物理化学(上)电子教案―第三章ppt课件.ppt

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1、1不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其它变化克劳修斯物理化学电子教案—第三章2第三章热力学第二定律3.1自发过程的共同特征------不可逆性3.2热力学第二定律3.3卡诺循环与卡诺定理3.4熵的概念3.5Clausius不等式与熵增加原理3.7熵变的计算3.9热力学第二定律的本质和熵的物理意义33.10亥姆霍兹函数与吉布斯函数3.12G的计算示例3.13热力学函数的一些重要关系式第三章热力学第二定律3.11变化的方向与平衡条件43.1自发过程的共同特征自发变化某种变化有自动发生的趋势，一旦发生就无需借助外力，可以自动进行，这种变化称为自发

2、变化。自发变化的共同特征—不可逆性。任何自发变化的逆过程是不能自动进行的。(1)气体向真空膨胀；一杯热水和一杯凉水接触（热量从高温物体传入低温物体）；(3)浓度不等的溶液混合均匀；(4)锌片与硫酸铜的置换反应等。它们的逆过程都不能自动进行。当借助外力，系统恢复原状后，会给环境留下不可磨灭的影响。51、气体的真空膨胀，让膨胀的气体恢复原状时对他进行等温压缩。这样环境对系统作了W的功，3.1自发过程的共同特征自发过程的逆过程为什么不能自动的向逆方向进行?而且Q=-W(系统放热)，这样环境失去了功，得到了热。要环境也恢复到原来的状态，则把热完全转变为功，而

3、不发生其它变化。6但经验告诉我们功可以自发地全部变成热，而热不可能全部转变为功而不发生其它变化。结论：自发过程的不可逆性的最根本的原因是热功转换的不可逆性来决定的。功可以自发地全部变为热，但热不可能全部变为功而不发生其它变化。3.1自发过程的共同特征73.2热力学第二定律（TheSecondLawofThermodynamics）克劳修斯（Clausius）的说法：“不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其它变化。”开尔文（Kelvin）的说法：“不可能从单一热源取出热使之完全变为功，而不发生其它的变化。”后来被奥斯特瓦尔德(Ostward)表述

4、为：“第二类永动机是不可能造成的”。第二类永动机：从单一热源吸热使之完全变为功而不留下任何影响的机器。8鲁道夫·尤利乌斯·埃马努埃尔·克劳修斯（1822年1月－1888年8月），德国物理学家和数学家，热力学的主要奠基人之一。克劳修斯在改进了气体运动模型，引进了分子的平移、旋转及振动运动，对分子运动论领域作出了贡献。克劳修斯推论出克劳修斯-克拉佩龙方程，是一种描述两态之间相变的方式，例如固态及液态。9威廉·汤姆逊（1824年~1907年），英国著名物理学家。因为他在科学上的成就对大西洋电缆工程的贡献，获英女皇授予开尔文勋爵衔，后世改称他为开尔文。对热力

5、学第一定律及热力学第二定律的建立作出重大的贡献。在十九世纪，物理学界仍然普遍相信热是一种不生不灭的物质，汤姆逊本来也坚信这种说法。他研究过焦耳多篇关于电流生热的论文后，便开始改变想法，并和焦耳合作研究。他们的研究结果为热力学第一定律提供有力的实验支持。他建立绝对温标。为了纪念他的贡献，绝对温度的单位以开尔文(Kelvin,K)来命名。10(1)热力学第二定律是在能量守恒原理的基础上发展起来的，因此热力学第二定律必须服从能量守恒原理。第一定律告诉我们能量是不生不灭守恒的；第二定律则告诉我们能量在转换过程中是有方向性的，即功可以全部转变为热，而热不可能全

6、部转变为功而不引起其他变化。将热转变为功的机器叫热机，热机的效率总是小于1的。关于热力学第二定律的三点说明：11(2)在热力学上强调“热不能全部转变为功”，是指在一定条件下，即在不引起其他任何变化的条件下，热不能全部转变为功。而理想气体的等温膨胀过程dT=0ΔU=0Q=－W体系所吸的热就全部用来做功了，但是此时体系的体积变大，压力变小了，引起了其它变化。(3)热功转换的方向性与自发过程的方向性紧密相关，我们所关心的正是过程的方向和限度问题。所以我们将从热功转换入手，去找出一些新的状态函数，用它们来判断过程的方向与限度。关于热力学第二定律的三点说明：1

7、23.3卡诺循环与卡诺定理卡诺循环热机效率冷冻系数卡诺定理131、卡诺循环（Carnotcycle）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W，另一部分的热量放给低温热源。这种循环称为卡诺循环。141、卡诺循环（Carnotcycle）1mol理想气体的工作物质在卡诺循环的pV图上可以分为四步来进行：过程1：等温（Th即T2）可逆膨胀由p1V1到p2V2（A到B）所作功如AB曲线下的面积所示。151、卡诺循环（Carnotcycle）

8、161、卡诺循环（Carnotcycle）过程2：绝热可逆膨胀由p2V2T2到p3V3T1(B到C）所作功如