热力学第二定律75.ppt

第二章 热力学第二定律 （The second Law of themodynamics） 热力学第一定律研究的是化学过程的热效应—— 能量转换关系 热力学第二定律讨论的是自发过程的方向和限度 关键是寻找“判据”，来判断自发过程的方向和限度 决定热传导的方向和限度的因素是温度 决定气体流动方向和限度的因素是压力 决定电流方向和限度的因素是电势 …… 决定化学反应的方向和限度的因素（判据）是什么？ §2.1 自发过程的共同特征 §2.2 热力学第二定律的各种经典表述 及其它们的等效性 ①1850年clausius说法：热量不能自动地从低温 物体流向高温物体 — 热传递的不可逆性 ②1851年kelvin说法：功可以完全变为热，但热不能完全变为功而不引起其他变化——第二类永动机是不可能的。 热力学第二定律的各种说法是相通的等效的。 §2.3 卡诺循环和卡诺定理 1．卡诺循环 1824年法国工程师Carnot证明了热机效率与工 作介质无关。他设想了一个工作在两个热容很大 的热源之间，工作介质为1mol理想气体，由两个 等温可逆过程和两个绝热可逆过程所组成的循环 过程 —Carnot循环。 在P~V图上示为 ?  ?  由卡诺循环得出的结论： ①卡诺热机 ——理想的热机效率只与两个热源 的温度有关。 当T2=T1（只有一个热源）时，η=0，热一点也不能 转化为功（开氏说法） 若T1≠0，则η≠1，循环过程热不能全部转化为功 当T1与T2温差越大，η↑ 当T1=0时η=1 理想状况，实际上不存在。 ②∵卡诺循环△U=0 ∴W=Q=Q1+Q2 η=W/Q2=Q2+Q1/Q2 适用范围：任意热机 再根据η=T2-T1/T2, 有Q1+Q2/Q2=T2-T1/T2 移项整理后Q1/T1+Q2/T2=0 卡诺热机在T1、T2两个热源间工作时，两个热源的 可逆过程“热温商”之和为0。 2.卡诺定理 卡诺定理：工作于同温热源与同温冷源之间的热机，其效率都不能超过卡诺热机。 用热力学第二定律的说法证明卡诺定理： ? 可逆热机R： 从热源吸热Q1