欢迎来到三一办公! | 帮助中心 三一办公31ppt.com(应用文档模板下载平台)
三一办公
全部分类
  • 办公文档>
  • PPT模板>
  • 建筑/施工/环境>
  • 毕业设计>
  • 工程图纸>
  • 教育教学>
  • 素材源码>
  • 生活休闲>
  • 临时分类>
  • ImageVerifierCode 换一换
    首页 三一办公 > 资源分类 > PPT文档下载  

    第四章热力学第二定律.ppt

    • 资源ID:2262150       资源大小:424KB        全文页数:31页
    • 资源格式: PPT        下载积分:8金币
    快捷下载 游客一键下载
    会员登录下载
    三方登录下载: 微信开放平台登录 QQ登录  
    下载资源需要8金币
    邮箱/手机:
    温馨提示:
    用户名和密码都是您填写的邮箱或者手机号,方便查询和重复下载(系统自动生成)
    支付方式: 支付宝    微信支付   
    验证码:   换一换

    加入VIP免费专享
     
    账号:
    密码:
    验证码:   换一换
      忘记密码?
        
    友情提示
    2、PDF文件下载后,可能会被浏览器默认打开,此种情况可以点击浏览器菜单,保存网页到桌面,就可以正常下载了。
    3、本站不支持迅雷下载,请使用电脑自带的IE浏览器,或者360浏览器、谷歌浏览器下载即可。
    4、本站资源下载后的文档和图纸-无水印,预览文档经过压缩,下载后原文更清晰。
    5、试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓。

    第四章热力学第二定律.ppt

    第四章 热力学第二定律,4.1 自然过程的方向4.2 不可逆性的相互依存4.3 热力学第二定律及其统计意义4.4 热力学几率、玻耳兹曼熵公式4.5可逆过程4.6 克劳修斯熵公式,4.1 自然过程的方向,只满足能量守恒的过程一定能实现吗?,在焦耳实验中,重物下降带动轮浆克服水的摩擦力作功,此功转变为热使水温度变高,这就是摩擦生热过程。相反的过程是:水自动冷却而把重物提起来,但是从来没看见过这样的过程。,重物下降,叶轮对水做功,水温升高(无规则热运动能量增大),自动:,水温下降,叶轮反转,重物上升,不自动:,结论:功变热的过程是不可逆的,注意:热可以不自动的转变为功(如热机)。,1)做功可以自动的转变为热(热运动能量),2)热运动能量不能自动的转变为功,3)功热转换的自动过程具有方向性,4)自动含义:不引起其它变化,唯一效果,以上事实表明:,1.功热转换,两个不同温度的物体相互接触时,热量总是从高温物体传给低温物体,这就是热传导过程。相反的过程是:热量自动地从低温物体传给高温物体,但是这个过程从没看见过。,有一容器被隔板分为A、B两部分,当初A部分有气体,B部分为真空,抽掉隔板后气体就充满了整个容器,这就是自由膨胀过程。相反的过程是:气体自动收缩回到A中,这样的过程也从没看见过。等等。,热量由高温物体传向低温物体的过程是不可逆的;或,热量不能自动地由低温物体传向高温物体。,2.热传导,3.气体的绝热自由膨胀,气体向真空中绝热自由膨胀的过程是不可逆的。,自然界中的热力学过程的进行都是有方向的;一切与热现象有关的孤立系统的实际宏观过程都是不可逆的。,对自然界的孤立系统的热力学过程,均涉及热传导或功热转换,故:,以上的例子说明自然界中发生的过程总是自动地向一个方向进行。热力学第二定律正是反映了自然界中热力学过程的方向性问题。它不同于热力学第一定律,热力学第一定律指出了热和功转换中的数值关系(能量守恒),并不能说明过程进行的方向。如热传导问题,热力学第一定律只能说明一个物体得到的热量等于另一个物体,所失的热量,至于哪个物体得到热量,哪个物体失去热量,热力学第一定律不能加以说明,热力学第二定律是经验的总结。,4.2 不可逆性的相互依存,1.假设,热可以自动转变成功,假设上述的某个不可逆过程是可逆的了,会有什么结果,这将导致热可以自动从低温物体传向高温物体。,2.假定热量可以自动的由低温物体传给高温物体,这将导致热自动的转变为功,3.假设热可以自动转变成功,,这将导致气体可以自动压缩。,所有宏观过程的 不可逆性都是等价的,是相互沟通、相互依存的的。,热力学第二定律的克劳修斯 表述:,热力学第二定律的开尔文表述:,或单热源热机(第二类永动机)是不可能制成的。,一、热力学第二定律的两种常用表述,4.3 热力学第二定律及其统计意义,自然 宏观过程按一定方向进行的规律就是 热力学第二定律,热量不能 自动地 由低温物体传向高温物体。,其 唯一效果 是热全部变成功的过程是不可能的;,有人计算过,如果能制造第二类永动机,使它从海水这一单一热源吸热而完全变为有用功,那么海水的温度只要降低0.01K,所做的功就可供全世界所有工厂一千多年之用。,二、热力学第二定律的统计意义(微观本质),孤立系统自然过程总是按有序变无序的方向进行。,例:功热转换,例:气体的绝热自由膨胀,有4个 粒子全部在A内,左4,右0,状态数1;左3,右1,状态数4,左2,右2 状态数6,左0,右4,状态数1;左1,右3,状态数4,假设所有的微观状态其出现的可能性是相同的。,4粒子情况,总状态数16,左4右0 和 左0右4,几率各为1/16;左3右1和 左1右3,几率各为1/4;左2右2,几率为3/8。,对应微观状态数目多的宏观状态其出现的 几率最大。,对应微观状态数目多的宏观状态无序性最大。,两侧粒子数相同时,最大,称为平衡态;,通常粒子数目达1023,盒子再细分(不只是两等份),这样实际宏观状态它所对应的微观状态数目非常大。无论怎样,微观状态数目最大的 宏观状态是 平衡态,其它态都是非 平衡态,这就是为什么孤立系统总是从非 平衡态向 平衡态过渡。,4.4 热力学几率、玻耳兹曼熵公式,平衡态的宏观参量不随时间变化,然而,从微观上来看,它总是从一个微观状态变化到另一个微观状态,只是这些微观状态都对应同一个宏观状态而已。这样看来,系统的任一个宏观状态 都对应 多个微观状态。,定义:任一个宏观状态 所对应 微观状态数称为热力学几率,用W表示。,一、热力学几率W,1.W为分子无序性运动的一种量度,W越大,无序性越大;,2.平衡态为W取最大值的宏观态;,3.用W的变化可说明孤立系统自然过程进行的方向,,非平衡态到平衡态,有序向无序,都是自然过程进行的方向,隐含着非平衡态比平衡态更有序,或进一步,宏观状态的有序度或无序度按其所包含的微观状态数目来衡量。因 微观状态数目太大,引入了另一物理量:熵,用S表示,并定义,1.k=1.3810-23 J/K为玻尔兹曼常数,由熵的定义可知:系统某一状态的 熵值S越大,它所对应微观状态数越大,说明该宏观状态 越无序,因此可用S定量表示无序性大小。,2.S单位:J/K,二、玻尔兹曼熵公式,热力学第二定律的定量表示:,孤立系统内进行的自然过程总是沿着熵增加的方向进行,它是不可逆的。,(又称为熵增加原理),即:S 0(孤立系统、自然过程),三、熵具有可加性,系统=子系统1+子系统2,=1 2,S=S1+S2,S=S1+S2,4.5 可逆过程,实际热过程具有方向性或都是不可逆的,如功变热,热传导,自由膨胀等。,可逆过程?尽管实际不存在,为了理论上分析实际过程的规律,引入理想化的概念,如同准静态过程 一样。,如:气体膨胀和压缩,无摩擦的准静态膨胀(压缩)过程,外界压强总比系统大一无限小量,缓缓压缩;假如,外界压强总比系统小一 无限小量,缓缓膨胀。,系统从T1到T2 准静态过程;反过来,从T2到T1也只有无穷小的变化。,温差无限小的热传导过程(等温热传导),热传递,一个过程进行时,如果使外界条件改变一无穷小的量,这个过程就可以反向进行(其结果是系统和外界能同时回到初态),则这个过程就叫做可逆过程。,经常忽略摩擦等,简化了实际过程,易于理论上近似处理。,1)无摩擦的准静态膨胀(压缩)过程,2)等温热传导(温差无限小的热传导过程),4.6 克劳修斯熵公式,当系统处于平衡态时,微观上W取最大值,宏观上用状态参量来描述,故熵S是状态的单值函数,那么S与状态参量有什么关系?当系统与外界有相互作用,而使状态变化时,熵又是如何变化的,变化了多少?,以理想气体为例:nmol 理想气体处于某一平衡态,状态参量(p、V、T),(S0为一常数,与状态变化无关),熵变:,系统状态变化是由于系统与外界有相互作用(如做功、吸热),此时系统为非孤立系统,从而熵的改变也是由于吸热、做功引起的,我们来看一下熵变与这些量的关系,从而得到熵S的普遍表达式。,有限过程:,无限小过程:,推广:对任意系统(气、固、液)的可逆过程,克劳修斯熵公式,有限可逆过程:,R表示经过可逆过程,1),克劳修斯熵公式可以对任意可逆过程计算系统熵的变化,对非平衡态克劳修斯熵公式无能为力。如果两个平衡态之间,不是由准静态过程过渡的,要利用克劳修斯熵公式计算系统熵的变化,就要设计一个可逆过程再计算。,2)对理想气体,3)对孤立系统的不可逆过程:S 0,理想气体的绝热自由膨胀过程为不可逆过程:S 0,例:1mol理想气体绝热自由膨胀,由V1 到V2,求熵的变化。,设计一可逆过程来计算,a),解:,设计一等温过程来计算,b),设计一先等压、后等容过程来计算,或对理想气体还可利用,例:1kg 0 oC的冰与恒温热库(t=20 oC)接触(熔解热=334J/g),最终水和热库的熵的变化各为多少?总熵的变化为多少?,解:,先1kg 0 oC的冰融化为0 oC的水,然后0 oC的水温度升高为20 oC,1)1kg 0 oC的冰融化为0 oC的水的熵变为:,2)水升温,过程设计成准静态过程,即与一系列热库接触,水的熵变,3)求热库熵变,设计热库等温放热过程,总熵变化,

    注意事项

    本文(第四章热力学第二定律.ppt)为本站会员(文库蛋蛋多)主动上传,三一办公仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知三一办公(点击联系客服),我们立即给予删除!

    温馨提示:如果因为网速或其他原因下载失败请重新下载,重复下载不扣分。




    备案号:宁ICP备20000045号-2

    经营许可证:宁B2-20210002

    宁公网安备 64010402000987号

    三一办公
    收起
    展开