物理化学第二章2 1全解课件

Ⅰ.热力学基本原理

2.2热力学第二定律Ⅰ.热力学基本原理

2.2热力学第二定律一、热力学第二定律

热力学第二定律提高热机效率瓦特改革冷凝器能否制成第二类永动机?卡诺《论火的动力》卡诺定理蒸汽机一、热力学第二定律热力学第二定律提高热机效率瓦特改△U=Q1+Q2+W=0（+）（-）（-）热机效率系统---工作介质H2O系统经四个典型的过程，循环后状态复原。蒸汽机的特点：必须在两个不同温度的热源之间运转。△U=Q1+Q2+W=0热机效率系统---工（1）能否使Q2＝0？（2）能否简单地使Q2由低温热源传向高温热源？η＝100%第二类永动机（1）能否使Q2＝0？η＝100%第二类永动机热力学第二定律的克劳修斯说法和开尔文说法克劳修斯：热从低温物体传给高温物体而不产生其它变化是不可能的。开尔文：从一个热源吸热，使之完全转化为功，而不产生其它变化是不可能的。两种说法完全等价，有内在联系功可以无条件地、无代价地、完全转变为热，反之不然。热力学第二定律的克劳修斯说法和开尔文说法克劳修斯：热从低温物

Q（T高T低）、WQ

是不能简单逆转而完全复原的不可逆过程二、热力学第二定律的推论

例：100JW100JQ100JW×Q（T高T低）、WQ愈多，过程的不可逆程度愈大，过程的方向性愈显著。自然界中所有宏观过程都是不可逆过程，具有方向性。Q（T高T低）、WQ所有的不可逆过程都有着内在的联系两不可逆过程有内在联系～等价功的品位比热高高温热源传递的热的品位比低温热源的高如果没有其他变化，能量的品位只能降低，不能升高Q（T高T低）W

Q能量具有品位不可逆性的实质均归结于Q（T高T低）或W

Q。所有的不可逆过程都有着内在的联系两不可逆过程有内在联系～等价Q(Tl)Q(Th)QW(=Q)Q(Th)Q(Tl)WQ(=W)不可能发生可能发生可逆过程（不可逆过程）不能简单逆转完全复原的过程（分界）Q(Tl)Q(Th)QW(=Q)Q三.可逆过程目的：建立可能进行的与不可能进行的过程的分界，提供一个度量不可逆程度的标准。可逆过程的不可逆程度为零。无限接近平衡并且没有摩擦力的条件下进行的过程。三.可逆过程目的：建立可能进行的与不可能进行的过程的分界，提平衡条件热平衡、力平衡、相平衡、化学平衡热平衡－系统内各部分以及环境具有相同的温度。T=T环力平衡－系统内各部分以及环境的各种作用力达到平衡。p=p外相平衡－相变化达到平衡，系统中各相之间没有物质的传递，每一相的组成与物质数量不随时间而变。化学平衡－化学反应达到平衡，没有由于化学反应而产生的系统组成随时间的变化。平衡条件热平衡－系统内各部分以及环境具有相同的温度。T可逆升温可逆膨胀T1T2+dT+dT+……p外可逆升温T1T2+dT+dT+……p外可逆蒸发可逆化学反应可逆相变化是相平衡条件下进行的恒温恒压过程。原电池反应----电流趋近于零。可逆蒸发可逆相变化是相平衡条件下进行的恒温恒压过程。原电（1）在同样的平衡条件下，正逆过程都能任意进行。而实际的不可逆过程，在同样条件下，逆过程不能发生。（2）当可逆过程逆向进行时，系统和环境在过程中每一步的状态，都是原来正向进行时的重演。可逆过程是可以简单逆转完全复原的过程。可逆过程的基本特点：（1）在同样的平衡条件下，正逆过程都能任意进行。而实际的不可不可逆过程：不能简单逆转完全复原的过程◆在同样条件下，逆过程不能发生◆循环后系统复原，环境遗留不可逆变化◆自然界实际发生的过程都是不可逆过程可逆过程：平衡且没有摩擦力条件下进行的过程◆在同样条件下，正逆过程都能进行◆循环后系统复原，环境没有遗留不可逆变化◆可逆过程是一种抽象的理想过程实际过程可逆过程不可能过程不可逆过程：不能简单逆转完全复原的过程◆在同样条件下，逆过程例：恒温下的度量方法例：恒温下的度量方法I1+R2:

Q=-W=-WI1-WR2

=-5743J

(系统放热，得功）I2+R2:

Q=-W=-WI2-WR2

=-3498J

(系统放热，得功）R1+R2:

Q=-W=-WR1-WR2

=

0I3+R2:

Q=-W=-WI3-WR2

=39.16×103J(系统吸热，做功）将各过程与R2组成循环：△U=0I1+R2:Q=-W=-WI1-WR2=-5743J

结论：（1）I1、I2进行后，环境消耗功，得到热，遗留了不可逆变化，此两过程是不可逆过程。（2）

R1进行后，环境中没有遗留不可逆变化，此过程无方向性，是可逆过程。（3）I3进行后，环境将热完全转化为功，是不可能过程。结论：卡诺卡诺：（1796-1832）法国物理学家、工程师，24岁为军官，后研究热机，1824年，28岁时提出卡诺循环，同时在其发表的论文《论火的动力》中提出了卡诺定理。36岁逝于二号病，在其兄隐藏的卡诺的衣服口袋中发现了卡诺的日记本，上载卡诺定理的正确证明。卡诺循环及卡诺定理是建立热力学第二定律的重要基础。卡诺卡诺：（1796-1832）法国物理学家Ⅰ.热力学基本原理

2.2热力学第二定律Ⅰ.热力学基本原理

2.2热力学第二定律一、热力学第二定律

热力学第二定律提高热机效率瓦特改革冷凝器能否制成第二类永动机?卡诺《论火的动力》卡诺定理蒸汽机一、热力学第二定律热力学第二定律提高热机效率瓦特改△U=Q1+Q2+W=0（+）（-）（-）热机效率系统---工作介质H2O系统经四个典型的过程，循环后状态复原。蒸汽机的特点：必须在两个不同温度的热源之间运转。△U=Q1+Q2+W=0热机效率系统---工（1）能否使Q2＝0？（2）能否简单地使Q2由低温热源传向高温热源？η＝100%第二类永动机（1）能否使Q2＝0？η＝100%第二类永动机热力学第二定律的克劳修斯说法和开尔文说法克劳修斯：热从低温物体传给高温物体而不产生其它变化是不可能的。开尔文：从一个热源吸热，使之完全转化为功，而不产生其它变化是不可能的。两种说法完全等价，有内在联系功可以无条件地、无代价地、完全转变为热，反之不然。热力学第二定律的克劳修斯说法和开尔文说法克劳修斯：热从低温物

Q（T高T低）、WQ

是不能简单逆转而完全复原的不可逆过程二、热力学第二定律的推论

例：100JW100JQ100JW×Q（T高T低）、WQ愈多，过程的不可逆程度愈大，过程的方向性愈显著。自然界中所有宏观过程都是不可逆过程，具有方向性。Q（T高T低）、WQ所有的不可逆过程都有着内在的联系两不可逆过程有内在联系～等价功的品位比热高高温热源传递的热的品位比低温热源的高如果没有其他变化，能量的品位只能降低，不能升高Q（T高T低）W

Q能量具有品位不可逆性的实质均归结于Q（T高T低）或W

Q。所有的不可逆过程都有着内在的联系两不可逆过程有内在联系～等价Q(Tl)Q(Th)QW(=Q)Q(Th)Q(Tl)WQ(=W)不可能发生可能发生可逆过程（不可逆过程）不能简单逆转完全复原的过程（分界）Q(Tl)Q(Th)QW(=Q)Q三.可逆过程目的：建立可能进行的与不可能进行的过程的分界，提供一个度量不可逆程度的标准。可逆过程的不可逆程度为零。无限接近平衡并且没有摩擦力的条件下进行的过程。三.可逆过程目的：建立可能进行的与不可能进行的过程的分界，提平衡条件热平衡、力平衡、相平衡、化学平衡热平衡－系统内各部分以及环境具有相同的温度。T=T环力平衡－系统内各部分以及环境的各种作用力达到平衡。p=p外相平衡－相变化达到平衡，系统中各相之间没有物质的传递，每一相的组成与物质数量不随时间而变。化学平衡－化学反应达到平衡，没有由于化学反应而产生的系统组成随时间的变化。平衡条件热平衡－系统内各部分以及环境具有相同的温度。T可逆升温可逆膨胀T1T2+dT+dT+……p外可逆升温T1T2+dT+dT+……p外可逆蒸发可逆化学反应可逆相变化是相平衡条件下进行的恒温恒压过程。原电池反应----电流趋近于零。可逆蒸发可逆相变化是相平衡条件下进行的恒温恒压过程。原电（1）在同样的平衡条件下，正逆过程都能任意进行。而实际的不可逆过程，在同样条件下，逆过程不能发生。（2）当可逆过程逆向进行时，系统和环境在过程中每一步的状态，都是原来正向进行时的重演。可逆过程是可以简单逆转完全复原的过程。可逆过程的基本特点：（1）在同样的平衡条件下，正逆过程都能任意进行。而实际的不可不可逆过程：不能简单逆转完全复原的过程◆在同样条件下，逆过程不能发生◆循环后系统复原，环境遗留不可逆变化◆自然界实际发生的过程都是不可逆过程可逆过程：平衡且没有摩擦力条件下进行的过程◆在同样条件下，正逆过程都能进行◆循环后系统复原，环境没有遗留不可逆变化◆可逆过程是一种抽象的理想过程实际过程可逆过程不可能过程不可逆过程：不能简单逆转完全复原的过程◆在同样条件下，逆过程例：恒温下的度量方法例：恒温下的度量方法I1+R2:

Q=-W=-WI1-WR2

=-5743J

(系统放热，得功）I2+R2:

Q=-W=-WI2-WR2

=-3498J

(系统放热，得功）R1+R2:

Q=-W=-WR1-WR2

=

0I3+R2:

Q=-W=-WI3-WR2

=39.16×103J(系统吸热，做功）将各过程与R2组成循环：△U=0I1+R2:Q=-W=-WI1-WR2=-5743J

结论：（1）I1、I2进行后，环境消耗功，得到热，遗留了不可逆变化，此两过程是不可逆过程。（2）

R1