熵熵增加原理培训课件.ppt

1、 5 熵 熵增加原理 .1 回顾：熵(以S表示)是一个重要的状态参量, 熵定量描述状态的无序性,S = k ln , 熵的变化( S)描述过程的方向性。下面介绍克劳修斯如何引出熵的概念： 1. 对于卡诺循环(是可逆循环).2 说明对于卡诺循环,系统从每个热源吸收的 热量与相应热源的温度的比值 Qi /Ti ( 称作 热温比,其中 i =1,2) 之和等于零。 2. 对于任意可逆循环 是否也有“热温比之和”等于零的特点？将任意可逆循环分割成许多小卡诺循环之和。 对于第个小卡诺循环有：.3 dQ是系统与温度为T 的热源接触的无限小过程吸的热积分是沿整个循环过程进行。(克劳修斯等式)“ 对任一系统,

2、 沿任意可逆循环过程一周, 热温比 dQ/T 的积分为零。”.41 克劳修斯熵的定义 在两个确定状态之间的任一可逆过程的热温比 积分相等,与过程的具体情况无关。 图中是一任意可逆循环,由上式有 由于过程是可逆的,所以有 于是可得PVab12这说明在状态1、2之间:热温比的积分和过程的具体情况无关(注意:必须是可逆过程)。【证明】.5 在力学中,根据保守力作功与路径无关, 我们引入了一个状态量-势能。 定义：当系统由平衡态1过渡到平衡态2时,其熵的 增量等于系统沿任何可逆过程由状态1到状 态2的热温比dQ/T 的积分,即式中 :R 表示沿任何可逆过程 积分（有时不写）(克劳修斯熵定义式)熵的单位

3、： J/K (焦尔/开)(R)根据热温比的积分 与可逆过程(路径)无关,也可以引入一个状态量。.6只要是可逆过程，就可用此式计算熵的增量。积分只和始、末态有关,和过程的具体情况无关。 为何叫熵? 对可逆绝热过程：因为 熵增为零，所以，可逆绝热过程又称等熵过程。(R) 对可逆元过程： 熵增 。 （商热温比；火 热学物理量）.7熵是状态的函数， 当系统从一初态变化到一末态时, 不管经历了什么过程, 也不管 这些过程是否可逆,熵的增量总是 一定的( 只决定于始、末两态）。当给定系统的始、末状态，利用上面的公式求克劳修斯熵增时, 必须任选(或说拟定)一个可逆过程来计算。2 克劳修斯熵的计算克劳修斯只定

4、义熵的增量, 有实际意义的也只是熵的增量。 计算熵变的步骤如下：.8 （1）选定系统 （2）确定状态 （始、末态及其参量） （3）拟定可逆过程连接始、末态。 计算熵变的步骤如下：例1. 已知：Cu块：质量m， 温度T1， 比热 C（常量）水： T2（恒温） T1 求：【解】设计一个铜的准静态加热（可逆）过程，铜与一系列温差无限小的热库接触传热：.9则水恒温吸热：（铜温不断在变）.10例2. 摩尔理想气体从初态 (T1, V1) 经某一过程变到末态 (T2, V2) , 求 熵增。(设CV，m为常量)【解】由热一律RdQ=TdSVO(T1,V1)(T2 ,V2)p理想气体拟定一个可逆过程，如图，因为是理想气体，.11方法一。设计一个可逆的等温 膨胀过程,可连接 1与2，因为dE=012PVV1V2等温(1,2两状态的温度相同)例3. 用克劳修斯熵公式计算理想气体绝热 自由膨胀(从状态1 2）熵的增量。 .12方法二。设计可逆的 绝热膨胀过程13 + 定体过程