热的积分结果相同. 因为过程R和L是任意的，所以积分值与1与2之间所取的过程无关，即被积函数应该是一个状态函数的全微分,把这个状态函数定义为熵. 当系统处于非平衡态时，其态函数熵S也是存在的. 可采用局域平衡的方法，这时整个系统的熵可以定义为各局域的熵之和. 即 S称为广义熵. Si称为局域熵 二、热力学基本方程 p V I R 1 2 0 图1-16 将R(可逆)和I(不可逆)两过程构成一个不可逆循环过程. 由克劳修斯不等式，不可逆循环的闭合回路积分为 热温比沿不可逆过程积分要小于初、末状态的熵差 其微分形式为 热力学第二定律的数学表述的微分形式 热力学第二定律的数学表述的积分形式 可逆过程取等号，不可逆过程取不等号. 热力学基本方程 经过可逆过程时 仅有体变功时 三、熵增加原理 对于