第3章 熱力學第二、三定律 第1節(jié) 自發(fā)變化 第2節(jié) 第二定律 第3節(jié) 卡諾循環(huán)

第三章熱力學第二定律熵增原理：第二類永動機的終結者不可能把熱從低溫物體傳給高溫物體，而不引起任何變化！3熱力學第二定律

3.1自發(fā)變化變化的方向和限度問題本章任務何如判斷變化的方向和限度。這是科學家們十分關心的重要問題。3熱力學第二定律

3.1自發(fā)變化反應熱能判斷反應方向與限度嗎？3熱力學第二定律

3.1自發(fā)變化自發(fā)變化某種變化有自動發(fā)生的趨勢，一旦發(fā)生就無需借助外力，可以自動進行。3熱力學第二定律

3.1自發(fā)變化各種自發(fā)變化3熱力學第二定律

3.1自發(fā)變化各種自發(fā)變化的共性3熱力學第二定律

3.1自發(fā)變化自發(fā)變化的不可逆性3熱力學第二定律

3.1自發(fā)變化自發(fā)變化的不可逆性3熱力學第二定律

3.1自發(fā)變化自發(fā)變化共性一切自發(fā)過程之所以不可逆，都可從“熱功轉化的不可逆”上得到說明。即：熱功轉化的不可逆是一切自發(fā)過程不可逆的關鍵所在。自發(fā)過程都是相互關聯(lián)的，可以用一種自發(fā)過程的不可逆性來表達其它一切自發(fā)過程的不可逆性，即“自發(fā)過程的不可逆性之間具有等效性”。熱力學第二定律的實質是：判斷自然界中一切實際進行的過程都是不可逆的。3熱力學第二定律

3.2第二定律第二定律的兩種表述克勞修斯(Clausius)的說法：“不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其它變化?！遍_爾文(Kelvin)的說法：“不可能從單一熱源取出熱使之完全變?yōu)楣?，而不發(fā)生其它的變化?！焙髞韸W斯特瓦爾德(Ostward)述為：“第二類永動機是不可能造成的”。第二類永動機的特點能夠從單一熱源吸熱使之完全變?yōu)楣Χ涣粝氯魏斡绊憽?熱力學第二定律

3.2第二定律(1)第一定律告訴我們能量是不生不滅守恒的，第二定律則告訴我們能量在轉換過程中是有方向性的；(2)在熱力學上強調熱不能全部轉變成功，是指在一定條件下，即在不引起其他任何變化的條件下，熱不能全部轉變成功；(4)我們將從熱功轉換入手，去找出一些新的狀態(tài)函數，用它們來判斷過程的方向與限度。

(3)各種說法一定是等效的。若克氏說法不成立，則開氏說法也一定不成立；3熱力學第二定律

3.2第二定律3熱力學第二定律

3.3卡諾循環(huán)3熱力學第二定律

3.3卡諾循環(huán)3熱力學第二定律

3.3卡諾循環(huán)pVA高溫熱源T2等溫膨脹C低溫熱源T1等溫壓縮B絕熱膨脹D絕熱壓縮高溫熱源脫離高溫熱源低溫熱源脫離低溫熱源3熱力學第二定律

3.3卡諾循環(huán)U=0,Q2=-W1=RT2ln(V2/V1)U=0,Q1=-W3=RT1ln(V4/V3)Q=0W2=U=CV(T1－T2)Q=0W4=U=CV(T2－T1)A(p1V1T2)

B(p2V2T2)

C(p3V3T1)

D(p4V4T1)

pV高溫熱源T2等溫膨脹低溫熱源T1等溫壓縮絕熱膨脹絕熱壓縮3熱力學第二定律

3.3卡諾循環(huán)3熱力學第二定律

3.3卡諾循環(huán)卡諾熱機的效率：卡諾熱機經ABCDA回到原態(tài),故： U=0

Q=－W

W=W1+W2+W3+W4=RT2ln(V1/V2)+CV(T1－T2)+RT1ln(V3/V4)+CV(T2－T1)W=RT2ln(V1/V2)+RT1ln(V3/V4)3熱力學第二定律

3.3卡諾循環(huán)3熱力學第二定律

3.3卡諾循環(huán)3熱力學第二定律

3.3卡諾循環(huán)3熱力學第二定律

3.3卡諾循環(huán)3熱力學第二定律

3.3卡諾循環(huán)3熱力學第二定律

3.3卡諾循環(huán)3熱力學第二定律

3.3卡諾循環(huán)3熱力學第二定律

3.3卡諾循環(huán)3熱力學第二定律

3.3卡諾循環(huán)卡諾定理:在相同高溫熱源和低溫熱源間工作的熱機,其效率不可能超過卡諾熱機,且所有可逆熱機的效率均相等,為:=1-T1/T2

3熱力學第二定律

3.3卡諾循環(huán)3熱力學第二定律

3.3卡諾循環(huán)的基本結論3熱力學第二定律

3.3卡諾循環(huán)的基本結論關鍵問題：任意可逆循環(huán)的熱溫商是否也為零？3熱力學第二定律

3.3卡諾循環(huán)的普遍化關鍵問題：任意可逆循環(huán)的熱溫商是否也為零？3熱力學第二定律

3.3卡諾循環(huán)的普遍化關鍵問題：任意可逆循環(huán)的熱溫商是否也為零？3熱力學第二定律

3.3卡諾循環(huán)的普遍化關鍵問題：任意可逆循環(huán)的熱溫商是否也為零？環(huán)程積分為03熱力學第二定律

3.3卡諾循環(huán)的普遍化任意可逆循環(huán)的熱溫商確實為零繼續(xù)思考：環(huán)程積分為零代表什么？3熱力學第二定律

3.3卡諾循環(huán)的普遍化如果將一個環(huán)程分為兩段，那么結論就呼之欲出了3熱力學第二定律

3.3卡諾循環(huán)的普遍化一個新的狀態(tài)函數的誕生

說明任意可逆過程的熱溫商的值決定于始終狀態(tài)，而與可逆途徑無關，這個熱溫商具有狀態(tài)函數的性質。移項得：任意可逆過程積分與路徑無關！

這又說明什么？3熱力學第二定律

3.3卡諾循環(huán)的普遍化熵的定義3熱力學第二定律

3.3卡諾循環(huán)的普遍化思考：熵是強度性質還是廣度性質？為什么？如何得到不可逆過程的熵變呢？不可逆過程的熵變可以用熱溫商表述么？下次上課時，請大家告訴我。3熱力學第二定律

3.3卡諾循環(huán)的普遍化作業(yè)：2-1簡要介紹自發(fā)變化的特點。