5多方過程循環(huán)第二定律.ppt

1、熱力學(xué)第二定律,1循環(huán)過程,一熱力學(xué)第二定律宏觀表述,2各種不可逆過程的等價性,二熵、熱力學(xué)第二定律的微觀表述,2等幾率原理,3熵,1系統(tǒng)的微觀態(tài)、宏觀態(tài)、平衡態(tài)統(tǒng)計解釋,五理想氣體多方過程,n多方指數(shù),1不同n代表的過程,等壓,等容,等溫,絕熱,2做功,3摩爾熱容,等壓,等容,等溫,絕熱,六循環(huán)過程,循環(huán)：系統(tǒng)經(jīng)歷周而復(fù)始的過程,正循環(huán)：吸熱Q1，放熱Q2（只表數(shù)值）系統(tǒng)對外做功A=Q1-Q20,熱機效率,致冷系數(shù),七卡諾循環(huán),理想氣體，兩個絕熱兩個等溫過程組成循環(huán),熱機效率,致冷系數(shù),逆循環(huán)：放熱Q1，吸熱Q2（只表數(shù)值）系統(tǒng)對外做功A=Q2-Q10,例：空氣狄賽爾循環(huán)，ab,cd為絕熱，

2、bc為等壓，da為等容。求熱機效率。,解：,bc吸熱,da放熱,ab,cd為絕熱,bc為等壓,熱力學(xué)第二定律,一自然過程的方向,1功熱轉(zhuǎn)換,通過摩擦使功變熱的過程不可逆；熱不能自動轉(zhuǎn)化為功。,功熱轉(zhuǎn)換過程具有方向性。,2熱傳導(dǎo),熱量由高溫物體傳向低溫物體的過程不可逆；熱量不能自動地由低溫物體傳向高溫物體。,3氣體的絕熱自由膨脹,氣體向真空中絕熱自由膨脹的過程不可逆。,非平衡態(tài)到平衡態(tài)的過程不可逆,一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實際宏觀過程都是不可逆的。,不可逆的,自動地,二熱力學(xué)第二定律宏觀表述,自然宏觀過程按一定方向進(jìn)行的規(guī)律就是熱力學(xué)第二定律,1各種表述,克勞修斯表述：熱量不能自動地由低溫物體傳向高溫

3、物體。,開爾文表述：其唯一效果是熱全部變成功的過程是不可能的。,單熱源熱機不可能制成。,2各種不可逆過程的等價性,若開爾文表述不成立，則克勞修斯表述不成立，反之亦然。,所有宏觀過程的不可逆性都是等價的。,反之,氣體向真空中絕熱自由膨脹的不可逆性,功變熱的不可逆性,假設(shè)熱可以自動轉(zhuǎn)變成功，這將導(dǎo)致氣體可以自動壓縮。,反之,自動被壓縮,三系統(tǒng)的微觀態(tài)、宏觀態(tài)、平衡態(tài),1系統(tǒng)的微觀態(tài),系統(tǒng)的每個微觀粒子的可能運動狀態(tài)的任何一種組合,2等幾率原理,系統(tǒng)的任何一種微觀狀態(tài)出現(xiàn)的概率相等,3宏觀態(tài),在宏觀上表現(xiàn)出相同的性質(zhì)的多個系統(tǒng)微觀狀態(tài)的集合,4宏觀態(tài)的幾率,一種宏觀態(tài)中包含的微觀態(tài)的個數(shù)與總微觀態(tài)個數(shù)之比,5平衡態(tài),在一定的宏觀條件下，幾率最大的宏觀態(tài),6非平衡態(tài),幾率非最大的宏觀態(tài),左4，右0，狀態(tài)數(shù)1；左3，右1，狀態(tài)數(shù)4,左2，右2狀態(tài)數(shù)6,左0，右4，狀態(tài)數(shù)1；左1，右3，狀態(tài)數(shù)4,N=1023，微觀狀態(tài)數(shù)目用表示,兩側(cè)粒子數(shù)相同時，最大，為平衡態(tài)。,四熵、熱力學(xué)第二定律的微觀表述,1熵,玻爾茲曼引入,：微觀狀態(tài)數(shù)目,普朗克定義,單位J/K,任何宏觀狀態(tài)都對應(yīng)一個熵值，,孤立系統(tǒng)（自然過程進(jìn)行的方向）總是傾向于熵值最大,熱力學(xué)第二定律是一條統(tǒng)計規(guī)律。,3有序與無序,系