西安科技大学：《物理化学》课程教学资源（PPT课件）第三章 热力学第二定律 The second Law of Thermodynamics

The second Law of Thermodynamics 熟力学第二定律 西安科技大学北学与北工系 Xi an University of Science Technology

热力学第二定律 The second Law of Thermodynamics 西安科技大学化学与化工系 Xi’an University of Science & Technology

2.1 自发变化的共同特征 热大 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一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

Xi’an University of science & Technology 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

过程方向的共同判据 过程推动力=一△B（系) 过程反抗力=△B(环) 净推动力=一△B（系)一△B（环) >0能自动进行 0可逆 0不可能自动进行 一个过程能否按指定方向自动进行，取决于是否有推动此过程进行的净推动 力。即过程自动进行，则系统与环境总的做功能力一定减少；反之，则不能 自动进行

过程方向的共同判据 Xi’an University of science & Technology 过程推动力＝－△B（系） 过程反抗力＝ △B （环） 净推动力＝－△B（系）－△B（环） ＞ 0 能自动进行 ＝ 0 可逆 ＜ 0 不可能自动进行 隔离系统的做功能力变化用△B（隔）表示 △B（隔）＝△B（环）＋△B（系）则 △B（隔）＜ 0 能自动进行 ＝ 0 可逆 ＞ 0 不可能自动进行 一个过程能否按指定方向自动进行，取决于是否有推动此过程进行的净推动 力。即过程自动进行，则系统与环境总的做功能力一定减少；反之，则不能 自动进行

热力学第二定律 (The Second Law of Thermodynamics) 克势渗其情说是 ●不可籠泡热量观佩温杨体传到高温杨体 希不机是男@或他

Xi’an University of science & Technology 热力学第二定律 （The Second Law of Thermodynamics)

热力学第二定律 (The Second Law of Thermodynamics) 开尔永说法 不可都从单一熟原围热逆之完至 变为切不3思男它3变图 武或第二类永动W机是因不成的

Xi’an University of science & Technology 热力学第二定律 （The Second Law of Thermodynamics）

卡诺循环与卡诺定理 。卡诺循环 •热机效率 ●卡诺定理

卡诺循环与卡诺定理 Xi’an University of science & Technology •卡诺循环 •热机效率 •卡诺定理

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 工作物质，从高温（红热源吸 热机 收Q的热量，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（工）热 源。这种循环称为卡诺循环。 低温存储器 卡诺循环

卡诺循环（ Xi’an University of science & Technology 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

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(T)可逆膨胀由p,到p,'(A→B) △U,=0 所=-Rrng Q,=-W 所作功如AB曲线下的面积所示。 A(piVi) Q B(D2V2) 卡诺循环第一步

卡诺循环（ Xi’an University of science & Technology 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 p1 V1 到 (A B) p2 V2 → U1 = 0 2 1 h 1 lnV W nRT V = − 所作功如AB曲线下的面积所示。 Q W h 1 = −

卡诺循环(Carnot cycle) A(piVi) B(p2V2) 卡诺循环第一步

卡诺循环（ Xi’an University of science & Technology Carnot cycle）

卡诺循环(Carnot cycle) 过程2：绝热可逆膨胀由p,I到p,'T(B→C) Q2=0 形=aU,=Cndr 所作功如BC曲线下的面积所示。 A(p:Vi) \B(p2V2) C(paVs) 卡诺循环第二步

卡诺循环（ Xi’an University of science & Technology Carnot cycle） 过程2：绝热可逆膨胀由 p V T 2 2 h 到 3 3 c p V T (B C) → Q2 = 0 c h 2 2 ,md T V T W U C T =  =  所作功如BC曲线下的面积所示