第3章 热力学第二、三定律 第1节 自发变化 第2节 第二定律 第3节 卡诺循环

第三章热力学第二定律熵增原理：第二类永动机的终结者不可能把热从低温物体传给高温物体，而不引起任何变化！3热力学第二定律

3.1自发变化变化的方向和限度问题本章任务何如判断变化的方向和限度。这是科学家们十分关心的重要问题。3热力学第二定律

3.1自发变化反应热能判断反应方向与限度吗？3热力学第二定律

3.1自发变化自发变化某种变化有自动发生的趋势，一旦发生就无需借助外力，可以自动进行。3热力学第二定律

3.1自发变化各种自发变化3热力学第二定律

3.1自发变化各种自发变化的共性3热力学第二定律

3.1自发变化自发变化的不可逆性3热力学第二定律

3.1自发变化自发变化的不可逆性3热力学第二定律

3.1自发变化自发变化共性一切自发过程之所以不可逆，都可从“热功转化的不可逆”上得到说明。即：热功转化的不可逆是一切自发过程不可逆的关键所在。自发过程都是相互关联的，可以用一种自发过程的不可逆性来表达其它一切自发过程的不可逆性，即“自发过程的不可逆性之间具有等效性”。热力学第二定律的实质是：判断自然界中一切实际进行的过程都是不可逆的。3热力学第二定律

3.2第二定律第二定律的两种表述克劳修斯(Clausius)的说法：“不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其它变化。”开尔文(Kelvin)的说法：“不可能从单一热源取出热使之完全变为功，而不发生其它的变化。”后来奥斯特瓦尔德(Ostward)述为：“第二类永动机是不可能造成的”。第二类永动机的特点能够从单一热源吸热使之完全变为功而不留下任何影响。3热力学第二定律

3.2第二定律(1)第一定律告诉我们能量是不生不灭守恒的，第二定律则告诉我们能量在转换过程中是有方向性的；(2)在热力学上强调热不能全部转变成功，是指在一定条件下，即在不引起其他任何变化的条件下，热不能全部转变成功；(4)我们将从热功转换入手，去找出一些新的状态函数，用它们来判断过程的方向与限度。

(3)各种说法一定是等效的。若克氏说法不成立，则开氏说法也一定不成立；3热力学第二定律

3.2第二定律3热力学第二定律

3.3卡诺循环3热力学第二定律

3.3卡诺循环3热力学第二定律

3.3卡诺循环pVA高温热源T2等温膨胀C低温热源T1等温压缩B绝热膨胀D绝热压缩高温热源脱离高温热源低温热源脱离低温热源3热力学第二定律

3.3卡诺循环U=0,Q2=-W1=RT2ln(V2/V1)U=0,Q1=-W3=RT1ln(V4/V3)Q=0W2=U=CV(T1－T2)Q=0W4=U=CV(T2－T1)A(p1V1T2)

B(p2V2T2)

C(p3V3T1)

D(p4V4T1)

pV高温热源T2等温膨胀低温热源T1等温压缩绝热膨胀绝热压缩3热力学第二定律

3.3卡诺循环3热力学第二定律

3.3卡诺循环卡诺热机的效率：卡诺热机经ABCDA回到原态,故： U=0

Q=－W

W=W1+W2+W3+W4=RT2ln(V1/V2)+CV(T1－T2)+RT1ln(V3/V4)+CV(T2－T1)W=RT2ln(V1/V2)+RT1ln(V3/V4)3热力学第二定律

3.3卡诺循环3热力学第二定律

3.3卡诺循环3热力学第二定律

3.3卡诺循环3热力学第二定律

3.3卡诺循环3热力学第二定律

3.3卡诺循环3热力学第二定律

3.3卡诺循环3热力学第二定律

3.3卡诺循环3热力学第二定律

3.3卡诺循环3热力学第二定律

3.3卡诺循环卡诺定理:在相同高温热源和低温热源间工作的热机,其效率不可能超过卡诺热机,且所有可逆热机的效率均相等,为:=1-T1/T2

3热力学第二定律

3.3卡诺循环3热力学第二定律

3.3卡诺循环的基本结论3热力学第二定律

3.3卡诺循环的基本结论关键问题：任意可逆循环的热温商是否也为零？3热力学第二定律

3.3卡诺循环的普遍化关键问题：任意可逆循环的热温商是否也为零？3热力学第二定律

3.3卡诺循环的普遍化关键问题：任意可逆循环的热温商是否也为零？3热力学第二定律

3.3卡诺循环的普遍化关键问题：任意可逆循环的热温商是否也为零？环程积分为03热力学第二定律

3.3卡诺循环的普遍化任意可逆循环的热温商确实为零继续思考：环程积分为零代表什么？3热力学第二定律

3.3卡诺循环的普遍化如果将一个环程分为两段，那么结论就呼之欲出了3热力学第二定律

3.3卡诺循环的普遍化一个新的状态函数的诞生

说明任意可逆过程的热温商的值决定于始终状态，而与可逆途径无关，这个热温商具有状态函数的性质。移项得：任意可逆过程积分与路径无关！

这又说明什么？3热力学第二定律

3.3卡诺循环的普遍化熵的定义3热力学第二定律

3.3卡诺循环的普遍化思考：熵是强度性质还是广度性质？为什么？如何得到不可逆过程的熵变呢？不可逆过程的熵变可以用热温商表述么？下次上课时，请大家告诉我。3热力学第二定律

3.3卡诺循环的普遍化作业：2-1简要介绍自发变化的特点。