2022-2023學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：熵和熱力學(xué)第二定律

熵和熱力學(xué)第二定律吉布斯佯謬(同種氣體混合的熵增問題)熱寂說(

Siso≥0)麥克斯韋妖…...JamesClerkMaxwellJ.C.麥克斯韋（1831-1879）英國電磁學(xué)，分子運(yùn)動(dòng)論熱二律，比熱商，麥克斯韋妖小精靈(麥克斯韋妖)把守住氣體容器內(nèi)隔板上的一個(gè)小門，假設(shè)隔板絕熱，小門沒有摩擦。小精靈可以判斷分子運(yùn)動(dòng)速度，他只允許左側(cè)運(yùn)動(dòng)速度高的分子到右側(cè)，這樣無需作功，經(jīng)過一段時(shí)間可達(dá)到使左側(cè)溫度降低并使右側(cè)溫度升高的效果。孤立系統(tǒng)的熵減少了。1929年，匈牙利物理學(xué)家西拉德(L.Szilard)發(fā)現(xiàn)，小妖至少需要一個(gè)溫度與環(huán)境不同的光源照亮分子，才能獲得所需的分子速度信息，正由于獲取信息時(shí)的能量付出，才達(dá)到了系統(tǒng)熵減少的效果。幾率=10-N1956，I.RantI.郎特AvailableEnergy

EnergyExergy

東南大學(xué)夏彥儒教授翻譯

如何評(píng)價(jià)能量?jī)r(jià)值A(chǔ)vailability

Anergy

可用能

可用度

火無

火用

哪個(gè)參數(shù)才能正確評(píng)價(jià)能的價(jià)值

熱量500

K293

K100

kJ1000

K100

kJ293

K哪個(gè)參數(shù)才能正確評(píng)價(jià)能的價(jià)值

焓h1

=

h2p1p2w1w2w1

>w2哪個(gè)參數(shù)才能正確評(píng)價(jià)能的價(jià)值

內(nèi)能u1

=

u2p0p0w1w2w1

>w2三種不同品質(zhì)的能量

1、可無限轉(zhuǎn)換的能量如：機(jī)械能、電能、水能、風(fēng)能理論上可以完全轉(zhuǎn)換為功的能量高級(jí)能量

2、不能轉(zhuǎn)換的能量理論上不能轉(zhuǎn)換為功的能量

如：環(huán)境（大氣、海洋）

3、可有限轉(zhuǎn)換的能量理論上不能完全轉(zhuǎn)換為功的能量低級(jí)能量

如：熱能、焓、內(nèi)能（Ex）（An）（Ex+An）Ex與An

Ex的定義

當(dāng)系統(tǒng)由一任意狀態(tài)可逆地變化到與給定環(huán)境相平衡的狀態(tài)時(shí)，理論上可以無限轉(zhuǎn)換為任何其它能量形式的那部分能量，稱為Ex

100%相互轉(zhuǎn)換

功

能量中除了

Ex

的部分，就是

An

Ex作功能力Ex——作功能力

環(huán)境一定，能量中最大可能轉(zhuǎn)換為功的部分500

K100

kJ1000

K100

kJT0=293

KT0=293

K熱一律和熱二律的Ex含義

一切過程，Ex+An總量恒定熱一律：

熱二律：在可逆過程中，Ex保持不變

在不可逆過程中，部分Ex轉(zhuǎn)換為An

Ex損失、作功能力損失、能量貶值任何一孤立系，Ex只能不變或減少，不能增加——

孤立系Ex減原理

由An轉(zhuǎn)換為Ex不可能熱量的Ex與An

1、恒溫?zé)嵩碩下的

Q

ExQ:Q中最大可能轉(zhuǎn)換為功的部分

TST0ExQAnQ