euwaaa熱力學(xué)第二定律-在線瀏覽
2024-09-03 11:35本頁面
【正文】 (系統(tǒng)體積膨脹）。 開爾文 （ Kelvin， 1851） ? 熱機(jī)是否違反 開爾文表述 ？ 熱機(jī)必須循環(huán)動(dòng)作， 這就至少要有 兩個(gè) 溫度不同的熱源。 這種循環(huán)可能實(shí)現(xiàn)嗎？ P V T1 1 2 Q1 等溫吸熱 絕熱壓縮 ? （以理想氣體為例） ? 為什么叫 永動(dòng)機(jī)？ ? 海水溫差發(fā)電 海水能源的利用 : 任何一種不可逆過程的表述， 都可作為熱力學(xué)第二定律的表述！ 開爾文表述的另一說法是（結(jié)合熱機(jī)） : 第二類永動(dòng)機(jī) 是不可能制成的。 海水溫度降低 ,夠全世界用 1000年。 T2 T1 動(dòng)能分布較有序 T T 動(dòng)能分布更無序 機(jī)械能（或電能） 熱能 （有序運(yùn)動(dòng) 無序運(yùn)動(dòng)） 位置較有序 位置更無序 注意： 熱力學(xué)第二定律的適用條件 (1) 適用于 大量分子 的系統(tǒng)，是統(tǒng)計(jì)規(guī)律。 如果不是 孤立系統(tǒng)，有外界幫助，熱量 是可以從低溫物體傳向高溫物體的。 對應(yīng)微觀狀態(tài)數(shù)目越多的宏觀態(tài) , 其出現(xiàn)的概率越大。 兩邊粒子數(shù)相同時(shí) 概率最大，對應(yīng)于 平衡態(tài) 。 ? 對應(yīng)于微觀狀態(tài)數(shù)最多的宏觀態(tài) 就是系統(tǒng)的 平衡態(tài) 。 討論：全部分子自動(dòng)收縮到左邊的 宏觀態(tài)出現(xiàn)的 熱力學(xué)概率 是多少？ ?當(dāng)分子數(shù) N =NA(1摩爾 )時(shí) , 0212123106 ??????????AN?二 .熱力學(xué)概率 ? : 全部分子自動(dòng)收縮到左邊的宏觀態(tài) 原則上雖然可以出現(xiàn) ,但實(shí)際上可能出現(xiàn)嗎？ ?當(dāng)分子數(shù) N =4 時(shí) , ?. (已歸一化 ) 421161 ?? 玻耳茲曼熵公式 與熵增加原理 玻耳茲曼熵公式 與熵增加原理 自然過程的方向性是 有序 ? 無序 (定性表示 ) ?小 ? ?大 (定量表示 ) 此式稱 玻耳茲曼熵公式 , 式中 ｋ 稱玻耳茲曼常數(shù)。 ? 熵 具有可加性 當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)由兩個(gè)子系統(tǒng)組成時(shí)，該系統(tǒng)的 熵 S 等于 兩個(gè)子系統(tǒng)的 熵 S1與 S2 之和，即 S=S1+S2 這是因?yàn)槿舴謩e用 ?1 和 ?2表示在一定條件下 兩個(gè)子系統(tǒng)的熱力學(xué)概率，則在同一條件下整個(gè) 系統(tǒng)的熱力學(xué)概率 ?（根據(jù)概率法則）為 ?= ?1 ?2 這樣，代入 玻耳茲曼熵公式 可得 2121 SSkkkS ????? ??? lnlnln? 在 孤立系統(tǒng) 中進(jìn)行的 自然過程 總是沿熵增加的 方向進(jìn)行。 熱二律也可以表述為 : 可逆過程 可逆過程 可逆過程是這樣一種過程 ,它的每一步都可以 沿相反的方向進(jìn)行 ,而當(dāng)系統(tǒng)沿相反的方向回到原 狀態(tài)時(shí) ,外界也恢復(fù)到原狀態(tài) .(即系統(tǒng)和外界都復(fù)原 ) 如不可能使系統(tǒng)和外界 都完全 復(fù)原 , 則此過程叫做不可逆過程。 一． 定義 二．可逆過程的重要特征 ?摩擦是功變熱的過程，它肯定是不可逆的； ?非準(zhǔn)靜態(tài)過程也是不可逆的： 無摩擦 +準(zhǔn)靜態(tài) 因?yàn)榉庆o態(tài)過程的中間態(tài)（一般是非平衡態(tài)）非常復(fù)雜 ,沒有統(tǒng)一的狀態(tài)參量 ,這種過程沿反方向進(jìn)行時(shí) ,每一步都做到是原來沿正方向進(jìn)行時(shí)的重演是不可能的。 可逆過程的例子： 無摩擦 絕熱活塞 絕熱缸壁 恒溫?zé)嵩?T （ 1）可逆等溫壓縮 一粒粒地取走沙粒， 系統(tǒng)和外界都復(fù)原！ （ 2）可逆絕熱壓縮 無摩擦 +準(zhǔn)靜態(tài) 有一條不滿足 就是不可逆絕熱壓縮！ 無摩擦 +準(zhǔn)靜態(tài) 一粒粒地放上極小極小的細(xì)沙粒， 例如 ,理論上效率最高的 卡諾循環(huán) 就有 “ 無摩擦 +準(zhǔn)靜態(tài) ” 的特征，是可逆循環(huán)。 克勞修斯 就是從 可逆過程 引出熵的概念的。 下面介紹 克勞修斯如何 引出熵的概念： 效率
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