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三、热力学第二定律 3、两种表述的等效性 高温热源T1 低温热源T2 E1 Q1 A Q2 E２ A 高温热源T1 低温热源T2 E1 Q1 A Q2 E２ 二、卡诺定理证明 卡诺热机 E1 和E2 ，可逆 设 致冷 P156 则有： 使 E1 机倒转，从低温热库吸热Q2，接收 E2 机输入的功A，向高温热库放热Q1， 所以 两机联合一次循环，将有 的热量由低温热库传到高温热库。 在未发生任何其他变化的情况下，热量就由低温传到了高温。 这是违反热力学第二定律的克劳修斯表述的，因而是不可能的。因此， 是不可能的。同理可以证明 也是不可能的。于是必然有 。 证明2）略 对于由两个热机和两个热库组成的系统来说： 一、玻尔兹曼熵 熵 1、定义 热力学概率（微观状态数），表示系统的无序度、混乱度。对于系统的某一宏观状态， 有一个 值与之对应，因而也就有一个S 值与之对应，因此，熵的微观意义是孤立系统的无序度的量度。平衡态时熵最大， 愈大，S 愈高，系统有序度愈差 。 熵的单位 负熵 有序度 ６－10 熵和熵增加原理 玻尔兹曼墓碑 生命科学： 熵的高低反映生命力的强弱. 信息论： 负熵是信息量多寡的量度. 环境学： 负熵流与环境. 2、熵的可加性 若分别用 和 表示在一定条件下两个子系统的热力学概率，则在同一条件下系统的热力学概率，根据概率法则，为： 即：当一个系统由两个子系统组成时，该系统的熵S等于两个子系统熵S1和S2之和，S=S1+S2 熵具有可加性。 3、熵增加原理 孤立系统中的熵永不减少. 熵增加原理的应用 ： 给出自发过程进行方向的判据 . 孤立系统不可逆过程 孤立系统可逆过程 孤立系统中的可逆过程，其熵不变；孤立系统中的不可逆过程，其熵要增加 . 平衡态 A 平衡态 B （熵不变） 可逆过程 非平衡态 平衡态（熵增加） 不可逆过程 自发过程 熵增加原理成立的条件: 孤立系统或绝热过程. 热力学第二定律亦可表述为 ： 一切自发过程 总是向着熵增加的方向进行 . 4、熵增加原理与热力学第二定律 熵的概念建立，使热力学第二定律得到统一的定量的表述 . 热力学第一定律： 第一类永动机不可能实现 定量化 引入系统状态函数 E 从不同角度，引入系统状态函数 S 克劳修斯 玻尔兹曼 热力学第二定律： 第二类永动机不可能实现 普遍的数学形式 定量化 ？ 二、 克劳修斯熵 * * 热力学过程 小结 1. 热机效率定义 2. 致冷系数定义 3. 卡诺机效率 卡诺循环是由两个准静态等温过程和两个准静态绝热过程组成 卡诺热机效率与工作物质无关，只与两个热源的温度有关. 可以用卡诺循环定义温标 比较 和 即卡诺循环中工质从高温热库中吸收的热量与放给低温热库的热量之比等于两热库的温度之比。 这一结论与工质种类无关，因而可以利用任何进行卡诺循环的工质与高低温热库所交换的热量之比来量度两热库的温度，或者说定义两热库的温度。 热力学第一定律是从能量守恒的角度来讨论物质热运动的规律。它不涉及能量转化方向的问题。 6-6 6-7 热力学第二定律 可逆过程与不可逆过程 热力学第二定律是以实验事实为基础，讨论热力学系统状态变化过程中的功能转化和热力学过程的方向性问题。 自然过程：没有外界作用和相互影响的自发的过程 可逆过程与不可逆过程 一、自然过程的方向 定律，实验规律的总结 准静态无摩擦过程为可逆过程 可逆过程 : 在系统状态变化过程中，如果逆过程能重复正过程的每一状态, 而不引起其他变化, 这样的过程叫做可逆过程 . 1、可逆过程与不可逆过程 则，实际过程必为不可逆过程 非准静态过程为不可逆过程 . 不可逆过程：在不引起其他变化的条件下，不能使逆过程重复正过程的每一状态，或者虽能重复但必然会引起其他变化，这样的过程叫做不可逆过程. 准静态过程（无限缓慢的过程），且无摩擦力、粘滞力或其他耗散力作功，无能量耗散的过程 . 可逆过程的条件 密度不均匀 2、过程的不可逆性 自然过程是不可逆的，是按一定的方向进行的。 几个典型的不可逆过程 A、功热转换 通过摩擦而使功变热的过程是不可逆的。 例如：飞轮转动、焦耳实验（重物下落）。 自然界里的热传递过程具有方向性。 B、