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2025-07-24 13:30本頁(yè)面
【正文】 65 可逆過程與不可逆過程 卡諾定理 二、卡諾定理 在相同的高溫?zé)嵩春拖嗤牡蜏責(zé)嵩粗g工作的一切可逆熱機(jī)，其效率都相等，與工作物質(zhì)無(wú)關(guān)。 1212 11TT ????可逆? 在相同的高溫?zé)嵩春拖嗤牡蜏責(zé)嵩粗g工作的一切不可逆熱機(jī)，其效率都不可能大于可逆熱機(jī)的效率。 1212 11TT ????不可逆?一、熵 121TT??卡?2112 11TT ??? 02211 ??TQTQ02211 ??TQTQ在卡諾循環(huán)中，系統(tǒng)熱溫比的總合總是小于或等于零。 66 熵 玻爾茲曼關(guān)系 pVO任意循環(huán)過程可看成一系列微小卡諾循環(huán)組成 01???ni iiTQ0?? TdQpVABO120??可逆 TdQ021?? ?? ABBA TdQTdQ 可逆可逆021?? ?? BABA TdQTdQ 可逆可逆?? ? BABA TdQTdQ 21 可逆可逆熱溫比的積分只取決于初、末狀態(tài)，與過程無(wú)關(guān) ?? ??? BABAAB TdQdSSS 可逆熵： 熵是熱力學(xué)系統(tǒng)的態(tài)函數(shù) 某一狀態(tài)的熵值只有相對(duì)意義 系統(tǒng)熵變只取決于始態(tài)和末態(tài) TdQdS 可逆? 熵值具有可加性 說明 二、自由膨脹的不可逆性 A B熱力學(xué)概率 宏觀態(tài) 微觀態(tài) A4B0 微觀態(tài)數(shù) 1 A3B1 微觀態(tài)數(shù) 4 A2B2 微觀態(tài)數(shù) 6 宏觀態(tài) 微觀態(tài) A1B3 微觀態(tài)數(shù) 4 A0B4 微觀態(tài)數(shù) 1 共有 16=24個(gè)微觀態(tài) 。 推廣到分子數(shù)為 N， 則總微觀態(tài)數(shù)為 2N， N個(gè)分子自動(dòng)退回 A室的幾率為 1/2N。 實(shí)際過程是由概率小的宏觀態(tài)向概率大的宏觀態(tài)進(jìn)行。 熱力學(xué)概率 ? ： 宏觀態(tài)所對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)。 對(duì)應(yīng)于微觀態(tài)數(shù)最多的宏觀狀態(tài)就是系統(tǒng)在一定宏觀條件下的平衡態(tài)。 自然過程向 ? 增大的方向進(jìn)行。 熵具有可加性 熵是系統(tǒng)的態(tài)函數(shù)； 21 SSS ??三 、玻爾茲曼關(guān)系 ?? lnkS熵的微觀意義：系統(tǒng)內(nèi)分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性的量度 單位： J/K 一、熵增加原理 孤立系統(tǒng)中的可逆過程，其熵不變； 孤立系統(tǒng)中的不可逆過程，其熵要增加。 67 熵增加原理 熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義 在孤立系統(tǒng)中所進(jìn)行的自然過程總是沿著熵增大的方向進(jìn)行。 0?? S平衡態(tài)對(duì)應(yīng)于熵最大的狀態(tài) 注意 ： 熵增加是指孤立系統(tǒng)的所有物體的熵之和的增加 孤立系統(tǒng)內(nèi)個(gè)別物體，熵也可能減少。 熵增是能量退化的量度： 自然界的一切過程中能量在不斷地退化，即正在不斷地變成不能用來(lái)做功的無(wú)用能，這是熵增的必然結(jié)果。 —— 能量退化原理 二、熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義 熱力學(xué)過程就是大量分子無(wú)序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化。 熱功轉(zhuǎn)換過程 大量分子有序運(yùn)動(dòng)向無(wú)序運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)化。 熱傳遞 大量分子的運(yùn)動(dòng)向更加無(wú)序方向進(jìn)行。 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)更加無(wú)序。 氣體絕熱自由膨脹過程 熱力學(xué)第二定律的微觀意義： 一切自然過程總是沿著無(wú)序性增大的方向進(jìn)行。 證明兩絕熱線不能相交 V p 假如相交于一點(diǎn) ,與另一等溫線構(gòu)成一循環(huán) ,單一熱源作功 , 違反熱力學(xué)第二定律
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