文本物理25熱力學(xué)

1、 13-7 熵 熵增加原理 Entropy Principle of Entropy Increase一、熵 Entropy1、熵概念的引入可逆卡諾機(jī):結(jié)論 ：可逆卡諾循環(huán)中，熱溫比總和為零 。熱溫比:高溫?zé)嵩碩1低溫?zé)嵩?T工質(zhì)工質(zhì)1Q1Q2Q2Q1、熵概念的引入一微小可逆卡諾循環(huán)對(duì)所有微小可逆卡諾循環(huán)求和時(shí)，則結(jié)論 : 對(duì)任一可逆循環(huán)過(guò)程，熱溫比之和為零。一、熵 Entropy任意的可逆循環(huán)可視為由許多可逆卡諾循環(huán)所組成。1、熵概念的引入ACBBDAACBBDAACBADB一、熵 EntropyABCD可逆過(guò)程 1、熵概念的引入ACBADB 在可逆過(guò)程中，系統(tǒng)從狀態(tài) A 變化到狀態(tài) B ，

2、其熱溫比的積分只決定于始末狀態(tài)，與過(guò)程無(wú)關(guān)。引入態(tài)函數(shù)熵一、熵 EntropyABCD可逆過(guò)程 據(jù)此可知可逆過(guò)程中熱溫比的積分是一態(tài)函數(shù)的增量。1、熵概念的引入ACBADB一、熵 EntropyABCD可逆過(guò)程 引入態(tài)函數(shù)熵1）熵是狀態(tài)的單值函數(shù)（態(tài)函數(shù)）；3）熵是廣延量，熵值具有可加性。當(dāng)系統(tǒng)分為幾個(gè) 部分時(shí)， 各部分的熵變之和等于系統(tǒng)的熵變。 2）系統(tǒng)熵增（熵變）與過(guò)程無(wú)關(guān)， 只決定于系統(tǒng)的始態(tài)和末態(tài)；系統(tǒng)的總熵 = 各部分熵之和; 即 S= Si 或 S=dS21BASASB無(wú)限小可逆過(guò)程:1、熵概念的引入一、熵 Entropy2、熵增（熵變）的計(jì)算為了正確計(jì)算熵變，必須注意以下幾點(diǎn)：1

3、）熵是系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù)2）對(duì)于可逆過(guò)程熵變可用下式進(jìn)行計(jì)算3）如果過(guò)程是不可逆的不能直接應(yīng)用上式一、熵 Entropy 由于熵是一個(gè)態(tài)函數(shù)，熵變和過(guò)程無(wú)關(guān)，可以設(shè)計(jì)一個(gè)始末狀態(tài)相同的可逆過(guò)程來(lái)代替，然后再應(yīng)用上式進(jìn)行熵變的計(jì)算。證明： 理想氣體絕熱自由膨脹過(guò)程是不可逆的 。假設(shè)一可逆等溫膨脹過(guò)程12二、熱力學(xué)第二定律的熵表述（熵增加原理） 孤立系統(tǒng)不可逆過(guò)程孤立系統(tǒng)可逆過(guò)程 孤立系統(tǒng)中的可逆過(guò)程，其熵不變； 孤立系統(tǒng)中的不可逆過(guò)程，其熵要增加 .熵增加原理：孤立系統(tǒng)的熵永不減少。或二、熱力學(xué)第二定律的熵表述（熵增加原理）在孤立系統(tǒng)發(fā)生的自然過(guò)程，總是沿著熵增加的方向進(jìn)行。熵增加原理的應(yīng)用 ：

4、 給出自發(fā)過(guò)程進(jìn)行方向的判椐一切自發(fā)過(guò)程總是向著熵增加的方向進(jìn)行?；蛘哒f(shuō)，在孤立系統(tǒng)發(fā)生的自然過(guò)程，總是沿著熵增加的方向進(jìn)行。三、熵概念的推廣（了解）1、熵與能量熱律： 能量守恒熱律： 能量轉(zhuǎn)化能力對(duì)熱律深入認(rèn)識(shí)A)能量退化角度認(rèn)識(shí) 孤立系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生的自發(fā)過(guò)程 必然導(dǎo)致能量的退化B)熵的角度認(rèn)識(shí) 孤立系統(tǒng) 導(dǎo)致熵的增加熵是能量不可用程度的量度熵增是能量退化的量度能量危機(jī) 就是熵的危機(jī)三、熵概念的推廣（了解）2、熵與生命熱律： 孤立系統(tǒng) 無(wú)序度增加 熵增加 生物體的生長(zhǎng)和物種進(jìn)化是從無(wú)序到有序的發(fā)展熵產(chǎn)生 內(nèi)部(恒為正)熵 流 外界(可正、可負(fù)、可零)開放系統(tǒng)：稱負(fù)熵流衰亡階段 0系統(tǒng)吸熱 W 0

5、 系統(tǒng)對(duì)外界作功Q 0系統(tǒng)放熱 W 0 外界對(duì)系統(tǒng)作功12 某一過(guò)程，系統(tǒng)從外界吸熱 Q，對(duì)外界做功 W ，系統(tǒng)內(nèi)能從初始態(tài) E1 變?yōu)?E2，則由能量守恒：對(duì)無(wú)限小過(guò)程：一般規(guī)定:一、熱力學(xué)第一定律 2、熱功、熱量、內(nèi)能的計(jì)算元功：P0VW（P1,V1, T）（P2,V2 , T）功的大小等于PV 圖上過(guò)程曲線 P = P(V) 下的面積 功不僅與初態(tài)和末態(tài)有關(guān)，而且還依賴于所經(jīng)歷的中間狀態(tài)，功與過(guò)程有關(guān)。1) 準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程的功的計(jì)算一、熱力學(xué)第一定律 2、熱功、熱量、內(nèi)能的計(jì)算2)準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程的熱量的計(jì)算 A、摩爾熱容 C ： 1 摩爾物質(zhì)經(jīng)過(guò)某一熱力學(xué)過(guò)程， 溫度升高（降低）1K 所需要吸收

6、（釋放）的熱量。摩爾物質(zhì)經(jīng)過(guò)一熱力學(xué)過(guò)程：一、熱力學(xué)第一定律 2、熱功、熱量、內(nèi)能的計(jì)算2)準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程的熱量的計(jì)算B、理想氣體的等容摩爾熱容 CV與等壓摩爾熱容 CP（1）等容(定體)摩爾熱容：邁耶公式i ：理想氣體分子的自由度（2）等壓(定壓)摩爾熱容：一、熱力學(xué)第一定律 2、熱功、熱量、內(nèi)能的計(jì)算2)準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程的熱量的計(jì)算B、理想氣體的等容摩爾熱容 CV與等壓摩爾熱容 CP（3）泊松比 ( Poissons Ratio ) (比熱容比)一、熱力學(xué)第一定律 2、熱功、熱量、內(nèi)能的計(jì)算3)理想氣體的內(nèi)能 摩爾理想氣體系統(tǒng)處于某一狀態(tài)， 溫度為T ，其內(nèi)能 E 為：一、熱力學(xué)第一定律過(guò)程特點(diǎn)：絕

7、熱過(guò)程的過(guò)程方程(絕熱方程 )絕熱過(guò)程絕熱線等溫線PV0絕熱線較陡二、熱機(jī)效率和致冷機(jī)的致冷系數(shù)1、熱機(jī)效率2、致冷系數(shù)經(jīng)歷一個(gè)循環(huán)，總吸熱總放熱經(jīng)歷一個(gè)循環(huán)，總吸熱總放熱三、熱力學(xué)第二定律 熵1）開爾文（1851）表述： 不可能制成一種循環(huán)動(dòng)作的熱機(jī)，只從單一 熱源吸取熱量，使之全部變成有用的功而不產(chǎn)生 其他任何影響 。 1、熱力學(xué)第二定律 Second Law of Thermodynamics 2）克勞修斯（1850）表述： 熱量不可能自動(dòng)地從低溫物體傳到高溫物體 熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì): 自然界一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過(guò)程都是不可逆的。三、熱力學(xué)第二定律 熵 2、熵A）熵是狀態(tài)的單值函數(shù)（態(tài)函數(shù)）；C）熵是廣延量，熵值具有可加性。當(dāng)系統(tǒng)分為幾個(gè) 部分時(shí)， 各部分的熵變之和等于系統(tǒng)的熵變。 B）系統(tǒng)熵增（熵變）與過(guò)程無(wú)關(guān)， 只決定于系統(tǒng)的始態(tài)和末態(tài)；系統(tǒng)的總熵 = 各部分熵之和; 即 S= Si 或 S=dS21BASASB無(wú)限小可逆過(guò)程:1）熵概念的引入三、熱力學(xué)第二定律 熵 2、熵2）熵增（熵變）的計(jì)算為了正確計(jì)算熵變，必須注意以下幾點(diǎn)：A）熵是系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù)B）對(duì)于可逆過(guò)程熵變可用下式進(jìn)行計(jì)算C）如果過(guò)程是不可逆的不能直接應(yīng)用上式