(11)熱力學(xué)第一、第二定律(存儲版)
【正文】 Ri R??, ,VmVmCRn C ??1 1 2 2 .n n nP V P V P V??常 數(shù) ，或21+i? 1.?1V 2V（ 2） 方程成立的條件是氣體質(zhì)量一定（即 一定） . ?4絕熱過程方程（簡稱絕熱方程） Ⅱ 、熱力學(xué)第二定律 一、兩種典型的內(nèi)容表述 開爾文表述（回應(yīng)上述第一個思考問題） 1表述 1： 不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其他影響 . 1理解時應(yīng)注意三點： （ 1）單一熱源： 指除了由單一熱源吸熱量和將其用于做功以外的其他任何變化 . 1表述 2： 第二類永動機不可能實現(xiàn) . （ 1）第一類永動機：違背能量守恒定律的永動機 . （ 2） 第二類永動機 ：違背開爾文表述的熱力學(xué)第二定律的永動機 . （ 2）功： 如溫差發(fā)電便是直接將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能 . 指溫度始終各處均勻的熱源 . 功是廣義的，不限于機械功 . （ 3）其他影響：如理想氣體和單一熱源接觸等溫膨脹時（ Q吸 =－ W外 ），其體積變大就是一 種其他的變化 . 單一熱源 . 如各處溫度不全相等的物體便不是 克勞修斯表述（回應(yīng)上述第二個思考問題） 不可能將熱量從低溫物體傳遞到高溫物體而不引起其他變化 . 開爾文表述和克勞修斯表述等價性的證明 3何謂等價性： （ 1）開爾文表述成立則克勞修斯表述成立 。 其方程為 pV = nRT。 （ 2）克勞修斯表述成立則開爾文表述成立 . 滿足二、熱力學(xué)第二定律的實質(zhì) 可逆與不可逆 系統(tǒng)由“狀態(tài) 1”出發(fā)，經(jīng)過“過程 1”到達 “狀態(tài) 2”： 2過 程2狀 態(tài)1過 程1狀 態(tài) 如果用任何方法都不可能使系統(tǒng)和外界 均完全復(fù)原，則原來的過程為不可逆過程 . 如果存在另一“過程 2”，它能使系統(tǒng)和 外界均完全 復(fù)原 ，則原來的過程為可逆過程； 熱力學(xué)第二定律的實質(zhì) 2開爾文表述的實質(zhì)： 功變熱的宏觀熱力學(xué)過程是不可逆的 . 2克勞修斯表述的實質(zhì)： 熱 傳 導(dǎo) 的宏 觀 熱 力 學(xué) 過 程 是 不可 逆的.（因為其相反的過程不可避免地需利用外界 做功，從而對外界造成了影響） . （因為其相反的過程不可避免地會使作為外 界的低溫?zé)嵩传@得熱量，從而對外界造成了影響） 2熱力學(xué)第二定律各種表述的共同實質(zhì) 一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實際的宏觀過程都是不可逆的 . 23實質(zhì)： 自然界存在很多與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀熱力學(xué)過程，比如： a、氣體的擴散混合； b、理想氣體向真空的自由膨脹； c、食鹽在水中的溶化； d、各種爆炸過程； e、巖石的風(fēng)化 . 等等 . 這些過程可逆嗎？ 23表述的特點： （ 1）任選一個實際的與熱現(xiàn)象有關(guān)的不可逆過程都可以表述熱力學(xué)第二定律 . （ 2）各種表述均是等價的，由任何一種表述成立可推斷任何另一種表述的成立 . 舉例： 由熱力學(xué)第二定律的開爾文表述（即功變熱的不可逆性）推斷理想氣體 向真空的自由膨脹的不可逆性： 假定理想氣體向真空的自由膨脹是可逆的： 氣體不吸熱，不做功，內(nèi)能不變，體積變大 . 此過程不向外界放熱，無需外界做功，氣 體內(nèi)能保持不變， 體積變小 . 對外界無其他影響 . 圖（ b）：符合假定的上述過程的相反過程 . （b）T采用反證法論證（即證明原命題的逆否命題） 原命題： “功變熱過程不可逆 → 理想氣體向真空自由膨脹過程不可逆” 逆否命題： “理想氣體向真空自由膨脹過程可逆 → 功變熱過程可逆” 圖（ a）：表示理想氣體向真空自由膨脹 . a（）T真空第一步，如圖（ c） ——圖（ d）所示： 讓理想氣體吸熱做功 . 理想氣體緩慢從熱源吸熱而同時對外做 功，吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為重力勢能 . 理想氣 體內(nèi)能不變，但氣體體積變大 . 進行如下的理想實驗： 第二步，如圖（ e） ——圖（ f）所示： 讓理想氣體回到最初狀態(tài)某過程 . 此過程不向外界放熱，無需外界做功，氣 體內(nèi)能不變，體積變小 . 對外界無其他影響 . 上述兩步的綜合效果便是：理想氣體從單 一熱源吸收熱量做功而對沒有任何其他影響 ——否定熱力
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