熵熵增加原理

1、第六章热力学基础第六章热力学基础6 6 8 8 熵熵 熵增加原理熵增加原理12211TQTQ02211TQTQ 结论结论 ： 可逆卡诺循环中可逆卡诺循环中, 热温比总和为零热温比总和为零 .TQ热温比热温比 等温过程中吸收或放出的热量等温过程中吸收或放出的热量与热源温度之比与热源温度之比 .121121TTTQQQ可逆卡诺机可逆卡诺机一一 熵熵(entropy)概念的引进概念的引进 如何判断如何判断孤立孤立系统中过程进行的？系统中过程进行的？重新启用热力学第重新启用热力学第一定律的正负号的一定律的正负号的规定，有规定，有第六章热力学基础第六章热力学基础6 6 8 8 熵熵 熵增加原理熵增加原理

2、2poV任一微小可逆卡诺循环任一微小可逆卡诺循环011iiiiTQTQ对所有微小循环求和对所有微小循环求和0iiiTQ0dTQi当当时，则时，则 任意的可逆循环可视为由许多可逆卡诺循环所组成任意的可逆循环可视为由许多可逆卡诺循环所组成 结论结论 : 对任一可逆循环过程对任一可逆循环过程, 热温比之和为零热温比之和为零 .iQ1iQ克劳修斯等式克劳修斯等式第六章热力学基础第六章热力学基础6 6 8 8 熵熵 熵增加原理熵增加原理30dddBDAACBTQTQTQ 在可逆过程中，系统从状态在可逆过程中，系统从状态A改变到状态改变到状态B , 其热其热温比的积分只决定于始末状态，而与过程无关温比的积

3、分只决定于始末状态，而与过程无关. 据此可据此可知热温比的积分是一态函数的增量，此知热温比的积分是一态函数的增量，此态函数态函数称称熵熵. 二二 熵是态函数熵是态函数BAABTQSSd 可逆过程可逆过程 poV*ABCD可逆过程可逆过程ADBBDATQTQddADBACBTQTQdd第六章热力学基础第六章热力学基础6 6 8 8 熵熵 熵增加原理熵增加原理4无限小可逆过程无限小可逆过程TQSdd 热力学系统从初态热力学系统从初态 A 变化到末态变化到末态 B ，系统，系统熵熵的增量的增量等于初态等于初态 A 和末态和末态 B 之间之间任意一可逆过程任意一可逆过程热温比（热温比（ ）的积分）的积

4、分.TQ/d物理意义物理意义 熵的单位熵的单位J/KpoV*ABCDEBAABTQSSd 可逆过程可逆过程 第六章热力学基础第六章热力学基础6 6 8 8 熵熵 熵增加原理熵增加原理5三三 熵变的计算熵变的计算 1）熵是态函数，当始末两平衡态确定后，熵是态函数，当始末两平衡态确定后， 系系统的熵变也是确定的统的熵变也是确定的, 与过程无关与过程无关. 因此因此, 可在两平可在两平衡态之间假设任一可逆过程，从而可计算熵变衡态之间假设任一可逆过程，从而可计算熵变 . 2）当系统分为几个部分时，当系统分为几个部分时， 各部分的熵变之各部分的熵变之和等于系统的熵变和等于系统的熵变 .第六章热力学基础第

5、六章热力学基础6 6 8 8 熵熵 熵增加原理熵增加原理6 例例1 计算不同温度液体混合后的熵变计算不同温度液体混合后的熵变 . 质量为质量为0.30 kg、温度为、温度为 的水的水, 与质量为与质量为 0.70 kg、 温度温度为为 的水混合后，最后达到平衡状态的水混合后，最后达到平衡状态. 试求水的熵试求水的熵变变. 设整个系统与外界间无能量传递设整个系统与外界间无能量传递 .C90C20 解解 系统为孤立系统系统为孤立系统 , 混合是不可逆的等压过程混合是不可逆的等压过程. 为计算熵变为计算熵变 , 可假设一可逆等压混合过程可假设一可逆等压混合过程. 设设 平衡时水温为平衡时水温为 ,

6、水的定压比热容为水的定压比热容为T113KkgJ1018. 4pc)K293(70. 0)K363(30. 0TcTcppK314T由能量守恒，低温物体吸收的能量即是高温物体放出的热量，得由能量守恒，低温物体吸收的能量即是高温物体放出的热量，得第六章热力学基础第六章热力学基础6 6 8 8 熵熵 熵增加原理熵增加原理7K314T各部分热水的熵变各部分热水的熵变11111KJ182lndd1TTcmTTcmTQSpTTp12222KJ203lnddTTcmTTcmTQSpTTp121KJ21SSS显然显然孤立孤立系统中系统中不不可逆过程熵是可逆过程熵是增加增加的的 .kg3 . 01mkg7 .

7、 02mK3631TK2932T第六章热力学基础第六章热力学基础6 6 8 8 熵熵 熵增加原理熵增加原理8ATBT绝热壁绝热壁BATT 例例2 求热传导中的熵变求热传导中的熵变Q 设在微小时间设在微小时间 内内,从从 A 传到传到 B 的热量为的热量为 .tQAATQSBBTQSBABATQTQSSS0BASTT同样，此同样，此孤立孤立系统中系统中不不可逆过程熵亦是可逆过程熵亦是增加增加的的 .第六章热力学基础第六章热力学基础6 6 8 8 熵熵 熵增加原理熵增加原理9四四 熵增加原理：熵增加原理：孤立系统中的熵永不减少孤立系统中的熵永不减少. 孤立系统孤立系统不不可逆过程可逆过程0S孤立系

8、统孤立系统可逆可逆过程过程0S0S 孤立系统中的孤立系统中的可逆可逆过程，其熵不变；过程，其熵不变；孤立系统孤立系统中的中的不不可逆过程，其熵增加可逆过程，其熵增加 .对孤立系统过程：如果过程是不可逆的，反映了系统对孤立系统过程：如果过程是不可逆的，反映了系统内部的不均匀性，在该过程中，系统内的每一部分之间都内部的不均匀性，在该过程中，系统内的每一部分之间都存在热量的传递，；如果过程是可逆的，反映了存在热量的传递，；如果过程是可逆的，反映了系统内部的均匀性，在该过程中，系统内的每一部分之间系统内部的均匀性，在该过程中，系统内的每一部分之间没有热量的传递，和外界也没有热量的交换，没有热量的传递，

9、和外界也没有热量的交换，所以。所以。0S0dQ 0S第六章热力学基础第六章热力学基础6 6 8 8 熵熵 熵增加原理熵增加原理10 热力学第二定律亦可表述为热力学第二定律亦可表述为 ： 一切自发过程一切自发过程总是向着熵增加的方向进行总是向着熵增加的方向进行 . 熵增加原理的应用熵增加原理的应用 ：给出自发过程进行方向：给出自发过程进行方向的判椐的判椐 .五熵增加原理与热力学第二定律五熵增加原理与热力学第二定律 熵增加原理成立的熵增加原理成立的条件条件: 孤立系统或绝热过程孤立系统或绝热过程.非平衡态非平衡态平衡态（熵增加）平衡态（熵增加） 不可逆不可逆过程过程自发过程自发过程平衡态平衡态 A平衡态平衡态 B （熵不变）（熵不变）可逆可逆过程过程第六章热力学基础第六章热力学基础6 6 8 8 熵熵 熵增加原理熵增加原理11证明证