gyyaaa熱力學(xué)第二定律-展示頁
2024-08-19 09:39本頁面
【正文】 可以作為變化方向與限度的判據(jù)?；蛘哒f在絕熱條件下，不可能發(fā)生熵減少的過程。對于絕熱體系， ，所以Clausius 不等式為 等號表示絕熱可逆過程，不等號表示絕熱不可逆過程。若是不可逆過程，用“”號，可逆過程用“=”號，這時環(huán)境與體系溫度相同。則： 根據(jù)卡諾定理： 則 推廣為與多個熱源接觸的任意不可逆過程得：設(shè)有一個循環(huán)，A→B 為不可逆過程， B→A 為可逆過程，整個循環(huán)為不可逆循環(huán)。 熵的定義Clausius根據(jù)可逆過程的熱溫商值決定于始終態(tài)而與可逆過程無關(guān)這一事實(shí)定義了“熵”（entropy）這個函數(shù)，用符號“S”表示，單位為：J ? K1設(shè)始、終態(tài)A，B的熵分別為 SA 和SB ，則：或 對微小變化 這幾個熵變的計算式習(xí)慣上稱為熵的定義式，即熵的變化值可用可逆過程的熱溫商值來衡量。在曲線上任意取A，B兩點(diǎn)，把循環(huán)分成A→B和B→A兩個可逆過程。從而使眾多小卡諾循環(huán)的總效應(yīng)與任意可逆循環(huán)的封閉曲線相當(dāng)，所以任意可逆循環(huán)的熱溫的加和等于零，或它的環(huán)程積分等于零。VWYX就構(gòu)成了一個卡諾循環(huán)。 任意可逆循環(huán)的熱溫商任意可逆循環(huán)熱溫商的加和等于零,即： 如下證明(1) 所示的任意可逆循環(huán)的曲線上取很靠近的PQ過程；(2) 通過P，Q點(diǎn)分別作RS和TU兩條可逆絕熱膨脹線，(3) 在P，Q之間通過O點(diǎn)作等溫可逆膨脹線VW，使兩個三角形PVO和OWQ的面積相等，這樣使PQ過程與PVOWQ過程所作的功相同?？ㄖZ定理的意義：（1）引入了一個不等號 ηI ηR ，原則上解決了化學(xué)反應(yīng)的方向問題；（2）解決了熱機(jī)效率的極限值問題。式中W表示環(huán)境對體系所作的功。η恒小于1。即ABCD曲線所圍面積為熱機(jī)所作的功。D) 環(huán)境對體系所作功如DC曲線下的面積所示過程4：絕熱可逆壓縮由 p4V4Tc 到p1V1 Th (D174。C) 所作功如BC曲線下的面積所示。B) 所作功如AB曲線下的面積所示。 卡諾循環(huán)（Carnot cycle）1824 年， (1796~1832)設(shè)計了一個循環(huán)，以理想氣體為工作物質(zhì)，從高溫Th 熱源吸收Qh的熱量，一部分通過理想熱機(jī)用來對外做功W，另一部分Qc的熱量放給低溫?zé)嵩碩c?！?后來被奧斯特瓦德(Ostward)表述為：“第二類永動機(jī)是不可能造成的”。 熱力學(xué)第二定律（The Second Law of Thermodynamics）克勞修斯（Clausius）的說法：“不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其它變化。例如：(1) 焦耳熱功當(dāng)量中功自動轉(zhuǎn)變成熱；(2) 氣體向真空膨脹(3) 熱量從高溫物體傳入低溫物體；(4) 濃度不等的溶液混合均勻；(5) 鋅片與硫酸銅的置換反應(yīng)等，它們的逆過程都不能自動進(jìn)行。第二章 熱力學(xué)第二定律 自發(fā)變化的共同特征自發(fā)變化 某種變化有自動發(fā)生的趨勢，一旦發(fā)生就無需借助外力，可以自動進(jìn)行，這種變化稱為自發(fā)變化。自發(fā)變化的共同特征—不可逆性 任何自發(fā)變化的逆過程是不能自動進(jìn)行的。當(dāng)借助外力，體系恢復(fù)原狀后，會給環(huán)境留下不可磨滅的影響?！遍_爾文（Kelvin）的說法：“不可能從單一熱源取出熱使之完全變?yōu)楣Γ话l(fā)生其它的變化。第二類永動機(jī)：從單一熱源吸熱使之完全變?yōu)楣Χ涣粝氯魏斡绊?。這種循環(huán)稱為卡諾循環(huán).1mol 理想氣體的卡諾循環(huán)在pV圖上可以分為四步：過程1：等溫Th 可逆膨脹由 p1V1到p2V2(A174。過程2：絕熱可逆膨脹由 p2V2Th 到p3V3Tc(B174。過程3：等溫(TC)可逆壓縮由p3V3 到p4V4(C174。A) 環(huán)境對體系所作的功如DA曲線下的面積所示整個循環(huán)： Qh 是體系所吸的熱，為正值， Qc 是體系放出的熱，為負(fù)值。根據(jù)絕熱可逆過程方程式過程2： 過程4： 相除得 熱機(jī)效率(efficiency of the engine )任何熱機(jī)從高溫Th熱源吸熱Qh,一部分轉(zhuǎn)化為功W,或稱為熱機(jī)轉(zhuǎn)換系數(shù)，用 η 表示。 或 冷凍系數(shù) 如果將卡諾機(jī)倒開,體系從低溫Tc熱源吸熱Qc′,而放給高溫Th熱源Qh′的熱量，將所吸的熱與所作的功之比值稱為冷凍系數(shù)，用β 表示。 卡諾定理卡諾定理：所有工作于同溫?zé)嵩春屯瑴乩湓粗g的熱機(jī)，其效率都不能超過可逆機(jī)，即可逆機(jī)的效率最大卡諾定理推論：所有工作于同溫?zé)嵩磁c同溫冷源之間的可逆機(jī)，其熱機(jī)效率都相等，即與熱機(jī)的工作物質(zhì)無關(guān)。
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