Second Law 2011-0923.ppt

第二章 热力学第二定律 (2) 热由高温物体传向低温物体 (3) 化学反应: Cd(s)+PbCl2(aq)=CdCl2(aq)+Pb(s) 人类经验总结： “功可以自发地全部变为热，但热不可能全部变为功，而不留任何其它变化”。 2.2 卡诺循环（Carnot cycle） 3.1卡诺循环（Carnot cycle） 3.2卡诺循环（Carnot cycle） 热机效率(efficiency of the engine ) 冷冻系数 “热二律”与第二类永动机 第二类永动机：设想的从单一热源取热并使之完全变为功的热机。 “热二律”与第二类永动机 两种表述的关系 开尔文－普朗克 表述 热力学第二定律—两种说法的等效性 ⑴如果功热转换的方向性消失，则热传导的方向性也消失。 热力学第二定律—两种说法的等效性 ⑵ 如果热传导的方向性消失，则功热转换的方向性也消失。 问题讨论 问题-01：根据热力学第二定律，判别下面说法是否正确：(1) 功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功。 请选择： A、是。 B、否。(2) 热量能从高温物传到低温物，但不能从低温物传到高温物。 请选择： C、是。 D、否。 问题讨论 问题-02：判断下述机器能否制成？(1) 用这种机器单从海洋中吸收能量全部用来对外做功。只要海水的温度下降0.01K，就能获得供全世界工厂使用多年的能量。请选择： A、能制成。 B、不能制成。(2) 利用“地热”发电的机器。请选择： C、能制成。 D、不能制成。 问题讨论 问题-03 用热力学第二定律说明：绝热线与等温线能不能交于两点？请选择： A、能。 B、不能。 3.4卡诺循环与卡诺定理 3.4卡诺循环与卡诺定理 3.4卡诺循环与卡诺定理 任意可逆循环的热温商 任意可逆循环的热温商 任意可逆循环分为小Carnot循环 3.4.3熵的引出 理想气体的atto循环 理想气体的 atto 循环由下面四个可逆步骤构成： (A) 气体绝热可逆压缩 (B) 恒容升温，气体从环境吸热 (C) 气体经绝热膨胀作功 (D) 恒容降温回到原态 该循环过程的T－S图为： ( ) 计算熵变ΔS的基本方法 等温过程中熵的变化值 等温过程中熵的变化值 等温过程中熵的变化值 等温过程中熵的变化 等温过程中熵的变化 等温过程中熵的变化 等温过程中熵的变化 等温过程中熵的变化 等温化学变化过程 等温化学变化过程 非等温过程中熵的变化值 非等温过程中熵的变化 变温过程的熵变 环境的熵变为: ?S(环境)=﹣Q实/T=9874/268.15=36.82 J/K.mol ?S总= ?S体系+?S环境=36.82－35.18=1.64 J/K 0 因为此过程的总熵变大于零, 由熵判据, 此相变过程是一自发的不可逆相变过程. 熵和能量退降 2.10 熵和热力学概率的关系——Boltzmann公式 熵和热力学概率的关系——Boltzmann公式 熵和热力学概率的关系——Boltzmann公式 20个小球在两个盒子中分配：?=2N =1048576 熵和热力学概率的关系——Boltzmann公式 自 然 界 实 际 过 程 的 方 向 ※ 能量的品位(a quality of energy)： mechanical and electrical thermal at high T thermal at low T upgrade degrade ※ 结论：In any real process, there is net degradation of energy. 3.8 热力学第二定律的本质和熵的统计意义 热与功转换的不可逆性 热是分子混乱运动的一种表现 功是分子有序运动的结果 功转变成热是从规则运动转化为不规则运动，混乱度增加，是自发的过程； 而要将无序运动的热转化为有序运动的功就不可能自动发生。 自 然 界 实 际 过 程 的 方 向 ※ 能量的品位(a quality of energy)： mechanical and electrical thermal at high T thermal at low T upgrade degrade ※ 结论：In any real process, there is net degradation of energy. 2.9 热力学第二定律的本质和熵的统计意义 热与功转换的不可逆性 热是分子混乱运动的一种表现 功是分子有序运动的结果 功转