第七节 可逆过程和不可逆过程 卡诺定理

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1、第七章热力学基础（FundamentalsofThermalDynamics）第七节可逆过程和不可逆过程（Reversible&IrreversibleProcess）1.1.可逆过程与不可逆过程可逆过程与不可逆过程（（Reversible&IrreversibleProcessReversible&IrreversibleProcess））摩擦过程不可逆。气体绝热自由膨胀过程不可逆。气体准静态绝热膨胀过程可逆。1.1.可逆过程与不可逆过程可逆过程与不可逆过程（（Reversible&IrreversibleProcessReversible&Ir

2、reversibleProcess））摩擦过程不可逆。逆过程？等温收缩。气体绝热自由膨胀过程不可逆？两过程联合将使功全部转化为热，允许！气体准静态绝热膨胀过程可逆。可逆过程：系统状态变化过程中，逆过程能重复正过程的每一个状态,且不引起其他变化的过程。不可逆过程：在不引起其它变化的条件下，不能使逆过程重复正过程的每一个状态的过程。1.1.可逆过程与不可逆过程可逆过程与不可逆过程自然界中一切自发过程都是不可逆过程。不可逆过程并不是不能在反方向进行的过程，而是当逆过程完成后，对外界的影响不能消除。可逆过程实现的条件？在热力学中，过程可逆与否与系统所经历的

3、中间状态是否为平衡状态有关。实现的条件:过程无限缓慢,没有耗散力作功。1.1.可逆过程与不可逆过程可逆过程与不可逆过程不可逆过程都有内在的联系，可以用一个不可逆过程的不可逆性推出另一个不可逆过程的不可逆性。就如证明开尔文表述与克劳修斯表述的等价性那样。问题：为什么气体绝热自由膨胀过程不可逆？我们论述的方式不是用不可逆过程的等价关系推导，而是通过引入描述热力学过程方向性的热力学参量——熵——来说明。第七章热力学基础（FundamentalsofThermalDynamics）第八节熵（Entropy）1.1.熵熵高温热源T1可逆卡诺循环过程的效率Q1

4、QQTTA1212QT12Q2规定：吸热为正，放热为负。Q为负值，得到2低温热源T2Q1Q2Q1Q20或T1T2T1T2结论：系统经历一可逆卡诺循环后，热温比总和为零。有限个卡诺循环组成的可逆循环a可逆循环abcdefghijapbde它由几个等温和绝热过程c组成。从图可看出，它相h当于有限个卡诺循环gfji（abija,bcghb,defgd）组OV成的。所以有nQi0i1Ti任意可逆循环过程可看作由用无限个卡诺P循环组成nQin,0i1TidQO变为：0VT可逆表示积分沿整个循环过程进行，

5、dQ表示在各无限小过程中吸收的微小热量。任一可逆循环，用一系列微小可逆卡诺循环代替。即：对任一可逆循环，其热温比积分为零。状态图上任意两点1和2间，连两条路径a和b，成为一个可逆循环。a(2S2)2dQa1dQb01T2T(1S)b2dQa2dQb111TT2dQ积分的值与1、2之间经历的过程1T无关，只由始末两个状态决定。定义：系统从初态变化到末态时，其熵的增量等于初态和末态之间任意一可逆过程热温比的积分。2dQ对有限过程SS211T可逆dQ对无限小过程dST可逆说明：熵是系统状态的函数;两个确定状

6、态的熵变是一确定的值，与过程无关。熵变的计算1）如果系统经历的过程不可逆，那么可以在始末状态之间设想某一可逆过程，以设想的过程为积分路径求出熵变；dQdST可逆2dQSS211T可逆2）如果系统由几部分组成，各部分熵变之和等于系统总的熵变。NSSii1熵变的计算3）可逆循环过程的熵变为零。dQS0可逆T不可逆循环过程的熵变大于零？4）可逆绝热过程的熵变为零。2dQSS0211T可逆绝热第七章热力学基础（FundamentalsofThermalDynamics）第九节熵增加

7、原理热力学第二定律的统计意义1.1.熵增加原理熵增加原理孤立系统：与外界既不交换物质也不交换能量的系统叫孤立系统。熵增加原理：在孤立系统中发生的任何不可逆过程，都导致整个系统熵的增加，系统的熵只有在可逆过程中才是不变的。2.2.自由膨胀的不可逆性自由膨胀的不可逆性系统从状态1（V,p,T,S），经自由膨胀(dQ=0)1111到状态2（V,p,T,S），其中T=T，V222212121p，计算此不可逆过程的熵变。2设计一可逆等温膨胀过程从1-2，吸热dQ>0p1（V,p,T,S）1111T=T122（V,p,T,S）2222V2.2.自由膨

8、胀的不可逆性自由膨胀的不可逆性系统从状态1（V,p,T,S），经自由膨胀(dQ=0)1111到状态2（V,p,T,S），其