大学物理7单元分子动理论8单元热力学完全版演示文稿.pptVIP

* 由卡诺定理 式中Q1、Q2都是表示热量的绝对值,均为正值,如果Q1、Q2都用吸热(代数量)表示,则上式可写成 上式说明，在卡诺循环中, 热温比(吸热与温度之比)之和不可能大于零。 等号“=”, 对应可逆；小于号“”, 对应不可逆。 * 对一个任意的循环过程，可视为由无限多个卡诺循环组成，于是有 p V 图8-23 1 p V 图8-24 . . a 2 b 等号“=”, 对应可逆；小于号“”, 对应不可逆。 对可逆循环, 即 * 1 p V 图8-25 . . a 2 b 这就表明，系统存在着一个像内能那样的状态函数,我们把这个函数定义为熵,并以S表示。如果S1和S2分别表示状态1和状态2的熵,那么,系统沿可逆过程由状态1变到状态2时熵的增量为 上式说明 是与过程无关, 完全由系统的始末状态确定的量。 (8-25) * 对不可逆循环, p V 图8-26 b(可逆) 1(S1) . . 2(S2) a(不可逆) 即 (不可逆) 将以上讨论小结起来，就是 等号“=”, 对应可逆；大于号“”, 对应不可逆。 (8-26) * 等号“=”, 对应可逆；大于号“”, 对应不可逆。 对一个无限小的过程，上式可写为 (8-26) (8-27) 对孤立系统(与外界无能量交换的系统): dQ=0 S2=S1 (可逆过程) S2S1 (不可逆过程) 即:在孤立系统中发生的任何不可逆过程,总是向着熵增加的方向进行;只有可逆过程熵才保持不变。 这一结论叫熵增加原理。 二.熵增加原理 * (1)熵增加原理只对孤立系统成立。若不是孤立系统，则熵是可增可减的。 由dS=dQ/T可知，吸热过程熵增加；放热过程熵减小。 几点说明: (2)一切与热现象有关的过程都是不可逆过程，因 此，所有热力学过程都沿着系统的熵增加的方向进行。 这就回答了热力学过程进行的方向问题。 (3) 一切自发过程总是由非平衡态向平衡态过渡，终 至平衡态。此过程熵增加。当系统达到平衡态时，熵值 也达到最大。就是说，当系统达到熵值最大的平衡态时， 过程就停止了。这就是热力学过程的限度问题。 * 三、有序与无序 熵 在物理学中关于分子运动和物质结构的研究中，广泛 使用有序和无序的概念。 功自动转变为热，从分子运动来看是大量分子的有序 运动转变为无序的热运动的过程。 气体自由膨胀过程 . . . . . . . 图8-22 A B 分子原来都集中在隔板的一边 是相对有序的，膨胀结束后气 体均匀充满整个容器，气体分 子的无序程度增加了。 * 在孤立系统自发过程中，系统的熵增加，直至熵最大 的状态——平衡态。 所以系统的熵和分子的无序程度有关。实际上，熵是系 统内分子运动无序程度的量度。 热力学第二定律表述为：在孤立系统的自发过程中， 分子运动总是从有序转变为无序，无序程度增加，直到 达到最无序的状态——平衡态。 * (1)特征: p=C 过程方程：V/T=C (5) (3) (4) Q=?E+A 3.等压过程 2 1 p V 图8-11 p V2 V1 (2) * (1)特征: 吸热Q=0 过程方程： (3)A= (5) (4) Q=0 4.绝热过程 Q=?E+A=0 p V 图8-12 2(p2 ,V2 ,T2) 1(p1 ,V1 ,T1) (2) * p V 图8-13 2(p2 ,V2 ,T2) 1(p1 ,V1 ,T1) 等温 绝热 将绝热线和等温线对比，我们发现： 绝热线比等温线更陡些。 这表明：从同一状态出发，膨胀同一体积，绝热过程比等温过程的压强下降得更多一些。 等温: pV=C 绝热: pV?=C 等温膨胀过程，压强的减小，仅来自体积的增大。 而绝热膨胀过程，压强的减小，不仅因为体积的增大，而且还由于温度的降低。 * 例题 8-4 (1)单原子气体分子在等压膨胀过程中，将把吸热的 %用于对外作功。 40 (2)处于标准状态的1mol氧气, 在保持体积不变的情况下吸热840J, 压强将变为 。 QV =CV(T-To）, 1.163×105pa =1.163×105pa Po=1.013×105 V