大學(xué)物理熱力學(xué)-熵(課件)

自發(fā)過程有其一定的方向，例如：熱力學(xué)第二定律的兩種表述分別指出了熱功轉(zhuǎn)換和熱傳導(dǎo)的方向。是否能找到某一個共同的標(biāo)準(zhǔn)來判斷所有熱力學(xué)過程的方向？

熱功轉(zhuǎn)換功熱高溫物體低溫物體熱傳導(dǎo)不均勻均勻氣體擴(kuò)散§4-5熵(1)在相同的高溫?zé)嵩矗═1）和相同的低溫?zé)嵩矗═2）之間工作的一切可逆熱機(jī)，不論用什么工作物質(zhì)，其效率都等于(2)在相同的高溫?zé)嵩矗═1）和相同的低溫?zé)嵩矗═2）之間工作的一切不可逆熱機(jī)的效率，不可能高于（實(shí)際上低于）可逆熱機(jī)，即§4-5熵一、卡諾定理與克勞修斯不等式1.卡諾定理工作在一對恒溫?zé)嵩粗g的任何循環(huán)過程，其熱溫比之和總是小于零（不可逆過程）或等于零（可逆過程）?？藙谛匏共坏仁桨裃2的負(fù)號代入熱溫比§4-5熵一、卡諾定理與克勞修斯不等式2.克勞修斯不等式一個任意的可逆循環(huán)可分成一連串微小的卡諾循環(huán)。

OVP每一個卡諾循環(huán)都滿足對于這個任意的可逆循環(huán)有§4-5熵一、卡諾定理與克勞修斯不等式2.克勞修斯不等式一個任意的可逆循環(huán)12與過程無關(guān)，意味著系統(tǒng)存在一個態(tài)函數(shù)，將該態(tài)函數(shù)稱為熵。

OVPab§4-5熵二、熵以S1、S2

分別表示系統(tǒng)在狀態(tài)1和狀態(tài)2的熵，系統(tǒng)由狀態(tài)1變到狀態(tài)2，熵的增量等于沿連接初態(tài)和終態(tài)的任一可逆過程熱溫比的積分§4-5熵§4-5熵系統(tǒng)由狀態(tài)1變到狀態(tài)2，熵的增量等于沿連接初態(tài)和終態(tài)的任一可逆過程熱溫比的積分1.可逆過程的熵變2.不可逆過程的熵變?nèi)?、熵增量的?jì)算例4-61.0kg、0℃

的冰融化為水，并被加熱到100

℃（1）0℃

的冰融化為0℃

的水，熵的變化方法1：在所給的兩個平衡態(tài)之間設(shè)計(jì)一可逆過程，用計(jì)算熵增量。設(shè)計(jì)一個可逆過程：系統(tǒng)與一個0℃的恒溫?zé)嵩唇佑|，緩慢進(jìn)行等溫吸熱?！?-5熵三、熵增量的計(jì)算例4-61.0kg、0℃

的冰融化為水，并被加熱到100

℃（1）0℃

的冰融化為0℃

的水，熵的變化方法1：在所給的兩個平衡態(tài)之間設(shè)計(jì)一可逆過程，用計(jì)算熵增量?！?-5熵三、熵增量的計(jì)算（2）0℃

的水被加熱到100

℃，熵的變化設(shè)計(jì)一個可逆過程：系統(tǒng)與一系列溫差無限小的熱源依次接觸，無限緩慢升溫?！?-5熵三、熵增量的計(jì)算（2）0℃

的水被加熱到100

℃，熵的變化（3）總熵變（1）0℃

的冰融化為0℃

的水，熵的變化§4-5熵三、熵增量的計(jì)算方法2：熵是態(tài)函數(shù)，與過程無關(guān)，可通過設(shè)計(jì)中間狀態(tài)，用等值過程熱溫比的積分來求熵變。例4-71mol理想氣體從（V1、T1

）到（V2

、T2）求熵變?！?-5熵（V1、T1

）（V1、T2

）（V2、T2

）等溫過程等體過程三、熵增量的計(jì)算方法2：熵是態(tài)函數(shù)，與過程無關(guān)，可通過設(shè)計(jì)中間狀態(tài)，用等值過程熱溫比的積分來求熵變。例4-71mol理想氣體從（V1、T1

）到（V2

、T2）求熵變?！?-5熵三、熵增量的計(jì)算（V1、T1

）（V1、T2

）（V2、T2

）等溫過程等體過程(V1、P1、T、S1）(V2、P2、T、S2）設(shè)計(jì)一個等溫膨脹過程連接狀態(tài)1、2

理想氣體自由膨脹這一不可逆過程沿熵增加的方向進(jìn)行。例1：理想氣體自由膨脹12§4-5熵四、熵增加原理例2：熱傳導(dǎo)（TA>TB)TATB

熱傳導(dǎo)這一不可逆過程沿熵增加的方向進(jìn)行。（討論一微小的傳熱過程

)左側(cè)熵變右側(cè)熵變總熵變§4-5熵四、熵增加原理孤立系統(tǒng)（dQ=0）孤立系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生的任何不可逆過程都導(dǎo)致熵的增加，熵只有在可逆過程中才是不變的，這就是熵增加原理在自然界，孤立系統(tǒng)內(nèi)