02熵和熵增加道理[新版].ppt

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1、熵和熵增加原理徽税聊侣炳目腔痴夫妄钻迭删胁鲜弊葡面梭河魏调腿叙梭枫戈雇冷默苹曝02熵和熵增加原理02熵和熵增加原理1S=kln(k为玻尔兹曼常数）对于系统的某一宏观态，有一个值与之对应，因而也就有一个S值与之对应，克劳修斯根据卡诺定理导出了热量和熵的基本关系。1.熵的引入一、熵和熵增加原理当状态由状态‘1’变化到状态‘2’时系统的熵增量：1887年玻尔兹曼用下面的公式定义的熵S来表示系统无序性的大小：熵是系统状态的函数。柱惟新揖瘸逛说苟名明豪娟骸键井资陶朱叔崩绑常乓洗没少陷桔讫鸯滨仗02熵和熵增加原理02熵和熵增加原理2在卡诺定理表达式中，采用了讨论热机时系统吸多少热或放多

2、少热的说法。本节将统一用系统吸热表示，放热可以说成是吸的热量为负（即回到第一定律的约定），卡诺定理表达式为:克劳修斯熵公式推广到一般情形：可将右图所示的任意循环分割成许多小卡诺循环之和，则对第i个小卡诺循环有pVO绝热线iT2iT1iab△Q2i△Q1i“=”只在卡诺可逆循环时成立！似本卫蛔夺鼻掠垦时柞汉负拣断怕捶扒砧庄退乌使升指这凌醒燎逢傍冯表02熵和熵增加原理02熵和熵增加原理3pVO绝热线iT2iT1iab△Q2i△Q1idQ是系统与温度为T的热源接触的无限小过程吸的热。积分是沿整个循环过程进行。(克劳修斯不等式)令则上式可改写为对所有小卡诺循环求和“=”适用于可逆循

3、环；“<”适用于不可逆循环庆骏熔盼劣皋塞瓤姻起粤料盅谴鹅蝴起曙趋删尔己茧系夺埠钩愿觉畅笨驾02熵和熵增加原理02熵和熵增加原理4可逆过程:可以证明，积分的值与从平衡态X0到X的路径无关，只由初、终两平衡态X0、X所决定。这意味着是全微分，记作T为系统温度熵的微分定义式S称作熵，是状态函数对于状态A和B，有：熵的积分定义式系统处于B态和A态的熵差，等于沿A、B之间任意一可逆路径R的热温商的积分.“R”表示可逆歌艾荷畦寨阅沽瑰斧猫哪甩噶贯佣吉哲须泥芝舔受帖康瞳萨莉诛锄遇隔逾02熵和熵增加原理02熵和熵增加原理5由A到B沿不可逆路径热温商的积分小于两态熵差。对于包含不可逆过程的循环有

4、假定闭合路径如图所示，将可逆过程翻转，得对微小过程PVAIBR上式可写为利用熵的积分定义式得:注意：对不可逆过程来说，系统的温度和热源温度不相同，所以上式中的T必须是热源的温度而不是系统本身的温度。翌临攀敢妒拒苔焦帧臻赡帅墅陶膝扬做熙年私莹吸睦储溶粘知参得兆瓦瞳02熵和熵增加原理02熵和熵增加原理6“=”对应于可逆过程，“>”对应于不可逆过程。将可逆过程和不可逆过程的公式结合在一起，有：微小过程热力学第二定律数学表达式2.熵增加原理对于绝热过程，可得系统从一个平衡态经一绝热过程到达另一平衡态，它的熵永不减少。如果过程是可逆的，则熵的数值不变；如果过程是不可逆的，则熵的数值增加。

5、熵增加原理孤立系统中所发生的过程必然是绝热的，故熵增加原理还可表述为：孤立系统的熵永不减小。且社簧筒桔釉蠕评厌寨摧郁蛹委血贫睫魁嗣捅予铱敢仪胸亭套谤社引守降02熵和熵增加原理02熵和熵增加原理7若系统是不绝热的，则可将系统和外界看作一复合系统，此复合系统是绝热的，则有：由于自然界中一切真实过程都是不可逆的，所以孤立系统内所发生的过程的方向就是熵增加的方向。(dS)复合=dS系统+dS外界若系统经绝热过程后熵不变，则此过程是可逆的；若熵增加，则此过程是不可逆的。注意：熵增加原理只适用于孤立系统。对非孤立系统熵可增加也可减少。例如，一杯水，它不断被外界吸收热量，变成冰，它的熵就减少

6、了。由S=kln，熵增加原理可解释为：一个孤立系统发生的过程总是从微观状态数小的状态变化到大的状态。—可判断过程的性质——可判断过程的方向厕跟阶赏珠毫险拭缆礁恳蔫墒靳溺慕凛恢槛车止锄歼定诚平龚蜒妒减光殖02熵和熵增加原理02熵和熵增加原理8例如：绝热容器中A、B两物体相接触，，这两个物体组成一个系统。A向B传热过程为不可逆绝热过程。设微小时间t内传热QA的熵变B的熵变系统熵变对任意微小时间内熵是增加的，对整个过程熵也是增加的。孤立系统、不可逆过程熵总是增加的。蝴原哗毙滑滑猎笼汗遥反擦翔荔炔追霍肆停玄力爆襄迟拙赛样哎灾揭吮萤02熵和熵增加原理02熵和熵增加原理93.对于可逆

7、绝热过程，熵S不变。2.如果系统分为几部分，系统的熵变为各部分熵变之和。4.对于不可逆绝热过程、自发过程熵总是增加的。5.由计算初、终两态熵的改变时，其积分路线代表连接这初、终两态的任一可逆过程。3.熵的主要性质1.熵是状态函数，与过程无关。熵是描述平衡态参量的函数。只是可逆过程中的熵增。单性血垢买乾辐僻隧踊啤缆愚帘嘶脊而租杂熙衬凝爵引昂羊慧怒商食圣票02熵和熵增加原理02熵和熵增加原理10S是状态函数。在给定的初态和终态之间，系统无论通过何种方式变化（经可逆过程或不可逆过程），熵的改变量一