自发过程的性质

电/厂/热/能/动/力/装/置/专/业/教/学/资/源/库自发过程的性质热工基础杜雅琴郑州电力高等专科学校热力学第一定律只从能量守恒的角度，确定了能量转换时的数量关系。没有涉及热力过程进行的方向和深度，没有涉及能的质量，即能的品位的问题。

优点：

缺点：

热力学第二定律有自发过程引出，然后探讨热力学第二定律的实质、表述及数学表达式。热力学第二定律

一切热力过程除要遵循能量数量守恒外，还要遵循过程进行的方向、条件和限度的客观规律。特点自发过程的方向性01自发过程的性质02目

录Content自发过程的方向性01电/厂/热/能/动/力/装/置/专/业/教/学/资/源/库热力学第一定律确定了各种能量传递和转换时不会引起总能量的改变。创造能量（第一类永动机）不可能，消灭能量也办不到。能量不生不灭，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一物体转移到另一物体,自然界中一切过程都必须遵守热力学第一定律。

大量的事实告诉我们，这是不一定的。我们以自发过程来分析，所谓自发过程是指不需要外界帮助能自动发生的过程。

然而，是否任何不违反热力学第一定律的过程都是可以实现的呢？热量传递的方向性热可以自发地从高温物体传到低温物体，低温物体得到的热量等于高温物体失去的热量，这完全遵守热力学第一定律。QQw制冷机低温物体把从高温物体得到的热量传回给高温物体，这样的过程也并不违反热力学第一定律。要使热量由低温物体传递到高温物体，就要消耗功（功变热）才能实现。q1wq2T1T2vp12abcd-|w|逆向循环要使q2的热量由低温热源传向高温热源，要有压缩机消耗机械能w，使w变为热能和q2一起传向高温热源。故q1=q2+w。机械能和热能转换的方向性只要存在摩擦，机械能可以自发地全部转变为热能热能变机械能，也不能自动进行，要让热能转化为机械能，必需以部分热量从高温传递到低温为条件。热力发电厂就是这个非自发过程的实例机械能和热能转换的方向性q1wq2T1T2vp12abcd-|w|正向循环工质从高温热源吸收了q1的热量要使其转换为机械能，实施过程中只有w部分的热能在热机中转换为机械能，伴随着转换q1中的q2部分的热能则由高温热源传向低温热源。气体膨胀与压缩的方向性气体可以自发地膨胀，由高压到低压压缩机W由低压到高压的压缩气体必需以耗功（功变热）为条件。真空转动的飞轮可以自发地静止下来，飞轮具有的动能由于飞轮轴和轴承之间的摩擦以及飞轮表面和空气的摩擦，变成热能耗散到大气中，飞轮失去的动能等于周围空气获得的能量，这完全遵守热力学第一定律。转动的飞轮自发过程的案例

经验告诉我们这也是不可能的，尽管这样的过程并不违反热力学第一定律。

反过来，周围空气是否可以自发地将原先获得的热能变成动能，还给飞轮使飞轮重新转动起来呢？装有高压氧气的氧气瓶只会向压力较低的大气中漏气，而大气中的氧气却不会自动向高压氧气瓶中充气。高压氧气的氧气瓶自发过程的案例气体总是自发的膨胀等等。热能总是自发的从高温物体传向低温物体；机械能总是自发的转变成热能；过程总是自发的朝着一定的方向进行：这些过程的共同特点：正向过程（称为自发过程）很易于自发地进行,但是反向过程（称为非自发过程）却永远不可能自发地恢复到原来的状态。这里并不是说这些非自发过程根本无法实现，而只是说，如果没有外界付出代价，它们是不能进行的。例如，在热机中可以使一部分高温热能转变为机械能，但是这个非自发过程的实现是以另一部分高温热能转移到低温物体作为代价的。在压气机中气体被压缩，这一非自发过程的进行是以消耗一定的机械能（这部分机械能变成了热能）作为代价的。一个非自发过程的进行，必须有另一个自发过程来推动，或者说必须以另外的自发过程的进行作为代价、作为补偿条件。自发过程的性质02电/厂/热/能/动/力/装/置/专/业/教/学/资/源/库自发过程都只能向着与热力系外界趋于平衡的方向进行。非自发过程的进行都必须以补偿过程的发生为条件。自发过程的性质自发过程均具有方向性01热力系统经过一个自发过程后，若要使其反向进行回复到初始状态，则必须提供补偿条件，这样在外界必将留下不可逆复的变化。自发过程均是不可逆过程02自发过程的性质各种不可逆因素不是彼此独立无关的，而都是相互关联的。非自发过程的发生总是以另一个自发过程为补偿。各种不可逆过程具有等效性03自发过程的性质因此一切不可逆过程都可以相互代替，这正说明了一切不可逆过程在本质上是一样的，等效的。热力学分析中涉及的不可逆过程按照不可逆因素分为两种类型:引起不可逆过程的因素分析04自发过程的性质另一种是过程中存在耗散损失。当热力过程既无非平衡损失又无耗散损失则就是可逆过程。一种是过程中存在不平衡势差而引起的非平衡损。课堂思考尽管非自发过程也与自发过程一样，并不违背热力学第一定律，那么为什么却不能自发地进行呢？这是因为它们除服从热