大学热学16 热力学第二定律3.ppt

* 在可逆变化过程中它被温度 T 除以后就是态函数熵的全微分. dA:外界对系统的元功 对流体功有， * * * 接下来重点讲不可逆过程的熵变 * 第16周周1讲到这里 * 温度变化范围不大，Cv 可近似认为是常数，则 * 温度变化范围不大，Cp 可近似认为是常数，则 * 曲线上的任一点=平衡状态 * 可以证明，熵增加原理与热力学第二定律的开尔文表述或克劳修斯表述等效, 熵增加原理就是热力学第二定律。 * 热源发生地过程为可逆的，吸收热量也可放出热量，温度都不发生变化 * 查物质热力学性质表可以求出： * 一切自然界的实际过程，都是不可逆的，一个孤立系统在发生了任何实际过程之后，其能量的总值保持不变，熵的总值增加! 这似乎意味着什么……… * 利用熵增加原理可以证明，由于这是可逆过程，输出的有用功最大。 其热平衡温度是两初始温度的几何平均值。 * 英国作家C.P.Snow在他的的有关两种文化的演讲中搜曾提到：这个定律是一个最深刻、最普遍的定律。它有着自身忧郁的美，像所有重要的科学定律一样，引起人们的崇敬之情。 * 英国作家C.P.Snow在他的的有关”两种文化”的演讲中搜曾提到：这个定律是一个最深刻、最普遍的定律。它有着自身忧郁的美，像所有重要的科学定律一样，引起人们的崇敬之情。 * 它不过问物质的微观结构和粒子的运动状态，不探究其微观机制，所以尚停留在“知其然而不知其所以然”的阶段。 * 在这里，只能对熵的微观意义，介绍最基本的结论。 * 第三节初步说明..熵增加原理又告诉我们孤立系统的熵永不减少，这样看来，熵与某种几率间可能存在联系，在统计物理学中确实证明了这种关系。 * 什么是无序？ * “相同情况下”是什么意思？ 二、熵增加原理 ??一个孤立系统的熵永不减少 3. 表述2: 孤立系内自发进行的涉及热的过程-不可逆过程-进行结果使系统到达平衡态—熵达极大值。 熵具有多个极大值： 最大的极大值——稳定状态 其它的极大值——亚稳定状态 自发过程：非平衡态-平衡态 熵小-熵大 熵可作为系统趋于平衡态程度的量度 * 热力学系统从一平衡态绝热地到达另一个平衡态的过程中，它的熵永不减少。 若过程是可逆的，则熵不变； 若过程是不可逆的，则熵增加。 ??一个孤立系统的熵永不减少 熵增加原理: * 虽然“熵”的概念比较抽象，很难一次懂得很透彻，但随着科学发展和人们认识的不断深入，人们已越来越深刻地认识到它的重要性不亚于“ 能量”，甚至超过“能量”。 * 谁执牛耳——能熵之争 我们的生存条件是需要恒定的温度，为了维持这个温度，需要的不是补充能量，而是降低熵。 —从环境吸取负熵。 * 天道盈亏——熵恒增=能贬值 ?? “熵恒增”必伴随“能贬值”。 必伴随有“可用能”变为“不可用能”现象的发生。 ——称为能量退降原理。 * （1）热传递过程中被浪费的可用能. 例如: 热接触达到相同温度的过程。 但是假如将两个温度不同的相同物体分别作为高温及低温热源。可逆卡诺热机工作于它们之间。 这时，任何可以对外作功的能量没有被利用到。 * 两物体的温度之差越来越小，最后温度相等。 这时就对外输出了有用功。 通过这个例子说明不满足热学平衡条件的任何热传递过程都有可用能被浪费。 * （2）自由膨胀过程中有被浪费的可用能 自由膨胀过程和等温膨胀初末态相同,前者有可用能被浪费。 * 任何不可逆过程的发生必然伴随有可用能被浪费,这称为能量的退降。 天道盈亏——熵恒增=能贬值 * “在自然过程的庞大工厂里，熵原理起着经理的作用，因为它规定整个企业的经营方式和方法，而能原理仅仅充当薄记，平衡贷方和借方”。 谁执牛耳——能熵之争 * 时间之矢构成了熵永恒的主题。人文知识分子不懂热力学第二定律，就好像科学家未读过莎士比亚一样令人遗憾。 * C.P.Snow 这个定律是一个最深刻、最普遍的定律。它有着自身忧郁的美，像所有重要的科学定律一样，引起人们的崇敬之情。 * 热力学虽然具有普适性与可靠性，但也有它的局限性。?? ?就第二定律而言，它只能说明自然界中任何宏观系统必遵从这一有关可逆与不可逆性的基本规律。 关于熵，它只能作出 dS = dQ /T 的定义。 * 要解释熵的物理意义， 解释为什么不可逆绝热过程中熵总是增加的， 解释为什么一切与热相联系的一切宏观过程都是不可逆的，?需采用统计物理及分子动理论的方法去探