第七章熱力學(xué)基礎(chǔ)3課件

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等溫膨脹過程是從單一熱源吸熱作功，而不放出熱量給其它物體,但它不是循環(huán)過程.12

卡諾循環(huán)是循環(huán)過程，但需兩個熱源，且使外界發(fā)生變化.低溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩纯ㄖZ熱機(jī)1234

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永動機(jī)的設(shè)想圖

牛牛文庫文檔分享第二類永動機(jī):從單一熱源吸熱并全部變?yōu)楣Φ臒釞C(jī)第二類永動機(jī)是不可能實(shí)現(xiàn)的。

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雖然卡諾致冷機(jī)能把熱量從低溫物體移至高溫物體，但需外界作功且使環(huán)境發(fā)生變化.熱量不可能自動地由低溫物體傳向高溫物體.高溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩纯ㄖZ致冷機(jī)二克勞修斯表述1234

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熱力學(xué)第二定律是大量實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)的總結(jié).3熱力學(xué)第二定律可有多種說法，每種說法都反映出自然過程進(jìn)行具有方向性.2

熱力學(xué)第二定律開爾文說法與克勞修斯說法具有等效性.

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對于孤立系統(tǒng)，從非平衡態(tài)向平衡態(tài)過渡是自動進(jìn)行的，這樣的過程叫自然過程.三自然過程的方向性

水只能自發(fā)地由高處向低處流；熱量只能自發(fā)地由高溫處向低溫處傳遞；氣體只能自發(fā)地由高壓處向低壓處流動；摩擦生熱的過程是不可能朝相反的方向進(jìn)行。

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可逆過程

:如果存在一個逆過程，該逆過程能使系統(tǒng)和外界同時完全復(fù)原（即系統(tǒng)回到原來狀態(tài)，同時消除了原來過程對外界引起的一切影響），則原來的過程稱為可逆過程.

四可逆過程與不可逆過程

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非準(zhǔn)靜態(tài)過程為不可逆過程.

不可逆過程：在不引起其他變化的條件下，不能使逆過程重復(fù)正過程的每一狀態(tài)，或者雖能重復(fù)但必然會引起其他變化，這樣的過程叫做不可逆過程.

準(zhǔn)靜態(tài)過程（無限緩慢的過程），且無摩擦力、粘滯力或其他耗散力作功，無能量耗散的過程.

可逆過程的條件

牛牛文庫文檔分享例7.7一乒乓球癟了（并不漏氣），放在熱水中浸泡，它重新鼓起來，是否是一個“從單一熱源吸熱的系統(tǒng)對外做功的過程”，這違反熱力學(xué)第二定律嗎？球內(nèi)氣體的溫度變了

牛牛文庫文檔分享一、熱力學(xué)第二定律的微觀意義功熱轉(zhuǎn)換

機(jī)械功（電功）熱能

有序運(yùn)動

無序運(yùn)動

熱傳導(dǎo)T2T1動能分布較有序TT動能分布更無序氣體自由膨脹位置較有序位置更無序

牛牛文庫文檔分享大量分子從無序程度較小（或有序）的運(yùn)動狀態(tài)向無序程度大（或無序）的運(yùn)動狀態(tài)轉(zhuǎn)化。熱力學(xué)第二定律的微觀意義一切自然過程總是沿著無序性增大的方向進(jìn)行。

牛牛文庫文檔分享二、熱力學(xué)概率與玻爾茲曼熵1、熱力學(xué)概率假設(shè)A中裝有a、b、c、d4個分子（用四種顏色標(biāo)記）。開始時，4個分子都在A部，抽出隔板后分子將向B部擴(kuò)散并在整個容器內(nèi)無規(guī)則運(yùn)動。如何定量描述自然過程的方向性?

牛牛文庫文檔分享分布（宏觀態(tài)）詳細(xì)分布（微觀態(tài)）A4B0（宏觀態(tài)）

微觀態(tài)數(shù)1A3B1（宏觀態(tài)）微觀態(tài)數(shù)4A2B2（宏觀態(tài)）微觀態(tài)數(shù)

6

牛牛文庫文檔分享分布（宏觀態(tài)）詳細(xì)分布（微觀態(tài)）A1B3（宏觀態(tài)）微觀態(tài)數(shù)

4A0B4（宏觀態(tài)）微觀態(tài)數(shù)

1從圖知,4個粒子的分布情況,總共有16=24個微觀態(tài)。A4B0和A0B4,微觀態(tài)各為1，幾率各為1/16;A3B1和A1B3,微觀態(tài)各為4，幾率各為4/16，A2B2，微觀態(tài)為6，幾率最大為6/16。

牛牛文庫文檔分享意味著此事件觀察不到

若系統(tǒng)分子數(shù)為N，則總微觀態(tài)數(shù)為2N，N個分子自動退回A室的幾率為1/2N。

1mol氣體的分子自由膨脹后，所有分子退回到A室的幾率為

牛牛文庫文檔分享熱力學(xué)概率宏觀態(tài)所對應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)叫做該宏觀態(tài)的熱力學(xué)概率，用Ω表示.自然過程總是由熱力學(xué)概率小的宏觀態(tài)向熱力學(xué)概率大的宏觀態(tài)進(jìn)行，這就是熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計意義.

牛牛文庫文檔分享熵（2）熵是系統(tǒng)內(nèi)分子熱運(yùn)動的無序性的一種量度.（Ω越大，S越高，系統(tǒng)有序度越差.）（1）熵的概念建立，使熱力學(xué)第二定律得到統(tǒng)一的定量的表述.2.玻耳茲曼熵對兩個子系統(tǒng)和

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在孤立系統(tǒng)中所進(jìn)行的自然過程總是沿著熵增大的方向進(jìn)行，平衡態(tài)對應(yīng)于熵最大的狀態(tài)，這就是熵增加原理.

牛牛文庫文檔分享（1）在相同的高溫?zé)嵩春拖嗤牡蜏責(zé)嵩粗g工作的一切可逆熱機(jī)，其效率都相等，與工作物質(zhì)無關(guān).一卡諾定理（2）在相同的高溫?zé)嵩春拖嗤牡蜏責(zé)嵩粗g工作的一切不可逆熱機(jī)，其效率都不可能大于可逆熱機(jī)的效率.(不可逆機(jī))（可逆機(jī)）

牛牛文庫文檔分享工作于高、低溫?zé)嵩碩1，T2之間的熱機(jī)效率二克勞修斯等式與不等式采用熱力學(xué)第一定律中對熱量正負(fù)的規(guī)定熱溫比：系統(tǒng)從某一熱源吸收的熱量Q和該熱源的溫度T之比.

牛牛文庫文檔分享結(jié)論：卡諾循環(huán)中，系統(tǒng)熱溫比的總和總是小于或者等于零.任意一個循環(huán)過程可看成一系列微小卡諾循環(huán)組成對于任意循環(huán)AⅠBⅡA(不可逆循環(huán))（可逆循環(huán)）當(dāng)時，則克勞修斯不等式

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在可逆過程中，系統(tǒng)從狀態(tài)A改變到狀態(tài)B,其熱溫比的積分只取決于初末狀態(tài)，與過程無關(guān).據(jù)此可知熱溫比的積分是一態(tài)函數(shù)的增量，此態(tài)函數(shù)稱熵.可逆循環(huán)三克勞修斯熵**ABⅡⅠ可逆過程

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熱力學(xué)系統(tǒng)從初態(tài)A

變化到末態(tài)B

，系統(tǒng)熵的增量等于初態(tài)A和末態(tài)

B之間任意一可逆過程熱溫比（）的積分.物理意義

熵的單位

可逆過程**ABⅢⅠⅡ

牛牛文庫文檔分享四熵增加原理

孤立系統(tǒng)不可逆過程孤立系統(tǒng)可逆過程

孤立系統(tǒng)中所發(fā)生的一切不可逆過程的熵總是增加，可逆過程熵不變，這就是熵增加原理。

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