自發(fā)過程的性質

電/廠/熱/能/動/力/裝/置/專/業(yè)/教/學/資/源/庫自發(fā)過程的性質熱工基礎杜雅琴鄭州電力高等?？茖W校熱力學第一定律只從能量守恒的角度，確定了能量轉換時的數(shù)量關系。沒有涉及熱力過程進行的方向和深度，沒有涉及能的質量，即能的品位的問題。

優(yōu)點：

缺點：

熱力學第二定律有自發(fā)過程引出，然后探討熱力學第二定律的實質、表述及數(shù)學表達式。熱力學第二定律

一切熱力過程除要遵循能量數(shù)量守恒外，還要遵循過程進行的方向、條件和限度的客觀規(guī)律。特點自發(fā)過程的方向性01自發(fā)過程的性質02目

錄Content自發(fā)過程的方向性01電/廠/熱/能/動/力/裝/置/專/業(yè)/教/學/資/源/庫熱力學第一定律確定了各種能量傳遞和轉換時不會引起總能量的改變。創(chuàng)造能量（第一類永動機）不可能，消滅能量也辦不到。能量不生不滅，只能從一種形式轉化為另一種形式，或從一物體轉移到另一物體,自然界中一切過程都必須遵守熱力學第一定律。

大量的事實告訴我們，這是不一定的。我們以自發(fā)過程來分析，所謂自發(fā)過程是指不需要外界幫助能自動發(fā)生的過程。

然而，是否任何不違反熱力學第一定律的過程都是可以實現(xiàn)的呢？熱量傳遞的方向性熱可以自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，低溫物體得到的熱量等于高溫物體失去的熱量，這完全遵守熱力學第一定律。QQw制冷機低溫物體把從高溫物體得到的熱量傳回給高溫物體，這樣的過程也并不違反熱力學第一定律。要使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，就要消耗功（功變熱）才能實現(xiàn)。q1wq2T1T2vp12abcd-|w|逆向循環(huán)要使q2的熱量由低溫熱源傳向高溫熱源，要有壓縮機消耗機械能w，使w變?yōu)闊崮芎蛁2一起傳向高溫熱源。故q1=q2+w。機械能和熱能轉換的方向性只要存在摩擦，機械能可以自發(fā)地全部轉變?yōu)闊崮軣崮茏儥C械能，也不能自動進行，要讓熱能轉化為機械能，必需以部分熱量從高溫傳遞到低溫為條件。熱力發(fā)電廠就是這個非自發(fā)過程的實例機械能和熱能轉換的方向性q1wq2T1T2vp12abcd-|w|正向循環(huán)工質從高溫熱源吸收了q1的熱量要使其轉換為機械能，實施過程中只有w部分的熱能在熱機中轉換為機械能，伴隨著轉換q1中的q2部分的熱能則由高溫熱源傳向低溫熱源。氣體膨脹與壓縮的方向性氣體可以自發(fā)地膨脹，由高壓到低壓壓縮機W由低壓到高壓的壓縮氣體必需以耗功（功變熱）為條件。真空轉動的飛輪可以自發(fā)地靜止下來，飛輪具有的動能由于飛輪軸和軸承之間的摩擦以及飛輪表面和空氣的摩擦，變成熱能耗散到大氣中，飛輪失去的動能等于周圍空氣獲得的能量，這完全遵守熱力學第一定律。轉動的飛輪自發(fā)過程的案例

經(jīng)驗告訴我們這也是不可能的，盡管這樣的過程并不違反熱力學第一定律。

反過來，周圍空氣是否可以自發(fā)地將原先獲得的熱能變成動能，還給飛輪使飛輪重新轉動起來呢？裝有高壓氧氣的氧氣瓶只會向壓力較低的大氣中漏氣，而大氣中的氧氣卻不會自動向高壓氧氣瓶中充氣。高壓氧氣的氧氣瓶自發(fā)過程的案例氣體總是自發(fā)的膨脹等等。熱能總是自發(fā)的從高溫物體傳向低溫物體；機械能總是自發(fā)的轉變成熱能；過程總是自發(fā)的朝著一定的方向進行：這些過程的共同特點：正向過程（稱為自發(fā)過程）很易于自發(fā)地進行,但是反向過程（稱為非自發(fā)過程）卻永遠不可能自發(fā)地恢復到原來的狀態(tài)。這里并不是說這些非自發(fā)過程根本無法實現(xiàn)，而只是說，如果沒有外界付出代價，它們是不能進行的。例如，在熱機中可以使一部分高溫熱能轉變?yōu)闄C械能，但是這個非自發(fā)過程的實現(xiàn)是以另一部分高溫熱能轉移到低溫物體作為代價的。在壓氣機中氣體被壓縮，這一非自發(fā)過程的進行是以消耗一定的機械能（這部分機械能變成了熱能）作為代價的。一個非自發(fā)過程的進行，必須有另一個自發(fā)過程來推動，或者說必須以另外的自發(fā)過程的進行作為代價、作為補償條件。自發(fā)過程的性質02電/廠/熱/能/動/力/裝/置/專/業(yè)/教/學/資/源/庫自發(fā)過程都只能向著與熱力系外界趨于平衡的方向進行。非自發(fā)過程的進行都必須以補償過程的發(fā)生為條件。自發(fā)過程的性質自發(fā)過程均具有方向性01熱力系統(tǒng)經(jīng)過一個自發(fā)過程后，若要使其反向進行回復到初始狀態(tài)，則必須提供補償條件，這樣在外界必將留下不可逆復的變化。自發(fā)過程均是不可逆過程02自發(fā)過程的性質各種不可逆因素不是彼此獨立無關的，而都是相互關聯(lián)的。非自發(fā)過程的發(fā)生總是以另一個自發(fā)過程為補償。各種不可逆過程具有等效性03自發(fā)過程的性質因此一切不可逆過程都可以相互代替，這正說明了一切不可逆過程在本質上是一樣的，等效的。熱力學分析中涉及的不可逆過程按照不可逆因素分為兩種類型:引起不可逆過程的因素分析04自發(fā)過程的性質另一種是過程中存在耗散損失。當熱力過程既無非平衡損失又無耗散損失則就是可逆過程。一種是過程中存在不平衡勢差而引起的非平衡損。課堂思考盡管非自發(fā)過程也與自發(fā)過程一樣，并不違背熱力學第一定律，那么為什么卻不能自發(fā)地進行呢？這是因為它們除服從熱