大學(xué)物理熱力學(xué)第二定律.ppt

1、1自然過程的方向性2熱力學(xué)第二定律3熱力學(xué)概率4玻爾茲曼熵公式和熵增加原理5可逆過程和卡諾定理4克拉烏斯熵公式，熱力學(xué)第二定律，1自然過程的方向性，滿足能量守恒的過程是否一定會實(shí)現(xiàn)？空熱轉(zhuǎn)換過程是有方向性的，(1)空熱轉(zhuǎn)換，摩擦熱機(jī)械能都轉(zhuǎn)換為熱，熱都轉(zhuǎn)換為工作，但沒有其他影響是不可能的。行實(shí)驗(yàn)，熱機(jī)熱轉(zhuǎn)換工作。其他影響是向低溫?zé)嵩瓷?。氣體等溫膨脹熱整體轉(zhuǎn)換成功，其他影響氣體的體積變化，(2)熱傳導(dǎo)，T1T2，熱量從系統(tǒng)1傳遞到系統(tǒng)2，其逆過程不能自動實(shí)現(xiàn)，熱傳導(dǎo)過程是有方向性的。(c)氣體的絕熱自由膨脹，氣體絕熱自由膨脹過程是定向的，所有與熱現(xiàn)象相關(guān)的實(shí)際宏過程都是定向的，相反的過程不能自

2、然發(fā)生。在此過程中，系統(tǒng)不吸收熱，不工作，內(nèi)部能量，溫度不變，唯一的變化是體積增加，實(shí)際宏觀過程在特定方向進(jìn)行的規(guī)律是熱力學(xué)第二定律；氣體能自動收縮的氣體的等溫膨脹不可逆性也消失了，所以可以用普遍規(guī)律來表示，各種表達(dá)是平等的。2熱力學(xué)第二定律，克勞斯說熱量不能從低溫體自動傳遞到高溫物體。開爾文表達(dá)：在不影響其他的情況下，使所有熱量都成功的過程是不可能的。(不能創(chuàng)建單個(gè)熱源熱引擎。)，各種自然過程的不可逆性是相互關(guān)系，相互依存，3熱力學(xué)概率，系統(tǒng)一個(gè)宏觀狀態(tài)對應(yīng)多個(gè)微觀狀態(tài)(例如，4個(gè)分子在容器內(nèi)的位置分布，某宏觀狀態(tài)對應(yīng)微觀狀態(tài)數(shù)，熱力學(xué)概率，平衡狀態(tài)對應(yīng)最大值，如果系統(tǒng)初態(tài)不是最大值，則是不

3、平衡狀態(tài)。系統(tǒng)切換到平衡狀態(tài)，最后達(dá)到的最大值，即平衡狀態(tài)自然過程的方向。假設(shè)所有微觀狀態(tài)的發(fā)生概率相同，則微觀狀態(tài)數(shù)相當(dāng)于大量宏觀狀態(tài)的概率最大。(40)，宏觀狀態(tài)，(31)，(22)，(13)，(04)，微觀狀態(tài)，5，16，左右，分子數(shù)大的情況下？假設(shè)左右粒子數(shù)相等時(shí)，最大值，N=1023，N/2，N，(一個(gè)粒子數(shù))，所有微觀狀態(tài)發(fā)生的概率相同，微觀狀態(tài)數(shù)出現(xiàn)很多宏觀狀態(tài)的概率最高。4玻爾茲曼熵公式和熵增原理，從不平衡到平衡狀態(tài)，自然過程的方向，還可以使用系統(tǒng)的順序或無序度來測量包含宏?duì)顟B(tài)的順序或無序度的微觀狀態(tài)的數(shù)量。由于顯微鏡狀態(tài)的數(shù)量太多，玻耳茲曼引入了另一個(gè)量。熵：普朗克定義，單位

4、J/K，1，玻耳茲曼熵公式，3，熵增原理，在一定條件下，如果系統(tǒng)可以分成兩部分，熱力學(xué)概率，2，熵的可加性，5可逆過程和卡諾定理，實(shí)際的熱過程是方向或不可逆性，如空穴，熱如果消除了X進(jìn)程的所有影響(系統(tǒng)和外部)，則X進(jìn)程是可逆過程。無論如何將系統(tǒng)從B狀態(tài)恢復(fù)到A狀態(tài)，都無法完全消除X進(jìn)程的影響。也就是說，如果不能從外部恢復(fù)，則X過程是不可逆轉(zhuǎn)的過程。如何判斷可逆過程？能找到還原系統(tǒng)和外部世界的方法嗎？沒有摩擦的準(zhǔn)靜態(tài)過程(理想過程)是可逆過程。氣體準(zhǔn)靜態(tài)膨脹時(shí)，A，吸熱Q，內(nèi)部能量變化，反過程：外力推動活塞，使氣體沿著原過程的所有中間狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)。、系統(tǒng)和外部恢復(fù)、系統(tǒng)恢復(fù)、無摩擦外部作業(yè)A=-A，1)在同一高溫?zé)釒旌屯坏蜏責(zé)釒熘g工作的所有可逆熱機(jī)，其效率相同(與卡諾熱機(jī)效率相同)，與工作物質(zhì)無關(guān)?？赡孢^程、可逆過程、可逆循環(huán)可逆器非可逆器、2、卡諾定理、2)等在低溫?zé)醾}庫之間運(yùn)行的所有可逆熱器都不能大于可逆熱器的效率?？梢杂靡幌盗行】赡婵ㄖZ循環(huán)代替任何可逆循環(huán)。任意熱機(jī)，