02章_热力学第二定律

高等教育物理化学课件

物理化学电子教案—第二章

不可能把热从低温 物体传到高温物体， 而不引起其它变化

上一内容

下一内容

回主目录

返回

2013-7-29

高等教育物理化学课件

第二章2.1

热力学第二定律

自发变化的共同特征

2.2 2.32.4 2.5 2.6

热力学第二定律 卡诺循环与卡诺定理熵的概念 克劳修斯不等式与熵增加原理 熵变的计算

2.7 2.8

热力学第二定律的本质和熵的统计意义 亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能 返回

上一内容

下一内容

回主目录

2013-7-29

高等教育物理化学课件

第二章

热力学第二定律

2.92.10 2.11 2.12 2.13

变化的方向和平衡条件 G的计算示例 几个热力学函数间的关系 克拉贝龙方程 热力学第三定律与规定熵

上一内容

下一内容

回主目录

返回

2013-7-29

高等教育物理化学课件

2.1 自发变化的共同特征自发变化 某种变化有自动发生的趋势，一旦发生就 无需借助外力，可以自动进行，这种变化称为自发变 化。 自发变化的共同特征—不可逆性 任何自发变化的逆 过程是不能自动进行的。例如： (1) 焦耳热功当量中功自动转变成热； (2) 气体向真空膨胀； (3) 热量从高温物体传入低温物体； (4) 浓度不等的溶液混合均匀； (5) 锌片与硫酸铜的置换反应等， 它们的逆过程都不能自动进行。当借助外力，体系恢复 原状后，会给环境留下不可磨灭的影响。 上一内容 下一内容 回主目录

返回

2013-7-29

高等教育物理化学课件

2.2 热力学第二定律(The Second Law of Thermodynamics)

克劳修斯(Clausius)的说法：“不可能把热从低 温物体传到高温物体，而不引起其它变化。”

开尔文(Kelvin)的说法：“不可能从单一热源取出 热使之完全变为功，而不发生其它的变化。” 后来 被奥斯特瓦德(Ostward)表述为：“第二类永动机是 不可能造成的”。第二类永动机：从单一热源吸热使之完全变为功而不 留下任何影响。 返回

上一内容

下一内容

回主目录

2013-7-29

高等教育物理化学课件

2.3 卡诺循环与卡诺定理

卡诺循环 热机效率 冷冻系数 卡诺定理

上一内容

下一内容

回主目录

返回

2013-7-29

高等教育物理化学课件

卡诺循环(Carnot cycle)1824 年，法国工程师 N.L.S.Carnot (1796~1832)设计 了一个循环，以理想气体为

工作物质，从高温 (Th )热源吸收 Qh 的热量，一部分通过理 想热机用来对外做功W,另一 部分 Qc的热量放给低温 (Tc ) 热 源。这种循环称为卡诺循环。 上一内容 下一内容 回主目录

返回

2013-7-29

高等教育物理化学课件

卡诺循环(Carnot cycle)1mol 理想气体的卡诺循环在pV图上可以分为四步：过程1:等温(Th ) 可逆膨胀由 p1V1 到 p2V2 (A B) U 1 0V2 W1 nRTh ln V1

Qh W1

所作功如AB曲线下的面积所示。

上一内容

下一内容

回主目

录

返回

2013-7-29

高等教育物理化学课件

卡诺循环(Carnot cycle)

上一内容

下一内容

回主目录

返回

2013-7-29

高等教育物理化学课件

卡诺循环(Carnot cycle)过程2:绝热可逆膨胀由 p2V2Th 到 p3V3Tc (B C)Q2 0

W2 U 2 CV ,m dTTh

Tc

所作功如BC曲线下的面积所示。

上一内容

下一内容

回主目录

返回

2013-7-29

高等教育物理化学课件

卡诺循环(Carnot cycle)

上一内容

下一内容

回主目录

返回

2013-7-29

高等教育物理化学课件

卡诺循环(Carnot cycle)过程3:等温(TC)可逆压缩由 p3V3 到 p4V4 (C D) U 3 0 V4 W3 nRTc ln V3Qc W3

环境对体系所作功如DC曲线下的面积所示

上一内容

下一内容

回主目录

返回

2013-7-29

高等教育物理化学课件

卡诺循环(Carnot cycle)

上一内容

下一内容

回主目录

返回

2013-7-29

高等教育物理化学课件

卡诺循环(Carnot cycle)过程4:绝热可逆压缩由 p4V4Tc 到 p1V1Th (D A)Q4 0 W4 U 4 CV ,m dTTh

环境对体系所作的功如DA曲线下的面积所示。

Tc

上一内容

下一内容

回主目录

返回

2013-7-29

高等教育物理化学课件

卡诺循环(Carnot cycle)

上一内容

下一内容

回主目录

返回

2013-7-29

高等教育物理化学课件

卡诺循环(Carnot cycle)整个循环：

U 0 Q Qh QcW W1 W3

Qh

Qc

是体系所吸的热，为正值， 是体系放出的热，为负值。

(W2和W4 对消)

即ABCD曲线所围面积为 热机所作的功。

上一内容

下一内容

回主目录

返回

2013-7-29

高等教育物理化学课件

卡诺循环(Carnot cycle)

上一内容

下一内容

回主目录

返回

2013-7-29

高等教育物理化学课件

卡诺循环(Carnot cycle) 根据绝热可逆过程方程式 过程2: ThV2 1 TcV3 1 过程4: ThV1 1 TcV4 1V2 V3 相除得 V1 V4

所以

V2 V4 W1 W3 nRTh ln nRTc ln V1 V3V2 nR(Th Tc )ln V1

上一内容

下一内容

回主目录

返回

2013-7-29

高等教育物理化学课件

热机效率(efficiency of the engine )任何热机从高温 (Th ) 热源吸热 Qh ,一部分转化 为功W,另一部分 Qc 传给低温 (Tc ) 热源.将热机所作 的功与所吸的热之比值称为热机效率,或称为热机 转换系数，用 表示。 恒小于1。 W Qh Qc (Qc 0) Qh Qh V2 nR(Th Tc ) ln( ) V1 Th Tc V2 Th nRTh ln( ) V1

或

Tc 1 Th

1

上一内容

下一内容

回主目录

返回

2013-7-29