第5章熱力學(xué)基礎(chǔ)

熱力學(xué)系統(tǒng)（熱力學(xué)研究的對象）：大量微觀粒子（分子、原子等）組成的宏觀物體。外界：熱力學(xué)系統(tǒng)以外的物體。系統(tǒng)分類（按系統(tǒng)與外界交換特點(diǎn)）：孤立系統(tǒng)：與外界既無能量又無物質(zhì)交換封閉系統(tǒng)：與外界只有能量交換而無物質(zhì)交換開放系統(tǒng)：與外界既有能量交換又有物質(zhì)交換5-1熱力學(xué)第一定律當(dāng)熱力學(xué)系統(tǒng)在外界影響下，從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)的變化過程，稱為熱力學(xué)過程，簡稱過程。熱力學(xué)過程非靜態(tài)過程準(zhǔn)靜態(tài)過程一、準(zhǔn)靜態(tài)過程例：推進(jìn)活塞壓縮汽缸內(nèi)的氣體時(shí)，氣體的體積，密度，溫度或壓強(qiáng)都將變化，在過程中的任意時(shí)刻，氣體各部分的密度，壓強(qiáng)，溫度都不完全相同。

可以看成是由一系列平衡態(tài)組成。

準(zhǔn)靜態(tài)過程：系統(tǒng)所經(jīng)歷的每一中間態(tài)都無限趨近于平衡態(tài)的過程反之，出現(xiàn)非平衡態(tài)

非準(zhǔn)靜態(tài)過程。過程進(jìn)行時(shí)要破壞平衡

系統(tǒng)處于非平衡態(tài)。但如果過程足夠緩慢，通過分子頻繁碰撞來得及不斷趨近平衡態(tài)，就可看成準(zhǔn)靜態(tài)過程。準(zhǔn)靜態(tài)過程例1：氣體無窮小壓縮或膨脹。pp+dp

各步間壓強(qiáng)差無窮小，足夠緩慢，氣體每一中間態(tài)都趨近于平衡態(tài)

準(zhǔn)靜態(tài)過程。系統(tǒng)T1T1+dTT1+2dTT1+3dTT2外界

T2系統(tǒng)T1有限溫差熱傳導(dǎo)

非準(zhǔn)靜態(tài)過程無窮小溫差熱傳導(dǎo)

準(zhǔn)靜態(tài)過程例2：無窮小溫差熱傳導(dǎo)。

各步溫差無窮小，過程足夠緩慢，系統(tǒng)與外界每一步都處于熱平衡，系統(tǒng)每一中間態(tài)都趨近于平衡態(tài)無窮小溫差熱傳導(dǎo)

也稱為等溫?zé)醾鲗?dǎo)。

準(zhǔn)靜態(tài)過程外界準(zhǔn)靜態(tài)過程由p-V圖上的實(shí)線表示非準(zhǔn)靜態(tài)過程常見的準(zhǔn)靜態(tài)過程等壓過程

等溫過程絕熱過程等容過程I

Vp(a)(b)(d)(c)pOII二、

內(nèi)能、功和熱量1.熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能(狀態(tài)量)所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子間勢能的總和，理想氣體的內(nèi)能系統(tǒng)的內(nèi)能是狀態(tài)量,是熱力系狀態(tài)的單值函數(shù)。理想氣體的內(nèi)能就是理想氣體的熱能.引起系統(tǒng)內(nèi)能變化的原因：作功傳熱2.準(zhǔn)靜態(tài)過程中系統(tǒng)對外的功dxSp通過物體的宏觀位移來完成.(宏觀功）體積由V1

V2

，系統(tǒng)對外的總功功是過程量OVp12ab在熱傳遞過程中,系統(tǒng)吸收或放出的能量.是系統(tǒng)與外界熱能轉(zhuǎn)換的量度.熱量是過程量Cm(摩爾熱容)：1mol物質(zhì)升高1K所吸收的熱量摩爾熱容摩爾物質(zhì)溫度升高

T(=T2T1)吸收的熱量摩爾熱容Cm和熱量Q

均為過程量3.熱量定壓摩爾熱容定容摩爾熱容熱量的本質(zhì):傳熱過程中，由于溫度不同而轉(zhuǎn)移的熱運(yùn)動(dòng)能量；通過分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn).功與熱量的比較相同點(diǎn)：都是過程量；都改變了系統(tǒng)的狀態(tài)。不同點(diǎn)：作功——通過物體的宏觀位移完成；把有規(guī)則的宏觀機(jī)械運(yùn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)內(nèi)分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)能量，引起系統(tǒng)內(nèi)能發(fā)生變化。傳熱——通過分子熱運(yùn)動(dòng)頻繁地碰撞來完成。通過傳遞分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的能量，引起系統(tǒng)內(nèi)能發(fā)生變化。討論三、熱力學(xué)第一定律某一過程，系統(tǒng)從外界吸熱Q，對外界做功W，系統(tǒng)內(nèi)能從初始態(tài)E1變?yōu)?/p>

E2，則由能量守恒：Q>0，系統(tǒng)吸收熱量；Q<0,系統(tǒng)放出熱量；W>0,系統(tǒng)對外作正功；W<0,系統(tǒng)對外作負(fù)功；

E>0,系統(tǒng)內(nèi)能增加，

E<0,系統(tǒng)內(nèi)能減少。規(guī)定熱力學(xué)第一定律的普遍形式對無限小過程對于準(zhǔn)靜態(tài)過程，如果系統(tǒng)對外作功是通過體積的變化來實(shí)現(xiàn)的，則熱力學(xué)第一定律另一表述：制造第一類永動(dòng)機(jī)(能對外不斷自動(dòng)作功而不需要消耗任何燃料、也不需要提供其他能量的機(jī)器)是不可能的。是包含熱現(xiàn)象在內(nèi)的能量守恒與轉(zhuǎn)換定律；另一種描述：第一類永動(dòng)機(jī)是不可能實(shí)現(xiàn)的；只要求系統(tǒng)的初末狀態(tài)是平衡態(tài)，過程中經(jīng)歷的各中間狀態(tài)不一定是平衡態(tài)；適用于任何系統(tǒng)；歸納與總結(jié)熱力學(xué)第一定律5-2熱力學(xué)第一定律對理想氣體的應(yīng)用1.等容過程W=0T2T1pVoab則定容摩爾熱容為一、四個(gè)基本過程

Q

=

E

WV=恒量

E

=

Q

等容過程中氣體吸收的熱量，全部用來增加它的內(nèi)能，使其溫度上升。2.等壓過程W>012OpVpV1

V2

p=恒量=

p(V2

V1)內(nèi)能變化

E與過程無關(guān)，對任何過程都有Qp=

E

W=等壓過程中系統(tǒng)吸收的熱量一部分用來增加系統(tǒng)的內(nèi)能，一部分用來對外做功。邁耶公式絕熱系數(shù)與等容過程相比較，在等壓過程，溫度升高1度時(shí)，1mol理想氣體多吸收8.31J的熱量，用來轉(zhuǎn)換為膨脹時(shí)對外做功。Q

=

E

W定壓摩爾熱容為ab'bTT+T

Vp對單原子分子：對剛性雙原子分子：對剛性多原子分子：DiscussionCV,m

andCp,m室溫下氣體的

值

He1.67（5/3）1.67

Ar1.671.67

H21.40（7/5）1.41氣體理論值實(shí)驗(yàn)值

N21.401.40

O21.401.40

H2O1.33（8/6）1.33CH41.331.35Discussion絕熱系數(shù)3.等溫過程T=恒量，dT=0，dE=0等溫過程中系統(tǒng)吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為對外做功，系統(tǒng)內(nèi)能保持不變。W>0TOVp12p2p1V1V2雙曲線例1.

把壓強(qiáng)為p＝1.013×105Pa，體積為100cm3的N2壓縮到20cm3時(shí)，求氣體分別經(jīng)歷下列兩個(gè)不同過程的△E、Q、W：(1)等溫過程；(2)先等壓壓縮，再等容升壓到同樣狀態(tài)。解(1)I→III（等溫過程）(2)I→II→III（等壓過程＋等容過程）結(jié)論：同一始末狀態(tài)，過程不同，則Q和W不同，再次說明Q、W與過程有關(guān)。ⅠⅡOVpIII4.絕熱過程Q=0,絕熱過程中系統(tǒng)對外做功全部是以系統(tǒng)內(nèi)能減少為代價(jià)的。

絕熱過程：系統(tǒng)與外界不發(fā)生任何熱傳遞嚴(yán)格的絕熱過程不存在，但如果在系統(tǒng)進(jìn)行的過程中，系統(tǒng)來不及與外界交換熱量，就可以把過程就可看成是絕熱的。準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過程。絕熱過程方程或Vp絕熱線與等溫線比較膨脹相同的體積絕熱比等溫壓強(qiáng)下降得快絕熱線等溫線等溫絕熱絕熱線比等溫線更陡。絕熱過程中，理想氣體對外做功也可以寫成：

絕熱膨脹過程是獲得低溫的一個(gè)重要手段。

理想氣體絕熱壓縮（W<0）溫度升高;

絕熱膨脹（W>0）溫度降低.討論例1.

1mol單原子理想氣體,由狀態(tài)a(p1,V1)先等壓加熱至體積增大一倍，再等容加熱至壓力增大一倍，最后再經(jīng)絕熱膨脹，使其溫度降至初始溫度。求（1）狀態(tài)d的體積Vd；（2）整個(gè)過程對外所作的功;（3）整個(gè)過程吸收的熱量。解：（1）根據(jù)題意又根據(jù)物態(tài)方程OVp2p1p1V12V1abcd由絕熱方程（2）求整個(gè)過程對外所作的功，先求各分過程的功OVp2p1p1V12V1abcd（3）計(jì)算整個(gè)過程吸收的總熱量有兩種方法方法一：根據(jù)整個(gè)過程吸收的總熱量等于各分過程吸收熱量的和。OVp2p1p1V12V1abcd方法二：對abcd整個(gè)過程應(yīng)用熱力學(xué)第一定律：OVp2p1p1V12V1abcd氣體的絕熱自由膨脹閥門

真空絕熱材料

Q=W

=0,

E

=0由于在絕熱自由膨脹過程中氣體處于非平衡態(tài)，因此該過程不能在p-V圖上表示，但由于初態(tài)和終態(tài)為平衡態(tài)，因此可用p-V圖上的兩個(gè)點(diǎn)來表示初態(tài)和終態(tài)

T1

=T2,對于初態(tài)和終態(tài)：Vp12—非準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過程等容過程等壓過程等溫過程絕熱過程小結(jié)1mol12升溫度為310K的氧氣等溫膨脹到19升.如果是通過絕熱膨脹達(dá)到相同的末態(tài)體積，求末態(tài)的溫度OV21V1

V2310Kp解:由絕熱過程方程，得課堂練習(xí)(b)如果氣體通過絕熱自由膨脹體積由12升

19升，初態(tài)壓強(qiáng)為

2.0Pa，求末態(tài)壓強(qiáng).對于絕熱自由膨脹，解:

T2

=T1=310K注意：在絕熱自由膨脹中不能應(yīng)用

pV

=

恒量？理想氣體狀態(tài)方程pV=RT可用于任何平衡態(tài).

p1V1

=p2V2

因此Q=W

=0,

E

=0令

T2=T1練習(xí)十四熱力學(xué)基礎(chǔ)（二）Homework物質(zhì)系統(tǒng)經(jīng)歷一系列變化后又回到初始狀態(tài)的整個(gè)過程叫循環(huán)過程，簡稱循環(huán)。循環(huán)工作的物質(zhì)稱為工作物質(zhì)，簡稱工質(zhì)。循環(huán)過程的特點(diǎn)：

E=0若循環(huán)的每一階段都是準(zhǔn)靜態(tài)過程，則此循環(huán)可用p-V圖上的一條閉合曲線表示。沿順時(shí)針方向進(jìn)行的循環(huán)稱為正循環(huán)。沿反時(shí)針方向進(jìn)行的循環(huán)稱為逆循環(huán)。二、循環(huán)過程Cyclicalprocess1.循環(huán)過程的特點(diǎn)pVabcd正循環(huán)工質(zhì)在整個(gè)循環(huán)過程中對外作的凈功W等于曲線所包圍的面積。整個(gè)循環(huán)過程工質(zhì)從外界吸收熱量的總和為Q1放給外界的熱量總和為Q2正循環(huán)過程是將吸收的熱量中的一部分Q凈轉(zhuǎn)化為有用功，另一部分Q2放回給外界正循環(huán)過程對應(yīng)熱機(jī)，逆循環(huán)過程對應(yīng)致冷機(jī)。WA-高溫?zé)嵩碆-鍋爐C-泵D-氣缸E-低溫?zé)嵩凑羝麢C(jī)水在鍋爐內(nèi)加熱，產(chǎn)生高溫高壓氣體（吸熱過程），進(jìn)入氣缸;推動(dòng)活塞對外作功（內(nèi)能減少），之后進(jìn)入冷凝器（向低溫?zé)嵩捶艧幔?，再通過泵將水壓入鍋爐，進(jìn)入第二次循環(huán)…...。W用效率表示熱機(jī)的效能,以

表示熱機(jī):通過工質(zhì)使熱量(熱能)不斷轉(zhuǎn)換為功(機(jī)械能).2.熱機(jī)效率W3.致冷系數(shù)致冷系數(shù)工質(zhì)把從低溫?zé)嵩次盏臒崃亢屯饨鐚λ鞯墓σ詿崃康男问絺鹘o高溫?zé)嵩矗浣Y(jié)果可使低溫?zé)嵩吹臏囟雀?，達(dá)到致冷的目的。吸熱越多，外界作功越少，表明制冷機(jī)機(jī)效能越好。W4.卡諾循環(huán)由兩個(gè)等溫過程和兩個(gè)絕熱過程所組成的循環(huán)稱為卡諾循環(huán)?？ㄖZ熱機(jī)V1234pO

T1T2Q2Q1W高溫?zé)嵩碩1低溫?zé)嵩碩2工質(zhì)1

2：與溫度為T1的高溫?zé)嵩唇佑|，T1不變，體積由V1膨脹到V2，從熱源吸收熱量為:23：絕熱膨脹，體積由V2變到V3，吸熱為零。34：與溫度為T2的低溫?zé)嵩唇佑|,T2不變，體積由V3壓縮到V4，向熱源放熱為:41：絕熱壓縮，體積由V4變到V1，吸熱為零。V1234pO

T1T2Q2Q1WV1V4

V2V3對絕熱線23和41：V1234pO

T1T2Q2Q1WV1V4

V2V3說明：（1）完成一次卡諾循環(huán)必須有溫度一定的高溫和低溫?zé)嵩矗?）卡諾循環(huán)的效率只與兩個(gè)熱源溫度有關(guān)（3）卡諾循環(huán)效率總是小于1（4）在相同高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g的工作的一切熱機(jī)中，卡諾循環(huán)的效率最高?，F(xiàn)代熱電廠水蒸氣溫度5800C,冷凝水溫度約300C理論實(shí)際燃料在鍋爐中燃燒加熱水使成蒸汽，將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能，蒸汽壓力推動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，然后汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能。海水溫差發(fā)電：利用海水的溫差可以制成熱機(jī)。海洋表層的水溫可達(dá)20℃～30℃，而深層海水的溫度接近0℃。通常用沸點(diǎn)很低的液態(tài)氨吸收海水表層的熱量，在蒸發(fā)器中變成氨蒸汽推動(dòng)氣輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。之后氨蒸氣用從深海抽上來的低溫海水冷卻還原為液態(tài)氨，再泵入蒸發(fā)器循環(huán)使用。目前海洋溫差發(fā)電技術(shù)的研究取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，美、印、日等國都建有海洋溫差發(fā)電站?？ㄖZ致冷機(jī)

逆向卡諾循環(huán)反映了制冷機(jī)的工作原理。工質(zhì)把從低溫?zé)嵩次盏臒崃縌2和外界對它所作的功W以熱量的形式傳給高溫?zé)嵩碤1.高溫?zé)嵩碩1低溫?zé)嵩碩2工質(zhì)V1234pO

T1T2Q2Q1WV1V4

V2V3致冷系數(shù)V1234pO

T1T2Q2Q1WV1V4

V2V32）在相同的高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g工作的一切不可逆熱機(jī)，其效率都小于可逆熱機(jī)的效率。1）在相同高溫?zé)嵩春拖嗤蜏責(zé)嵩粗g工作的一切可逆熱機(jī)，其效率都相等，與工作物質(zhì)無關(guān)。卡諾定理5.實(shí)際熱機(jī)和致冷機(jī)奧托內(nèi)燃機(jī):利用液體或氣體燃料在汽缸內(nèi)直接燃燒獲得熱量,產(chǎn)生巨大的壓力而對活塞做功?？諝鈽?biāo)準(zhǔn)奧托循環(huán)的效率a

b：絕熱壓縮bc：等容吸熱c

d：絕熱膨脹da：等容放熱cdabVpV20V1WQ1Q2cdabVpV20V1WQ1Q2C--毛細(xì)節(jié)流閥

B--冷凝器

D--冷庫

E--壓縮機(jī)電冰箱冷卻水冷庫蒸發(fā)器電動(dòng)壓縮泵將致冷劑（氟里昂）壓縮成高溫高壓氣體，送至冷凝器，向空氣（高溫?zé)嵩矗┲蟹艧?。?jīng)過毛細(xì)管減壓膨脹，進(jìn)入蒸發(fā)器吸收冰箱內(nèi)（低溫?zé)嵩矗┑臒崃?，之后變?yōu)榈蛪簹怏w再一次循環(huán)…….。把熱量由低溫物體抽到高溫物體的裝置。熱泵工作原理：與致冷機(jī)相同。工作系數(shù)冬天的空調(diào)器就是一種熱泵。假設(shè)熱泵的工作系數(shù)為5，表明電動(dòng)機(jī)做1焦耳的功，通過熱泵就可以向室內(nèi)供給5焦耳的熱量，比直接用電熱（只能得到1焦耳的熱量）經(jīng)濟(jì)多了。例2.1mol氧氣作如圖所示的循環(huán).求循環(huán)效率.解:pVp0V0等溫abcO2V0QabQcaQbc思考：如果該循環(huán)沿逆時(shí)針方將進(jìn)行，

=？解:pVp0V0等溫abcO2V0QabQcaQbc思考：如果該循環(huán)沿逆時(shí)針方將進(jìn)行，

=？課堂練習(xí)1.

一卡諾冰箱對工作物質(zhì)做功200J的同時(shí)從冷藏室吸熱600J.(a)求該冰箱的致冷系數(shù)；(b)求每次循環(huán)冰箱釋放到廚房的熱量.解:致冷系數(shù)(b)對每次循環(huán)2.

一柴油機(jī)的循環(huán)如圖所示。

證明該柴油機(jī)的效率為CBADVA

VB

VC

絕熱過程Q1

Q2

pV證:如循環(huán)沿逆時(shí)針,致冷系數(shù)

=?3.

地球上的人要在月球上居住，首要問題就是保持他們的起居室處于一個(gè)舒適的溫度，現(xiàn)考慮用卡諾循環(huán)機(jī)來作溫度調(diào)節(jié)，設(shè)月球白晝溫度為100oC，而夜間溫度為

100oC,起居室溫度要保持在20oC，通過起居室墻壁導(dǎo)熱的速率為每度溫差0.5kW，求白晝和夜間給卡諾機(jī)所供的功率。解在白晝,卡諾機(jī)工作于致冷機(jī)狀態(tài),從室內(nèi)吸熱Q2,向室外放熱熱量Q1每秒鐘從室內(nèi)取走的熱量應(yīng)等于通過起居室墻壁導(dǎo)進(jìn)的熱量，即在黑夜欲保持室內(nèi)溫度高，卡諾機(jī)工作于致冷機(jī)狀態(tài)，從室外吸取熱量Q2，向室內(nèi)放熱Q1每秒鐘放入室內(nèi)的熱量=通過起居室墻壁導(dǎo)出的熱量解得此種用可逆循環(huán)原理制作的空調(diào)裝置既可加熱，又可降溫，這即是所謂的冷暖雙制空調(diào)。一、可逆過程和不可逆過程可逆過程:

在系統(tǒng)狀態(tài)變化過程中,如果逆過程能重復(fù)正過程的每一狀態(tài),而不引起其他變化.不可逆過程:

在不引起其他變化的條件下,不能使逆過程重復(fù)正過程的每一狀態(tài),或者雖然重復(fù)但必然會(huì)引起其他變化.注意：不可逆過程不是不能逆向進(jìn)行，而是說當(dāng)過程逆向進(jìn)行時(shí)，逆過程在外界留下的痕跡不能將原來正過程的痕跡完全消除。5-3熱力學(xué)第二定律例如不計(jì)阻力的單擺運(yùn)動(dòng)—可逆過程.(1)功熱轉(zhuǎn)換功變熱是自動(dòng)地進(jìn)行的。功熱轉(zhuǎn)換的過程是有方向性的。(2)熱傳導(dǎo)熱量能自動(dòng)地從高溫物體傳到低溫物體。熱傳遞過程是有方向性的。(3)氣體的絕熱自由膨脹氣體自動(dòng)地向真空膨脹。氣體自由膨脹過程是有方向性的。一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際過程都是不可逆的。可逆過程是理想化的過程。開爾文表述不可能制成一種循環(huán)動(dòng)作的熱機(jī)，它只從從單一熱源吸取熱量，并使之完全變成有用的功而不引起其他變化。另一表述：第二類永動(dòng)機(jī)（從單一熱源吸熱并全部變?yōu)楣Φ臒釞C(jī)）是不可能實(shí)現(xiàn)的。二、熱力學(xué)第二定律1.熱力學(xué)的二定律的表述T1Q1

W=(Q1)

克勞修斯表述熱量不可能自動(dòng)地從低溫物體傳到高溫物體。2.兩種表述的一致性熱庫T1熱庫T2T1

WT2T1Q2

Q2

克勞修斯表述

開爾文表述T2T1Q2

Q2

熱力學(xué)第二定律表明一切自發(fā)過程都是不可逆的。它說明了熱力學(xué)過程進(jìn)行的方向及條件。高溫?zé)嵩碩1低溫?zé)嵩碩2開爾文表述克勞修斯表述不可逆過程的初態(tài)和終態(tài)存在怎樣的差別?假設(shè)A中有

4個(gè)分子（用四種顏色標(biāo)記），抽出隔板后分子將向B部擴(kuò)散并在整個(gè)容器內(nèi)無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。3.熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義宏觀態(tài)微觀態(tài)微觀態(tài)數(shù)41641

4個(gè)分子在容器中的排布微觀態(tài)總數(shù):16=24若有NA

個(gè)分子微觀態(tài)數(shù)1每個(gè)微觀態(tài)出現(xiàn)的概率相等，因此微觀態(tài)數(shù)越多的宏觀態(tài)出現(xiàn)的概率越大總微觀態(tài)數(shù)分子全部處于A室的概率均勻分布概率熱力學(xué)概率W：宏觀態(tài)所對應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)。平衡態(tài)對應(yīng)W

最大的狀態(tài)。？熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義自然界實(shí)際過程實(shí)質(zhì)上是由包含微觀態(tài)數(shù)少的宏觀態(tài)(初態(tài))向包含微觀態(tài)多的宏觀態(tài)(終態(tài))進(jìn)行,或者說由幾率小的宏觀態(tài)向幾率大的宏觀態(tài)進(jìn)行.“自然界的一切過程都是向著微觀狀態(tài)數(shù)大的方向進(jìn)行的”。---玻耳茲曼----熱力學(xué)第二定律表明一切自發(fā)過程都是不可逆的。它說明了熱力學(xué)過程進(jìn)行的方向及條件。引入態(tài)函數(shù)熵熵的微觀意義是系統(tǒng)內(nèi)分子熱運(yùn)動(dòng)無序性的量度。熵具有可加性W為微觀態(tài)數(shù)系統(tǒng)熵值越大、系統(tǒng)越加無序、越混亂，平衡態(tài)對應(yīng)的是最無序、最混亂的狀態(tài)。5-4熵及熵增加原理一、玻耳茲曼熵(統(tǒng)計(jì)熵)一孤立系統(tǒng)經(jīng)歷不可逆過程

II，二、熵增加原理經(jīng)歷可逆過程，則W2

=W1，

S=0熵增加原理：孤立系統(tǒng)中發(fā)生的任何可逆過程熵不變；孤立系統(tǒng)中發(fā)生的任何不可逆過程熵增加.熵增加原理指出了實(shí)際過程進(jìn)行的方向，是熱力學(xué)第二定律的另一種表達(dá)方式。三、克勞修斯熵(熱力學(xué)熵)由卡諾定理若規(guī)定吸熱為正,放熱為負(fù)，將熱量用其代數(shù)值表達(dá)時(shí)，上式變?yōu)槿我豢赡嫜h(huán)，用一系列微小可逆卡諾循環(huán)代替pV絕熱線等溫線

Qi1

Qi2Ti1Ti2對每一小循環(huán)對整個(gè)可逆循環(huán)pV分割無限?。簩φ麄€(gè)可逆循環(huán)該式表明，系統(tǒng)經(jīng)歷具有相同初態(tài)、末態(tài)的任意可逆過程：即取決于始末狀態(tài)，而與過程無關(guān)對應(yīng)某狀態(tài)量的增量

熵的增量克勞修斯熵(熱力學(xué)熵)的定義設(shè)氣體經(jīng)歷一可逆過程由狀態(tài)A到狀態(tài)B，則在該過程中系統(tǒng)的熵變定義為單位：J/K終態(tài)及初態(tài)系統(tǒng)的熵對于微小過程克勞修斯熵可以嚴(yán)格證明：對于任一微小的不可逆過程OVApB對于一個(gè)絕熱系統(tǒng)或孤立系統(tǒng)：熵增加原理：孤立系統(tǒng)中發(fā)生的任何可逆過程熵不變；孤立系統(tǒng)中發(fā)生的任何不可逆過程熵增加。熵變?nèi)Q于過程的始末狀態(tài)、與具體的過程無關(guān).為了計(jì)算系統(tǒng)經(jīng)歷一不可逆過程的熵變，只需用任何連接著相同初態(tài)、終態(tài)的可逆過程代替該不可逆過程，計(jì)算出可逆過程的熵變即為所求的不可逆過程的熵變。OVApB

S討論克勞修斯熵Vp12思考：如何計(jì)算理想氣體向真空的絕熱自由膨脹這一不可逆過程的熵變？溫熵圖對于一微小的可逆過程討論四、