第二章 节 热力学第二定律 物理化学课件.pptx

第二章 热力学第二定律;§2.1 自发过程的共同特征;自发过程的实例;自发过程的实例;§2.1自发过程的共同特征; 设Kelvin的说法不成立。从高温热源吸热全部转化为功，此功的全部用于开动一热泵，将低温热源的热转移到高温热源。净结果相当于热从低温热源自动流向了高温热源。 以上说明，若Kelvin的说法不成立，则Clausius的说法也不成立。;§2.2 热力学第二定律的经典表述; 法国物理学家萨迪．卡诺（N．L．Sadi Carnot，1796－1832） 卡诺是个年轻的下级军官和工程师。1814年，他毕业于法国综合工科学校，被分配到工兵部队工作。1820年退伍从事物理学和经济学研究。1832年，卡诺死于霍乱(cholera)，时年36岁。 ;§ 2.3 卡诺循环与卡诺定理; § 2.3 卡诺循环与卡诺定理;①恒温可逆膨胀 (T1高温热源, T2 低温热源) ②绝热可逆膨胀 Q=0 ，W=ΔU=nCV,m (T2－T1) ③恒温可逆压缩 ④绝热可逆压缩 Q=0，W= ΔU= nCV,m (T1－T2) 状态2和3 在一条绝热线上，1和4 在另外一条绝热线上。;按理想气体的可逆绝热过程方程式 TVγ-1=常数，有 Q2=－W2 = －nRT2ln(V2 / V1 ) Carnot 循环过程中，系统对环境所作之功 -W=Q1+Q2;卡诺循环热机（heat engine）效率η 只取决于高、低温热源的温度。温差愈大，效率愈高，与工作物质的种类无关。 还可以整理出： Q1 / T1 + Q2 / T2 = 0 卡诺循环的热温商（Q/T）之和等于零。;§ 2.3 卡诺循环与卡诺定理;;例题2;例题2;§2.4 熵的概念;§2.4 熵的概念;熵的引出;熵的引出;熵的定义;2 不可逆过程的热温商 ;2 不可逆过程的热温商;3 热力学第二定律的数学表达式——克劳修斯不等式;熵增原理和熵判据Principle of Entropy Increase Entropy Criterion ;Clausius的热寂说the heat death of the Universe ;§2.5 熵变的计算及其应用;例题3; (2)定压或定容变温过程的熵变 ;例题4;例题4;(3)相变化的熵变;(B) 不可逆相变 irreversible phase change;寻求可逆途径的依据 ：每一步必须可逆；每一步的ΔS 都比较容易计算。;理想气体定温、定压下的混合;环境熵变的计算;§ 2.6 熵的物理意义及规定熵的计算;;§ 2.6 熵的物理意义及规定熵的计算;德裔奥地利物理学家玻耳兹曼（L. E. Boltzmann，1844一1906） ;Vienna, Austria. Boltzmanns Tomb in the Zentralfriedhof (Central Cemetery). ;Boltzmann简介;§ 2.6 熵的物理意义及规定熵的计算;§ 2.6 熵的物理意义及规定熵的计算;§ 2.6 熵的物理意义及规定熵的计算;标准摩尔反应熵的计算;例题 8;熵判据的说明;§ 2.7 亥姆霍兹函数与吉布斯函数;1 定温定容的系统——亥姆霍兹函数A的引出 ;亥姆霍兹函数的几点说明 ;亥姆霍兹函数的几点说明;(Hermann von Helmholtz 1821～1894) 德国物理学家、生理学家。 1821年10月31日生于柏林的波茨坦。 1894年9月8日在夏洛滕堡逝世。 ;2 定温定压系统——吉布斯函数G的引出;2 定温定压系统——吉布斯函数G的引出;吉布斯函数的两点说明 ;Gibbs函数判据的说明; Josiah Willard Gibbs 1839-1903年 美国物理化学家吉布斯，1839年2月11日生于康涅狄格州的纽黑文。父亲是耶鲁学院教授。1854-1858年在耶鲁学院学习。1863年获耶鲁学院哲学博士学位，留校任助教。1870年后任耶鲁学 院的数学物理教授。曾获得伦敦皇家学会的科普勒奖章。1903年4月28日在纽黑文逝世(64岁)。 ;Josiah Willard Gibbs;Josiah Willard Gibbs;;§ 2.8 热力学函数的一些重要关系式;§ 2.8 热力学函数的一些重要关系式;§ 2.8 热力学函数的一些重要关系式;§ 2.8 热力学函数的一些重要关系式;§ 2.8 热力学函数的一些重要关系式;§ 2.8 热力学函数的一些重要关系式;§ 2.8 热力学函数的一些重要关系式; 麦克斯韦关系式把一些不能直接测量的量用易