第06章熱力學基礎

1、 熱學研究的范圍很廣，任何與熱（微觀粒子熱運動）熱學研究的范圍很廣，任何與熱（微觀粒子熱運動）相關的現(xiàn)象都是熱學的研究范圍。相關的現(xiàn)象都是熱學的研究范圍。 熱學所研究的系統(tǒng)是一個由大量的微觀粒子（分子、熱學所研究的系統(tǒng)是一個由大量的微觀粒子（分子、原子）組成的宏觀系統(tǒng)。原子）組成的宏觀系統(tǒng)。 研究一切與溫度有關的各種研究一切與溫度有關的各種宏觀現(xiàn)象宏觀現(xiàn)象熱現(xiàn)象，熱現(xiàn)象，以及這些現(xiàn)象的以及這些現(xiàn)象的微觀機制。微觀機制。1 1熱學的研究對象熱學的研究對象2.3 2.3 宏觀與微觀的關系：宏觀與微觀的關系：微觀粒子的熱運動與系統(tǒng)微觀粒子的熱運動與系統(tǒng)的各種宏觀熱現(xiàn)象之間存在著內在的聯(lián)系。宏觀量的各

2、種宏觀熱現(xiàn)象之間存在著內在的聯(lián)系。宏觀量等于微觀量的統(tǒng)計平均值。等于微觀量的統(tǒng)計平均值。2.2.宏觀與微觀宏觀與微觀2.1 2.1 宏觀現(xiàn)象與宏觀量：宏觀現(xiàn)象與宏觀量：宏觀現(xiàn)象即一個系統(tǒng)所表宏觀現(xiàn)象即一個系統(tǒng)所表現(xiàn)出來的各種物理性質以及這些性質的變化規(guī)律?，F(xiàn)出來的各種物理性質以及這些性質的變化規(guī)律。描述一個系統(tǒng)宏觀性質的物理量稱為宏觀量。例：描述一個系統(tǒng)宏觀性質的物理量稱為宏觀量。例：P、V、T、E、C等。等。2.2 2.2 微觀運動與微觀量：微觀運動與微觀量：微觀運動即系統(tǒng)內部的微微觀運動即系統(tǒng)內部的微觀粒子的熱運動。描述微觀粒子熱運動的物理量稱觀粒子的熱運動。描述微觀粒子熱運動的物理量稱為

3、微觀量。例：為微觀量。例：m、v、 等。等。3 3熱學的兩種研究方法熱學的兩種研究方法 宏觀方法：宏觀方法：把系統(tǒng)看成一個整體，從基本的熱力學把系統(tǒng)看成一個整體，從基本的熱力學定律（這些定律是從觀察、實驗中總結出來的）出定律（這些定律是從觀察、實驗中總結出來的）出發(fā)，通過嚴密的邏輯推理的方法研究系統(tǒng)的各種宏發(fā)，通過嚴密的邏輯推理的方法研究系統(tǒng)的各種宏觀性質及其變化規(guī)律觀性質及其變化規(guī)律熱力學。熱力學。微觀方法：微觀方法：依據(jù)微觀粒子熱運動所滿足的力學定律，依據(jù)微觀粒子熱運動所滿足的力學定律，通過統(tǒng)計的方法研究系統(tǒng)的宏觀性質，并揭示各種通過統(tǒng)計的方法研究系統(tǒng)的宏觀性質，并揭示各種熱現(xiàn)象的本質熱現(xiàn)

4、象的本質統(tǒng)計物理學。統(tǒng)計物理學。6-1 6-1 熱力學第一定律熱力學第一定律6-2 6-2 熱力學第一定律對理想氣體的應用熱力學第一定律對理想氣體的應用6-3 6-3 循環(huán)過程循環(huán)過程6-4 6-4 熱力學第二定律熱力學第二定律 卡諾定理卡諾定理6-5 6-5 熱力學第二定律的統(tǒng)計意義熱力學第二定律的統(tǒng)計意義 熵的概念熵的概念1 1熱力學過程熱力學過程1.1 1.1 熱力學過程熱力學過程1112221(,)2(,)p V Tp V T1.2 1.2 準靜態(tài)過程準靜態(tài)過程111iii2221(,)(,)2(,)p V Tp V Tp V T系統(tǒng)從一個平衡態(tài)向另一個平衡態(tài)過渡的過程系統(tǒng)從一個平衡態(tài)

5、向另一個平衡態(tài)過渡的過程系統(tǒng)的熱力學過程進行得無限緩慢，以致于每一系統(tǒng)的熱力學過程進行得無限緩慢，以致于每一個中間狀態(tài)都可視為平衡態(tài)個中間狀態(tài)都可視為平衡態(tài)p121.1.3 3 Vp （VT 、Tp ）圖圖 一個點：一個點：表示一個平衡態(tài)表示一個平衡態(tài)一條曲線：一條曲線：表示一個準靜態(tài)過程表示一個準靜態(tài)過程O2(p2,V2,T) V 1(p1,V1,T)p 內能是狀態(tài)量：內能是狀態(tài)量：實際氣體：實際氣體：( , )Ef V T理想氣體：理想氣體： 內能是溫度的單值函數(shù)：內能是溫度的單值函數(shù)： 內能不包括系統(tǒng)整體的機械能內能不包括系統(tǒng)整體的機械能2.1 2.1 內能內能 系統(tǒng)內分子熱運動的動能和

6、分子之間相互作用系統(tǒng)內分子熱運動的動能和分子之間相互作用勢能的總和。勢能的總和。1.1.改變系統(tǒng)內能的兩種途徑改變系統(tǒng)內能的兩種途徑 熱功當量熱功當量 ( )2iEf TRT 能量均分做功：做功：通過宏觀力的作用使系統(tǒng)與外界之間產(chǎn)生能量通過宏觀力的作用使系統(tǒng)與外界之間產(chǎn)生能量交換，從而使系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生改變。交換，從而使系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生改變。做功的大小做功的大小等于等于此過程中系統(tǒng)與外界之間交換的能量。此過程中系統(tǒng)與外界之間交換的能量。pF鉆木取火鉆木取火2.2 2.2 改變系統(tǒng)內能的兩種途徑與熱功當量改變系統(tǒng)內能的兩種途徑與熱功當量熱傳遞：熱傳遞：通過熱相互作用使系統(tǒng)與外界之間產(chǎn)生能通過熱相互作

7、用使系統(tǒng)與外界之間產(chǎn)生能量交換，從而使系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生改變的方式。此過量交換，從而使系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生改變的方式。此過程中程中系統(tǒng)與外界之間交換的能量，稱為系統(tǒng)與外界之間交換的能量，稱為熱量。熱量。Q熱量當量：熱量當量：熱量與其它形式的能量（機械能、電能、熱量與其它形式的能量（機械能、電能、化學能等）可以相互轉換。一定熱量的產(chǎn)生（消失）化學能等）可以相互轉換。一定熱量的產(chǎn)生（消失）總是伴隨著其它形式的能量的消失（產(chǎn)生）。熱功總是伴隨著其它形式的能量的消失（產(chǎn)生）。熱功當量為：當量為：J/cal18. 4J3.3.熱力學第一定律熱力學第一定律 系統(tǒng)所吸收的熱量，一部分使系統(tǒng)的內能增加，系統(tǒng)所吸收的熱量

8、，一部分使系統(tǒng)的內能增加，另一部分用于系統(tǒng)對外做功：另一部分用于系統(tǒng)對外做功： QEW 無限小過程：無限小過程： dQdEdWQAp1E1p2E2 兩種含義：兩種含義：轉化與守恒轉化與守恒 Q，W， E 的正負號的正負號： E：增大為正，減小為負：增大為正，減小為負 W：系統(tǒng)對外做功為正系統(tǒng)對外做功為正，外界對系統(tǒng)做為負，外界對系統(tǒng)做為負 Q：吸熱為吸熱為正，放熱為負正，放熱為負 另一種描述：另一種描述：第一類永動機是不存在的第一類永動機是不存在的 4.4.準靜態(tài)過程中的功與熱量準靜態(tài)過程中的功與熱量4.1 4.1 準靜態(tài)過程中的功準靜態(tài)過程中的功pFdldddWpS lp V21dVVWp

9、V 功功與過程有關：與過程有關：mnWW 12mn VV2V1Op4.2 4.2 準靜態(tài)過程中的熱量準靜態(tài)過程中的熱量 熱容熱容準靜態(tài)過程中的熱量：準靜態(tài)過程中的熱量：QEW dQdEdW 熱量熱量與過程有關：與過程有關：mnQQ 12mn VV2V1Op熱容、比熱容和摩爾熱容：熱容、比熱容和摩爾熱容：使物質溫度升高單位溫度所需的熱量稱為使物質溫度升高單位溫度所需的熱量稱為熱容：熱容： C、c和和Cm與過程有關與過程有關 dQCdT使單位質量的物質溫度升高單位溫度所需的熱量使單位質量的物質溫度升高單位溫度所需的熱量稱為稱為比熱容：比熱容：/cC m使單位摩爾的物質溫度升高單位溫度所需的熱量使單

10、位摩爾的物質溫度升高單位溫度所需的熱量稱為稱為摩爾熱容：摩爾熱容：/mCCMc熱量與熱容：熱量與熱容：dQCdT222111TTTmTTTQCdTmcdTC dT212121mQC TTmc TTC TT( ) =( ) =( )const.mCcC、 、作業(yè)：作業(yè)：9-421()2iER TT 0W 21()2iQER TT ,2V miCR Vconst.Q1(p1, V1, T1) 2(p2, V1, T2) p O V(p1/T1=p2/T2)1 1等容過程等容過程 21()2iER TT 212121()()VVWpdVp VVR TT 212()2iQEWR TT ,22p miC

11、R 2 2等壓過程等壓過程 pconst.QW1(p1, V1, T1)2(p1, V2, T2) pO V(V1/T1=V2/T2)E 0 221121()lnVVVVVRTWpdVdVRTVV 2112lnlnVpQWRTRTVp ,T mC 3 3等溫過程等溫過程 Tconst.QW(p1V1=p2V2)1(p1, V1, T1)2(p2, V2, T1) V O p4.1 4.1 絕熱過程的過程方程絕熱過程的過程方程 021()2dQdEpdVidQdERdTpVRTdTpdVVdpRdpidVdVpiVV 31211CTpCTVCpV泊松公式泊松公式4 4絕熱過程絕熱過程 Q0W 絕

12、熱線與等溫線絕熱線與等溫線: (): ()()()ATAASASTpdpdVVpdpdVVdpdpdVdV 等溫線絕熱線絕熱線 等溫線 O V pA(pA, VA, TA) 4.2 4.2 絕熱過程的絕熱過程的 E、W、Q和和Cm 21()2iER TT 210()2QiWER TT ,0S mC 1 122111 122111122pVp VTVTVpTpT p O V 1(p1, V1, T1)2(p2, V2, T2) 22111 11 111121 122() 11 ()1p =1VVVVpVWpdVdVVpVVVVp V另解：另解：由由21VVWpdV計算做功計算做功： 例例 6-1

13、 0.014kg 標態(tài)下的標態(tài)下的 N2氣體經(jīng)氣體經(jīng) （1）等壓）等壓過程；過程； （2）等溫）等溫過程；過程； （3）絕熱過程）絕熱過程 使其體積膨脹為原來的兩倍。試分別求出這些過程使其體積膨脹為原來的兩倍。試分別求出這些過程的的E、W 和和 Q。 解： （1）KTVVTVTVT546)(112222!1 3215()2.8 10 ( )2ER TTJ 31211 11()1.1 10 ( )Wp VVpVRTJ 33.9 10 ( )QWEJ （2）0E 2211ln7.86 10 ( )VWRTJV 27.86 10 ( )QWEJ （3）KTVVTVTVT9 .206)(1112212

14、2111 2215()6.87 10 ( )2ER TTJ 26.87 10 ( )WEJ 0Q 例例 6-2 雙原子雙原子理想氣體經(jīng)如圖所示的直線過程從理想氣體經(jīng)如圖所示的直線過程從狀態(tài)狀態(tài) a 過渡到狀態(tài)過渡到狀態(tài) b。 求此過程中系統(tǒng)內能的改變、。 求此過程中系統(tǒng)內能的改變、做功和熱傳遞？做功和熱傳遞？ V(103m3)2 a b1p(105Pa)26O 解： 55()()500( )22babbbaER TTp Vp VJ 1()()400( )2baVabbaVWpdVppVVJ100( )QEWJ 作業(yè)：作業(yè)：9-5、9-81 1循環(huán)過程循環(huán)過程 系統(tǒng)由某一狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過一系列變化

15、過程后系統(tǒng)由某一狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過一系列變化過程后又回到原來的狀態(tài)，這樣的過程稱為循環(huán)過程：又回到原來的狀態(tài)，這樣的過程稱為循環(huán)過程： 111iii1111(,)(,)1(,)p V Tp V Tp V TpV曲線為閉合曲線曲線為閉合曲線 p O V abmn 順時針：順時針：W=WambWbna0熱機循環(huán)熱機循環(huán) 逆時針：逆時針：W=WanbWbma0致冷循環(huán)致冷循環(huán)12WQQ2 2熱機與致冷機熱機與致冷機 2.1 2.1 熱機循環(huán)及其效率熱機循環(huán)及其效率 熱機：熱機：能夠不斷地把熱轉變成功的裝置。能夠不斷地把熱轉變成功的裝置。 熱機通過循環(huán)過程熱機通過循環(huán)過程不斷地不斷地把熱轉變成功把熱轉變成

16、功 熱機循環(huán)為正循環(huán)熱機循環(huán)為正循環(huán) p O V 鍋爐冷卻器水泵氣缸 WQ1Q2 蒸汽機工作簡圖蒸汽機工作簡圖 熱機的效率：熱機的效率： 2111QWQQ 12:WQQ系統(tǒng)對外所做凈功吸熱分過程所吸收的熱量放熱分過程所放出的熱量 WQ2Q1工作物質T1T2 2.2 2.2 致冷機及其致冷系數(shù)致冷機及其致冷系數(shù) 致冷機：致冷機：使熱量從低溫熱源向高溫熱源傳遞的裝置。使熱量從低溫熱源向高溫熱源傳遞的裝置。 致冷循環(huán)為負循環(huán)致冷循環(huán)為負循環(huán) p O V 致冷機通過循環(huán)過程不斷致冷機通過循環(huán)過程不斷地地使熱量從低溫熱源向高溫熱使熱量從低溫熱源向高溫熱源傳遞源傳遞熱交換器蒸發(fā)器節(jié)流閥壓縮機WQ1Q2 致

17、冷機工作簡圖致冷機工作簡圖致冷機的致冷系數(shù)致冷機的致冷系數(shù) 2212QQeWQQ12:WQQ外界對系統(tǒng)所做凈功放熱分過程所放出的熱量吸熱分過程所吸收的熱量 WQ2Q1工作物質T1T2 3.1 3.1 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)3 21 4 O V pT=T1絕熱T=T2絕熱3.3.卡諾循環(huán)及其效率卡諾循環(huán)及其效率由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成: :3.2 3.2 卡諾熱機的效率卡諾熱機的效率 3(p3, V3, T2) 2(p2, V2, T1)1(p1, V1, T1) 4(p4, V4, T2) O V pQ1Q2 WQ2Q1工作物質T1T2 32111232143

18、2242111111223321114241 1ln,lnln11lnVVQWRTQWRTVVVTQVVQTVTVTVVVVVTVTV 211TT 結論：結論：1） 只與只與T1和和T2有關，而與工質無關有關，而與工質無關2） =1-T2/T1100%3.3 3.3 卡諾致冷機的致冷系數(shù)卡諾致冷機的致冷系數(shù) WQ2Q1工作物質T1T2 3(p3, V3, T2) 2(p2, V2, T1)1(p1, V1, T1) 4(p4, V4, T2) O V pQ1Q2結論結論：2212QTeWTT 2）1）e只與只與T1和和T2有關，而與工質無關有關，而與工質無關薩 迪薩 迪 - - 卡 諾 （卡

19、諾 （ S a d i S a d i CarnotCarnot）, 1796, 17961832, 1832, 法法國物理學家。國物理學家。18241824年，他年，他（2828歲）創(chuàng)立理想熱機理論，歲）創(chuàng)立理想熱機理論，“卡諾熱機卡諾熱機”、“卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)”和和“卡諾定理卡諾定理”，已是大家，已是大家所熟悉的科學名詞。但卡諾所熟悉的科學名詞。但卡諾的理論在創(chuàng)立后長期未能得的理論在創(chuàng)立后長期未能得到應有的重視。到應有的重視。例例 6-3 如圖表示以理想氣體為工作物質的某熱機的如圖表示以理想氣體為工作物質的某熱機的循環(huán)過程。其中循環(huán)過程。其中 ab 為絕熱過程，為絕熱過程，bc 為等壓過程

20、，為等壓過程，ca為等容過程。證明該循環(huán)的效率：為等容過程。證明該循環(huán)的效率： 1)/(1/11212VVVV （,/p mV mCC） V V2 V1 p Oac b解解： 1()2caaciQQR TT, 22()2bcbciQQR TT 21/121/1bcbcacacTTTTQiQiTTTT = 12/VVTTcb )(/)/(/12121121211VVTTVVTTVVTTVTVTcacbbaba 1)/(1/11212VVVV 作業(yè)：作業(yè)：9-10、9-11問題的提出問題的提出 是否滿足熱力學第一定律的過程就一定會發(fā)生？是否滿足熱力學第一定律的過程就一定會發(fā)生？ 熱力學過程必須滿足

21、熱力學第一定律。熱力學過程必須滿足熱力學第一定律。T1W=QQEQT1ET2Q1.1.熱力學第二定律的兩種典型表述熱力學第二定律的兩種典型表述1.1 1.1 開爾文表達開爾文表達 不可能從單一熱源吸取熱量使之完全變?yōu)橛杏貌豢赡軓膯我粺嵩次崃渴怪耆優(yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其功而不產(chǎn)生其它它影響。影響。 理解理解“不產(chǎn)生其影響不產(chǎn)生其影響”的含義的含義 W=Q1-Q2Q2Q1ET1T2T2T1Q2W=Q1-Q2T1W=QQE 單熱源熱機（第二類永動機）是不可能制成的單熱源熱機（第二類永動機）是不可能制成的 實際熱機最少要有兩個高低溫熱源（實際熱機最少要有兩個高低溫熱源（T1，T2），）， 熱機的效

22、率熱機的效率 T2)T1T2Q(T1T2)2.2.兩種表述的等效性兩種表述的等效性1.1 如果開爾文表述不成立，則克勞修斯表述也不成立如果開爾文表述不成立，則克勞修斯表述也不成立Q2Q1+Q2EW=Q1EQ1高溫熱源高溫熱源T1低溫熱源低溫熱源T2Q2Q2高溫熱源高溫熱源T1低溫熱源低溫熱源T22.2 如果克勞修斯表述不成立，則開爾文表述也不成立如果克勞修斯表述不成立，則開爾文表述也不成立Q2W=Q1-Q2Q2Q1E高溫熱源高溫熱源T1低溫熱源低溫熱源T2W=Q1-Q2EQ1-Q2高溫熱源高溫熱源T1低溫熱源低溫熱源T2開爾文開爾文Kelvin，William Thomson，Lord（182

23、41907）英國物理學家英國物理學家 。原名。原名 W.W.湯姆孫湯姆孫, 1824, 1824 年年 6 6 月月 2626 日生于愛爾蘭貝爾法斯特，日生于愛爾蘭貝爾法斯特，19071907 年年 1212月月1717日卒于蘇格蘭內瑟霍爾。 由于裝設大西洋海底電纜有功日卒于蘇格蘭內瑟霍爾。 由于裝設大西洋海底電纜有功 ， 英國政府， 英國政府 1866 1866 年年 封他為爵士封他為爵士 ，18921892 年又封他為開爾文男爵，以后他改名為開爾文。年又封他為開爾文男爵，以后他改名為開爾文。18461846 年任格拉斯哥大學自然哲學（即物理年任格拉斯哥大學自然哲學（即物理學）教授，直至學）

24、教授，直至 18991899 年退休。年退休。19041904 年任格拉斯哥大學校長。年任格拉斯哥大學校長。 開爾文的科學活動是多方面的，其主要貢獻包括：開爾文的科學活動是多方面的，其主要貢獻包括：電磁學。電磁學。開爾文在靜電和靜磁學理論、開爾文在靜電和靜磁學理論、交流電特別是萊頓瓶的放電振蕩性、靜電絕對測量和電磁測量，大氣電學等方面交流電特別是萊頓瓶的放電振蕩性、靜電絕對測量和電磁測量，大氣電學等方面 ，都作出了重，都作出了重要貢要貢獻。獻。電像法電像法是開爾文發(fā)明的解決靜電學問題的有效方法是開爾文發(fā)明的解決靜電學問題的有效方法 。熱力學熱力學 。開爾文在。開爾文在 18481848 年提年

25、提出出 、18541854 年修改的絕對年修改的絕對熱力學溫標熱力學溫標，是現(xiàn)代科學上的標準溫標。開爾文是，是現(xiàn)代科學上的標準溫標。開爾文是熱力學第二定律熱力學第二定律的兩的兩個重要奠基人之一。他提出的第二定律說法稱為熱力學第二定律的開爾文表述。開爾文還從理個重要奠基人之一。他提出的第二定律說法稱為熱力學第二定律的開爾文表述。開爾文還從理論上預言一種新的溫差電效應，后稱湯姆孫效應；和論上預言一種新的溫差電效應，后稱湯姆孫效應；和 J.P.J.P.焦耳合作的多孔塞實驗，從理論上揭焦耳合作的多孔塞實驗，從理論上揭示了實際氣體與理想氣體的差別示了實際氣體與理想氣體的差別 ，實用上為制造液態(tài)空氣的重要

26、方法，實用上為制造液態(tài)空氣的重要方法 （ 見焦耳見焦耳- - 湯姆孫效湯姆孫效應） 。應） 。 海底電纜。海底電纜。 18551855 年他研究得出信號傳遞速度減慢與電纜長度平方成正比的規(guī)律年他研究得出信號傳遞速度減慢與電纜長度平方成正比的規(guī)律 。 1 1851 851 年年他裝設了英國與法國相隔海峽中的第一條海底電纜他裝設了英國與法國相隔海峽中的第一條海底電纜 。185618561858 1858 年他又負責裝設了橫過大西年他又負責裝設了橫過大西洋的海底電纜，這是他最主要的工作。洋的海底電纜，這是他最主要的工作。電工儀器電工儀器。開爾文為了裝設海底電纜，用很大力量研。開爾文為了裝設海底電纜，

27、用很大力量研制電工儀器，例如他發(fā)明了鏡式電流計，虹吸記錄器。建立電磁量的精確單位標準和設計各種制電工儀器，例如他發(fā)明了鏡式電流計，虹吸記錄器。建立電磁量的精確單位標準和設計各種精密測量儀器，如絕對靜電計、開爾文電橋、圈轉電流計等。精密測量儀器，如絕對靜電計、開爾文電橋、圈轉電流計等。18611861 年根據(jù)他的建議英國設立了年根據(jù)他的建議英國設立了電學標準委員會，為電學單位標準奠定了基礎。電學標準委員會，為電學單位標準奠定了基礎。波動和渦流、以太學說。波動和渦流、以太學說。開爾文在波動和渦開爾文在波動和渦流理論方面多有貢獻。他熱心于以太理論的研究，以失敗告終，后來他意識到以太不過是流理論方面多

28、有貢獻。他熱心于以太理論的研究，以失敗告終，后來他意識到以太不過是人的人的主觀想象。 另外他對地球年齡也研究過并從地面散熱的快慢估算出地球年齡不超過主觀想象。 另外他對地球年齡也研究過并從地面散熱的快慢估算出地球年齡不超過1 1億年億年 。 18961896年發(fā)現(xiàn)了放射性物質年發(fā)現(xiàn)了放射性物質 ，出現(xiàn)了新熱源，才修正了他的估計。開爾文在物理學的各個方面都有建，出現(xiàn)了新熱源，才修正了他的估計。開爾文在物理學的各個方面都有建樹，而且多被應用于實際。樹，而且多被應用于實際。 克勞修斯（克勞修斯（Ruelolf Clausius,1822-1888）,德國物理學家，德國物理學家，分子運動理論分子運動理

29、論的創(chuàng)始人之一。的創(chuàng)始人之一。 他提出統(tǒng)計概念，并利用統(tǒng)計他提出統(tǒng)計概念，并利用統(tǒng)計概念推導出了氣體壓強公式。他還概念推導出了氣體壓強公式。他還提出了比范德互耳斯氣態(tài)方程更具提出了比范德互耳斯氣態(tài)方程更具普遍性的氣體物態(tài)方程；他是熱力普遍性的氣體物態(tài)方程；他是熱力學的奠基人之一，他以善于構思物學的奠基人之一，他以善于構思物理概念著稱，為了說明不可逆過程，理概念著稱，為了說明不可逆過程，他引進了一個新的他引進了一個新的狀態(tài)函數(shù)熵狀態(tài)函數(shù)熵S S, ,并得出孤立系統(tǒng)的并得出孤立系統(tǒng)的熵增原理，使熱力學第二定律以定量形式表述出來，其影熵增原理，使熱力學第二定律以定量形式表述出來，其影響和作用遍于各個

30、方面。響和作用遍于各個方面。 設在某一過程設在某一過程 L 中，系統(tǒng)從狀態(tài)中，系統(tǒng)從狀態(tài) A 變化到狀態(tài)變化到狀態(tài)B。如果能使系統(tǒng)從狀態(tài)。如果能使系統(tǒng)從狀態(tài) B 逆向回復到初狀態(tài)逆向回復到初狀態(tài) A ，而同時外界也恢復原狀，過程而同時外界也恢復原狀，過程 L 就稱為就稱為可逆過程?？赡孢^程。 如果系統(tǒng)不能回復到原狀態(tài)如果系統(tǒng)不能回復到原狀態(tài) A ，或者雖然能回，或者雖然能回復到初態(tài)復到初態(tài) A ，但外界不能恢復原狀，那么過程，但外界不能恢復原狀，那么過程 L 稱稱為為不可逆過程。不可逆過程。3.3.自然過程的不可逆性自然過程的不可逆性3.1 3.1 可逆過程與不可逆過程可逆過程與不可逆過程 3.2 3.2 自然過程的不可逆性自然過程的不可逆性熱功轉換的方向性：熱功轉換的方向性： AQ100AQ100T1T2Q(T1T2)T1T2Q(T1T2)熱傳遞的不可逆性：熱傳遞的不可逆性： 氣體絕熱自由膨脹的不可逆性：氣體絕熱自由膨脹的不可逆性： 墨水擴散是一個不可逆過程墨水擴散是一個不可逆過程潑水難收潑水難收破鏡難圓破鏡難圓樓倒塌是一個不可逆過程樓倒塌是一個不可逆過程生命過程是一個不可逆過程生命過程是一個不可逆過程結論：結論： 大量事實表明：一切與熱現(xiàn)象有關的實際宏觀大量事實表明：一切與熱現(xiàn)象有關的實際宏觀過程都是不可逆的，熱力學第