厦门大学化学化工学院：《物理化学》课程电子教案（PPT教学课件）第三章 热力学第二定律

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物理化学电子教案—第三章

第三章热力学第二定律 31自发变化的共同特征 32热力学第二定律 33卡诺循环与卡诺定理 34熵的概念 35克劳修斯不等式与熵增加原理 36熵变的计篁 37热力学第二定律的本质和熵的统计意义 38亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能

第三章 热力学第二定律 3.1 自发变化的共同特征 3.2 热力学第二定律 3.3 卡诺循环与卡诺定理 3.4 熵的概念 3.5 克劳修斯不等式与熵增加原理 3.6 熵变的计算 3 7 热力学第二定律的本质和熵的统计意义 3.8 亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能

第三章热力学第二定律一 39变化的方向和平衡条件 310几个热力学函数间的关系

第三章 热力学第二定律 3.9 变化的方向和平衡条件 3.10 几个热力学函数间的关系

3.0闷题的提出 热力学第一定律主要解决能量转化及在转化过程 中各种能量具有的当量关系,但热力学第一定律无法 确定过程的方向和平衡点,这是被历史经验所证实的 结论 十九世纪,汤姆荪( Thomson)和贝塞罗特 ( Berthlot)就曾经企图用△H的符号作为化学反应 方向的判据。他们认为自发化学反应的方向总是与放 热的方向一致,而吸热反应是不能自动进行的。虽然 这能符合一部分反应,但后来人们发现有不少吸热反

3.0问题的提出 热力学第一定律主要解决能量转化及在转化过程 中各种能量具有的当量关系，但热力学第一定律无法 确定过程的方向和平衡点，这是被历史经验所证实的 结论。 十九世纪，汤姆荪（Thomsom）和贝塞罗特 （Berthlot）就曾经企图用△H的符号作为化学反应 方向的判据。他们认为自发化学反应的方向总是与放 热的方向一致，而吸热反应是不能自动进行的。虽然 这能符合一部分反应，但后来人们发现有不少吸热反

3.0问题的提出 应也能自动进行,如众所周知的水煤气反应 C(S)+H2O(g)>CO(g)+H,(g) 就是一例。这就宣告了此结论的失败。可见,要 判断化学反应的方向,必须另外寻找新的判据。 自发变化在一定条件下,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 其特征在于过程中无须外力干预即能自动进行。 自发变化的共同特征一不可逆性(即一去不复 还)任何自发变化的逆过程是不能自动进行的

3.0问题的提出 应也能自动进行，如众所周知的水煤气反应 就是一例。这就宣告了此结论的失败。可见，要 判断化学反应的方向，必须另外寻找新的判据。 自发变化 在一定条件下，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。 其特征在于过程中无须外力干预即能自动进行。 自发变化的共同特征—不可逆性（即一去不复 还） 任何自发变化的逆过程是不能自动进行的。 C(s)+H O(g) CO(g)+H (g) 2 2 →

3.1自发变化的共同特征 例如: (1)水往低处流;(有势差存在) (2)气体向真空膨胀;(有压力差存在) (3)热量从高温物体传入低温物体;(有温差存在 (4)浓度不等的溶液混合均匀;(存在着浓差) (5)锌片与硫酸铜的置换反应等,(存在着化学势差) 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。(后果不可消 除)

3.1 自发变化的共同特征 例如： (1) 水往低处流；（有势差存在） (2) 气体向真空膨胀；（有压力差存在） (3) 热量从高温物体传入低温物体；（有温差存在） (4) 浓度不等的溶液混合均匀；（存在着浓差） (5) 锌片与硫酸铜的置换反应等，（存在着化学势差） 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。（后果不可消 除）

3.2热力学第二定律( The second Lawof Thermodynamics) 热力学第二定律的几种说法是在总结众多自发过 程的特点之后提出来的 后果不可消除原理 它是自发过程不可逆性的一种较为形象的描述, 其内容是: 任意挑选一自发过程,指明它所产生的后果不论用什 么方法都不能令其消除,即不能使得发生变化的体 系和环境在不留下任何痕迹的情况下恢复原状

3.2 热力学第二定律（The Second LawofThermodynamics） 热力学第二定律的几种说法是在总结众多自发过 程的特点之后提出来的。 后果不可消除原理 它是自发过程不可逆性的一种较为形象的描述， 其内容是： 任意挑选一自发过程，指明它所产生的后果不论用什 么方法都不能令其消除，即不能使得发生变化的体 系和环境在不留下任何痕迹的情况下恢复原状

3.2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:是一种热机,它只是从单一热源吸热 使之完全变为功而不留下任何影响

3.2 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：是一种热机，它只是从单一热源吸热 使之完全变为功而不留下任何影响

3.2热力学第二定律( The second law o Thermodynamics) 说明:1.各种说法一定是等效的。若克氏说法不成 立,则开氏说法也一定不成立; 2.要理解整个说法的完整性切不可断章取义。如 不能误解为热不能转变为功,因为热机就是一种把 热转变为功的装置;也不能认为热不能完全转变为 功,因为在状态发生变化时,热是可以完全转变为 功的(如理想气体恒温膨胀即是一例) 3.虽然第二类永动机并不违背能量守恒原则,但它 的本质却与第一类永动机没什么区别

3.2 热力学第二定律（The Second Law oThermodynamics） 说明：1.各种说法一定是等效的。若克氏说法不成 立，则开氏说法也一定不成立； 2.要理解整个说法的完整性切不可断章取义。如 不能误解为热不能转变为功，因为热机就是一种把 热转变为功的装置；也不能认为热不能完全转变为 功，因为在状态发生变化时，热是可以完全转变为 功的（如理想气体恒温膨胀即是一例） 3.虽然第二类永动机并不违背能量守恒原则，但它 的本质却与第一类永动机没什么区别

3.3卡诺循环( Carnot cycle) 1824年,法国工程师 高温存储器 N L.S. Carnot(1796~1832)设计 了一个循环,以理想气体为 On 工作物质,从高温热源r吸 热机 收的热量Q,一部分通过理 想热机用来对外做功W,另一 部分Q的热量放给低温(7)热 源。这种循环称为卡诺循环。 低温存储器 卡诺循环

3.3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，从高温热源 吸 收的热量 ，一部分通过理 想热机用来对外做功W，另一 部分 的热量放给低温 热 源。这种循环称为卡诺循环。 ( ) Th Qh Qc ( ) Tc