物理化學(xué)第二章-展示頁
2025-07-29 01:54本頁面
【正文】 小球失去勢(shì)能 , 靜止地停留在地面。 此過程的逆過程的發(fā)生幾率極其微小。原名 (WilliaM ThoMson)， 1824－ 1907。 ? Kelvin: ? No process is possible in which the sole result is the absorption of heat from a reservoir and its plete conversion into work. ? 從 單一熱源 取出 熱 使之 完全變成功 ，而 不發(fā)生其它變化 是不可能的。1850年克勞修斯發(fā)表了《 論熱的動(dòng)力以及由此推出的關(guān)于熱學(xué)本身的諸定律 》 從而知名于學(xué)術(shù)界。 ? 對(duì)熱力學(xué)第二定律的必須全面理解： ? 不能簡單歸結(jié)為： ? 熱不可能全部變成功。 T 理想氣體等溫膨脹： ?U=0 (dT=0) ?U=Q+W=0 |Q|=|w| 從環(huán)境（單一熱源）取出熱且完全轉(zhuǎn)變?yōu)楣?. 此過程違反了熱力學(xué)第二定律嗎？ ? 熱力學(xué)第二定律是從無數(shù)的實(shí)際過程中抽象出的基本規(guī)律。 ? 第二定律是高度可靠的 ? 至今 未發(fā)現(xiàn)任何一件宏觀事件 違背了熱力學(xué)第二定律 ? 第二定律的應(yīng)用范圍不僅僅是化學(xué) ，其它各類學(xué)科：物理 、 數(shù)學(xué) 、 天文 、地理 、 氣象 、 環(huán)境 、 生命科學(xué) 、 醫(yī)學(xué) 、農(nóng)業(yè)科學(xué) 、 信息通訊等等均離不開第二定律 ? 自然界的萬事萬物的各種運(yùn)動(dòng)都必須遵循熱力學(xué)第二定律 ? 熱力學(xué)第二定律是自然界的根本規(guī)律 ? 為了方便地運(yùn)用第二定律確定化學(xué)變化的方向和限度，有必要找到一個(gè)合適的熱力學(xué)函數(shù)，使得只要求算此函數(shù)值的變化，就可以精確地確定任何過程進(jìn)行的方向和限度。 ? 第二節(jié) 熵 (entropy) ? 熵的定義是 : ? ?S=∫?QR/T ? 體系的熵變等于可逆過程的熱溫商之和 . 熵的定義是定義改變量 ,而不是熵本身； 用過程量 QR對(duì)熵函數(shù)進(jìn)行定義； 可以證明 ,熵是狀態(tài)函數(shù)； 熵可定量地判斷一切過程的方向與限度。 ? 卡諾 (Car): 法國工程師 , 于 1824年發(fā)表了 《 關(guān)于火的動(dòng)力之見解 》 一書 , 書中介紹了一種在兩個(gè)熱源間工作的可逆熱機(jī) , 即卡諾熱機(jī) , 并提出卡諾熱機(jī)的效率最大 , 此效率與工作物質(zhì)無關(guān) , 只與兩熱源的溫度有關(guān) , 此書的基本結(jié)論即為卡諾定理 . ? 卡諾當(dāng)時(shí)是用熱質(zhì)論來證明卡諾定理的 , 后來Kelvin和 Claudius對(duì)卡諾的工作進(jìn)行了修正 , 用熱力學(xué)第二定律重新證明了卡諾定理 . ? 熱機(jī)是將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ囊环N機(jī)械 , 一般的熱機(jī)均在兩個(gè)不同溫度的熱源之間工作 , 熱機(jī)從高溫?zé)嵩次崃?, 但此熱量 不可能全部轉(zhuǎn)化為功 , 只能一部分轉(zhuǎn)化為功 , 而另一部分則成為 廢熱 傳給了等溫?zé)嵩?. ? 常見的熱機(jī)如 : 汽車 , 飛機(jī) , 輪船 , 火力發(fā)電機(jī)等等 . ? 卡諾設(shè)計(jì)了一種 理想熱機(jī) －卡諾熱機(jī) , 此熱機(jī)在高溫?zé)嵩春偷葴責(zé)嵩撮g工作 , 其工作介質(zhì)是理想氣體 , 整個(gè)循環(huán)過程均不存在摩擦力 , 卡諾熱機(jī)的循環(huán)由兩個(gè)絕熱過程和兩個(gè)等溫過程組成 . ? 卡諾證明了在相同兩熱源間工作的熱機(jī) , 以 卡諾熱機(jī)的效率為最大 , 其它任何熱機(jī)的效率不可能超過卡諾熱機(jī) . 卡諾熱機(jī)工作原理 p V A 高溫?zé)嵩?T2等溫膨脹 C 低溫?zé)嵩?T1等溫壓縮 B 絕熱膨脹 D 絕熱壓縮 高溫?zé)嵩? 脫離高溫?zé)嵩? 低溫?zé)嵩疵撾x低溫?zé)嵩?U=0, Q2=W1=RT2ln(V2/V1) ?U=0, Q1=W3=RT1ln(V4/V3) Q=0 W2= ?U=CV(T1－ T2) Q=0 W4= ?U=CV(T2－ T1) A (p1V1) B (p2V2) C (p3V3) D (p4V4) p V ?U=0, Q2=W1 =RT2ln(V2/V1) ?U=0, Q1=W3 =RT1ln(V4/V3) Q=0 W2= CV(T1－ T2) Q=0 W4= CV(T2－ T1) A (p1V1) B (p2V2) C (p3V3) D (p4V4) p V 卡諾熱機(jī)的效率： 卡諾熱機(jī)經(jīng) ABCDA回到原態(tài) , 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) 由理想氣體絕熱過程方程式 : T2V2?1 = T1V3?1 T2V1?1 = T1V4?1 兩式相除 : (V2/V1)?1 = (V3/V4)?1 ∴ V2/V1=V3/V4 W= RT2ln(V1/V2)+RT1ln(V3/V4)
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