青岛科技大学：《大学物理》课程教学资源（PPT课件）第十八讲 熵增加原理

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可逆过程( reversible processes)与不可逆过程 可逆过程:在系统状态变化过程中,如果逆过 程能重复正过程的每一状态,而不引起其他变化, 这样的过程叫做可逆过程 准静态等温过程P4 p+1(p,,T 热源T (P2,V2,T) p2 O 准静态无摩擦过程为可逆过程 青岛科技大学 大学物理讲义

青岛科技大学 大学物理讲义 准静态无摩擦过程为可逆过程 可逆过程 : 在系统状态变化过程中,如果逆过 程能重复正过程的每一状态, 而不引起其他变化, 这样的过程叫做可逆过程 . 一 可逆过程(reversible processes)与不可逆过程

◆不可逆过程:在不引起其他变化的条件下,不 能使逆过程重复正过程的每一状态,或者说逆过程 重复正过程的状态时,必然会引起其他变化,这样 的过程叫做不可逆过程。 非准静态过程为 不可逆过程 ◆可逆过程的条件 准静态过程(无限缓慢的过程),且无摩擦 力、粘滞力或其他耗散力作功,无能量耗散的过 程 青岛科技大学 大学物理讲义

青岛科技大学 大学物理讲义 非准静态过程为 不可逆过程 . 不可逆过程：在不引起其他变化的条件下，不 能使逆过程重复正过程的每一状态，或者说逆过程 重复正过程的状态时，必然会引起其他变化，这样 的过程叫做不可逆过程。 准静态过程（无限缓慢的过程），且无摩擦 力、粘滞力或其他耗散力作功，无能量耗散的过 程 . 可逆过程的条件

◆热力学第二定律的实质 自然界一切与热现象有关的实际宏观过程都是 不可逆的 完全 >热功转换功 →热 不完全 有序自发无序 >热传导高温物体自发传热 低温物体 非自发传热 非均匀、非平衡」自发均匀、平衡 青岛科技大学 大学物理讲义

青岛科技大学 大学物理讲义 非自发传热 自发传热 ➢ 热传导 高温物体 低温物体 ➢ 热功转换 完全 功 不完全 热 自然界一切与热现象有关的实际宏观过程都是 不可逆的 . 热力学第二定律的实质 有序 自发 无序 非均匀、非平衡 均匀、平衡 自发

二卡诺定理 1)在相同高温热源和低温热源之间工作的任 意工作物质的可逆机都具有相同的效率 2)工作在相同的高温热源和低温热源之间的 切不可逆机的效率都不可能大于可逆机的效率 以卡诺机为例,有 <(不可逆机) 77 7 =(可逆机) 青岛科技大学 大学物理讲义

青岛科技大学 大学物理讲义 1） 在相同高温热源和低温热源之间工作的任 意工作物质的可逆机都具有相同的效率 . 二 卡诺定理 2） 工作在相同的高温热源和低温热源之间的 一切不可逆机的效率都不可能大于可逆机的效率 . 1 1 2 1 1 2 T T T Q Q Q −  −  = =  ( 不可逆机 ) （可逆机） 以卡诺机为例，有

熵( entropy) 如何判断孤立系统中过程进行的方向? O,T-7 可逆卡诺机 2 92重新启用热力学第一定旦+≌=0 TT2律的正负号的规定,有7172 热温比 等温过程中吸收或放出的热量 7与热源温度之比 结论:可逆卡诺循环中,热温比总和为零 青岛科技大学 大学物理讲义

青岛科技大学 大学物理讲义 2 2 1 1 T Q T Q = 0 2 2 1 1 + = T Q T Q 结论 ： 可逆卡诺循环中, 热温比总和为零 . T Q 热温比 等温过程中吸收或放出的热量 与热源温度之比 . 1 1 2 1 1 2 T T T Q Q Q − = − 可逆卡诺机  = 三 熵(entropy) 如何判断孤立系统中过程进行的方向？ 重新启用热力学第一定 律的正负号的规定，有

◆任意的可逆循环可视为由许多可逆卡诺循环所组成 p△ 任一微小可逆卡诺循环 △Q +=+1=0 i+1 对所有微小循环求和 O i+1 、△Q1=0 d@ 当 x时,则 0 ◆结论:对任一可逆循环过程,热温比之和为零 青岛科技大学 大学物理讲义

青岛科技大学 大学物理讲义 p o V 任一微小可逆卡诺循环 对所有微小循环求和 0 d →   = T Q 当 i 时，则 任意的可逆循环可视为由许多可逆卡诺循环所组成 结论 : 对任一可逆循环过程, 热温比之和为零 . Qi  +1  i Q 1 1 0 i i i i Q Q T T + +   + =0 i i i Q T   =

dO do do =0 B T ACB JADA T 可逆过程 dg=-LADe t BDA T O dQ=d积分和 CB T JADB T路径无 关,可 可逆过程S-S Bdo 以引入 态函数 ◆在可逆过程中,系统从状态A改变到状态B,其热 温比的积分只决定于始末状态,而与过程无关.据此可 知热温比的积分是一态函数的增量,此态函数称熵 青岛科技大学 大学物理讲义

青岛科技大学 大学物理讲义 0 d d d  =  +  = ACB BDA T Q T Q T Q 在可逆过程中，系统从状态A改变到状态B , 其热 温比的积分只决定于始末状态，而与过程无关. 据此可 知热温比的积分是一态函数的增量，此态函数称熵. p o V * * A C B D ACB = ADB T Q T dQ d 可逆过程 d d BDA ADB Q Q T T = −   可逆过程 B d B A A Q S S T − =  积分和 路径无 关，可 以引入 态函数

物理意义 热力学系统从初态A变化到末态B,系统熵 的增量等于初态A和末态B之间任意一可逆过程 热温比(dQ/T)的积分. 可逆过程S-S,=rdQ do O 无限小可逆过程dS T 熵的单位J/K 青岛科技大学 大学物理讲义

青岛科技大学 大学物理讲义 无限小可逆过程 T Q S d d = 热力学系统从初态 A 变化到末态 B ，系统熵 的增量等于初态 A 和末态 B 之间任意一可逆过程 热温比（ dQ/T ）的积分. 物理意义 熵的单位 J/K p o V * * A C B D E − =  B B A A T Q S S d 可逆过程

四熵变的计算 1)熵是态函数,当始末两平衡态确定后,系 统的熵变也是确定的,与过程无关.因此,可在两平 衡态之间假设任一可逆过程,从而可计算熵变 2)当系统分为几个部分时,各部分的熵变之 和等于系统的熵变 青岛科技大学 大学物理讲义

青岛科技大学 大学物理讲义 四 熵变的计算 1）熵是态函数，当始末两平衡态确定后， 系 统的熵变也是确定的, 与过程无关. 因此, 可在两平 衡态之间假设任一可逆过程，从而可计算熵变 . 2）当系统分为几个部分时， 各部分的熵变之 和等于系统的熵变