热力学第二定律PPT.ppt

《热力学第二定律PPT.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第三章热力学第二定律TheSecondLawofThermodynamics物理化学引言热力学第一定律即能量转化与守恒原理违背热力学第一定律的变化与过程一定不能发生不违背热力学第一定律过程却未必能自动发生：例：两物体的传热问题温度不同的两个物体相接触，最后达到平衡态，两物体具有相同的温度。但其逆过程是不可能的，即具有相同温度的两个物体，不会自动回到温度不同的状态，尽管该逆过程不违背热力学第一定律。——利用热力学第一定律并不能判断一定条件下什么过程不可能进行，什么过程可能进行，进行的最大限度是什么。要解决此类过程

2、方向与限度的判断问题，就需要用到自然界的另一普遍规律——热力学第二定律。热力学第二定律是随着蒸汽机的发明、应用及热机效率等理论研究逐步发展、完善并建立起来的。卡诺（Carnot）、克劳修斯（Clausius）、开尔文（Kelvin）等人在热力学第二定律的建立过程中做出了重要贡献。热力学第二定律是实践经验的总结，反过来，它指导生产实践活动热力学第二定律关于某过程不能发生的断言是十分肯定的。而关于某过程可能发生的断言则仅指有发生的可能性，它不涉及速率问题。100oC0oC50oC水从高处低处N2O2N2+O2§3.1

3、自发过程及热力学第二定律化学反应Zn+CuSO4→Cu+ZnSO4HCl+NaOH→NaCl+H2O.....................自发过程：在自然条件下能够发生的过程。自然条件就是外界不能施加影响。1.自发过程实例决定方向因素限度还原方法过程性质系统复原环境痕迹热传导水流化学流…温度水位化学位…ΔT=0Δh=0Δ=0…空调水泵化学泵…不可逆不可逆不可逆…功变热功变热功变热…自发过程的共同特征(1)过程总是单方向趋于平衡。(2)过程具有不可逆性。以上过程都可以回到初态，但需要外界做功。(3)过程具有对环

4、境做功的能力，如配有合适的装置，则可能从自发过程中获得可用的功。自发性、非自发性与可逆性、不可逆性的关系：过程是否自发，取决于体系的始、终态；过程是否可逆取决于对过程的具体安排。不论自发还是非自发过程，一切实际过程都是不可逆的。若施以适当的控制，在理论上都能成为可逆过程。克劳修斯：热从低温物体传给高温物体而不产生其它变化是不可能的。开尔文：从一个热源吸热，使之完全转化为功，而不产生其它变化是不可能的。2.热力学第二定律后来被奥斯特瓦德(Ostward)表述为：“第二类永动机是不可能造成的”。从单一热源吸热使之完全

5、变为功而不留下任何影响。第二类永动机克劳修斯：热从低温物体传给高温物体而不产生其它变化是不可能的。即热传导的不可逆性。致冷机消耗电能开尔文：从一个热源吸热，使之完全转化为功，而不产生其它变化是不可能的。即热功转变的不可逆性。高级能可以无条件地转变为低级能；低级能全部转变为高级能是有条件的——给环境留下影响。功是能量传递的高级形式：有序能热：能量传递的低级形式：无序能第二类永动机是不可能造成的对热力学第二定律的说明：（1）热力学第二定律是实验现象的总结。它不能被任何方式加以证明，其正确性只能由实验事实来检验。（2）

6、热力学第二定律的各种表述在本质上是等价的，由一种表述的正确性可推出另外一种表述的正确性。[判断正误]体系发生自发过程后不能回复到初态!自发过程是不可逆的,非自发过程是可逆的。通过工质从高温热源吸热、向低温热源放热并对环境作功的循环操作的机器称为热机。热机对环境所做的功与其从高温热源吸收的热之比称为热机效率，其符号为η：§3.2卡诺循环1824年，法国工程师N.L.S.Carnot(1796～1832)设计了一个循环，以理想气体为工作物质，从高温热源吸收的热量，一部分通过理想热机用来对外做功，另一部分的热量放给低温

7、热源。这种循环称为卡诺循环。卡诺⑴恒温可逆膨胀ΔU=0（2）绝热可逆膨胀（3）恒温可逆压缩（4）绝热可逆压缩卡诺循环以理想气体为工作物质，依次经历恒温可逆膨胀、绝热可逆膨胀、恒温可逆压缩、绝热可逆压缩最后回到原状态。整个循环过程中，系统对外做了功,吸收了外界的热量，ΔU=0，Q=-W,∴W=-nR(T1-T2)ln,Q=Q1+Q2=-WW=W1+W′+W2+W〞=-nRT1ln+nCV,m(T2-T1)–nRT2ln+nCV,m(T1-T2)=-nRT1ln-nRT2ln,由于VA和VD,VB和VC处于同一绝热线

8、上,则热机效率：热机对环境所做的功-W与其从高温热源吸收的热Q1之比，其符号为η：卡诺循环的热机效率为：卡诺定理：在高低温两个热源间工作的所有热机中，以可逆热机的热机效率为最大。（反证法）卡诺循环的热机效率只取决于高、低温热源的温度。2.卡诺定理可逆循环取等号结论:循环过程是可以对外做功的.理想气体卡诺热机的效率η恒小于1,且只与两个热源的温度(T1,T2)有关,温差愈大