第11章 热力学第二定律

第11章热力学第二定律任何热力学过程都必须满足热力学第一定律。但是，满足热力学第一定律的热力学过程不一定都能发生。即宏观的热力学过程具有方向性，反方向的逆过程不可能自动地进行——热力学第二定律解决的问题。热力学第二定律是独力于热力学第一定律之外的另一条深刻的自然界的规律。海南大学－大学物理电子教案11.1自然过程的方向11.2不可逆性的互相依存11.3热力学第二定律及其微观意义11.4热力学概率与自然过程的方向11.5玻耳兹曼熵公式与熵增加原理11.6可逆过程11.7克劳修斯熵公式海南大学－大学物理电子教案m——功热转换过程具有方向性。功热转换11.1自然过程的方向通过摩擦而使功变热的过程是不可逆的或热不能自动转化为功唯一效果是热全部变成功的过程是不可能的。海南大学－大学物理电子教案热传导热量由高温物体向低温物体传递的过程是不可逆的。气体的绝热自由膨胀气体向真空中绝热自由膨胀的过程是不可逆的。——非平衡态到平衡态的过程是不可逆的一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。——热传递过程具有方向性。海南大学－大学物理电子教案11.2不可逆性的互相依存一种实际宏观过程的不可逆性保证了另一种实际过程的不可逆性。一种实际宏观过程的不可逆性消失，其它实际过程的不可逆性也随之消失。举例说明各种宏观实际热力学过程都是互相联系或者互相依存。只要承认其中之一的不可逆性，便可论证其它过程的不可逆性。海南大学－大学物理电子教案假设，热可以全部转变成有用功，这将导致热可以自动从低温物体传向高温物体。假设，热可以自动从低温物体传向高温物体，这将导致热可以全部转变成有用功。以上是：功变热热传导气体向真空中绝热自由膨胀的不可逆性功变热的不可逆性假设，热可以全部转变成功，这将导致气体可以自动压缩。AT0QT0QT>T0T>T0T=常量，A=QTA所有宏观过程的不可逆性都是等价的。单热源热机是不可能制成的。（热机的工质是做循环）TTTA反之，假设气体可以自动被压缩必然导致，热可以全部转变成功等温膨胀，吸热对外作功气体自动被压缩11.3热力学第二定律及其微观意义各种宏观实际热力学过程都是互相联系或者互相依存。一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。任何一个实际过程进行的方向的说明都可作为热力学第二定律的表述。热力学第二定律的表述克劳修斯表述Clausiusstatement（1850年提出）：热量不能自动地从低温物体传向高温物体海南大学－大学物理电子教案开尔文表述Kelvinstatement：即不可能制成一种循环动作的热机，只从单一热源吸取热量，使之全部变为有用的功，而其他物体不发生任何变化。其唯一效果是热全部转化为功的过程是不可能的。单热源热机（第二类永动机）是不可能制造的。热力学第二定律的两种表述形式是等效的，若其中一种说法成立，则另一种说法也成立；反之亦然。海南大学－大学物理电子教案热力学第二定律的微观意义：从微观上看，任何热力学过程总包含大量分子的无序运动状态的变化。热传导：是俩物体分子平动动能不同的较为有序的状态向俩物体分子平动动能完全相同的无序状态的转化，这是可能的。反之是不可能的。

功热转换：是大量分子的有序运动（整体运动）向无序运动的转化，这是可能的。反之是不可能的。

海南大学－大学物理电子教案气体自由膨胀：是气体分子整体从占有较小空间的初态向占有较大空间的末态（分子位置较初态更为无序）的转化，这是可能的。反之是不可能的。自然过程的方向：一切自然过程总是沿着分子热运