《物理化学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第二章 热力学第二定律

第二章 热力学第二定律 2.1 自发变化的共同特征 2.2 热力学第二定律 2.3 卡诺循环与卡诺定理 2.4 熵的概念 2.5 克劳修斯不等式与熵增加原理 2.6 熵变的计算 2.7 热力学第二定律的本质和熵的统计意义 2.8 亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能 上一内容 下一内容 ◇回主目录 与返回 2024/9/19

上一内容 下一内容 回主目录 返回 2024/9/19 第二章 热力学第二定律 2.1 自发变化的共同特征 2.2 热力学第二定律 2.3 卡诺循环与卡诺定理 2.4 熵的概念 2.5 克劳修斯不等式与熵增加原理 2.6 熵变的计算 2.7 热力学第二定律的本质和熵的统计意义 2.8 亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能

第二章 热力学第二定律 2.9 变化的方向和平衡条件 2.10 △G的计算示例 2.11热力学第三定律与规定熵 上一内容 下一内容 ◇回主目录 与返回 2024/9/19

上一内容 下一内容 回主目录 返回 2024/9/19 第二章 热力学第二定律 2.9 变化的方向和平衡条件 2.10 G的计算示例 2.11 热力学第三定律与规定熵

热力学第一定律的局限性 热力学第一定律的局限性 物质的能量具有各种形式，不同形式的能量可以相互转 换，转换中的能量是守恒的，这就是我们已经讨论过的热力学 第一定律，那么是不是不违反第一定律的过程就一定能够自动 完成呢？。 如果某一过程能够自动发生，过程的方向、限度是什么？ 用什么作为判断依据？这些问题热力学第一定律都无法解释， 是热力学第一定律的局限性。 上一内容 下一内容 ◇回主目录 5返回 2024/9/19

上一内容 下一内容 回主目录 返回 2024/9/19 热力学第一定律的局限性 热力学第一定律的局限性 物质的能量具有各种形式，不同形式的能量可以相互转 换，转换中的能量是守恒的，这就是我们已经讨论过的热力学 第一定律，那么是不是不违反第一定律的过程就一定能够自动 完成呢？。 如果某一过程能够自动发生，过程的方向、限度是什么？ 用什么作为判断依据？这些问题热力学第一定律都无法解释， 是热力学第一定律的局限性

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 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。 上一内容 下一内容 ◇回主目录 b返回 2024/9/19

上一内容 下一内容 回主目录 返回 2024/9/19 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

2.2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：从单一热源吸热使之完全变为功而不 留下任何影响。 4上一内容 下一内容 ◇回主目录 与返回 2024/9/19

上一内容 下一内容 回主目录 返回 2024/9/19 2.2 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：从单一热源吸热使之完全变为功而不 留下任何影响

2.3卡诺循环与卡诺定理 。卡诺循环 •热机效率 卡诺定理 上一内容 下一内容 ◇回主目录 与返回 2024/9/19

上一内容 下一内容 回主目录 返回 2024/9/19 2．3 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(Carnot cycle) 1824年，法国工程师 高温热源 (T) N.L.S.Carnot(1796~1832)设计 Q1>0 了一个循环，以理想气体为 +20 W<0 工作物质，从高温（工）热源吸 5 收Q,的热量，一部分通过理 Q2<0 +15 想热机用来对外做功W,另一 低温热源(T) 部分Q,的热量放给低温（工，）热 源。这种循环称为卡诺循环。 图1-7热转化为功的限度 4上一内容 下一内容 ◇回主目录 5返回 2024/9/19

上一内容 下一内容 回主目录 返回 2024/9/19 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。 ( ) T1 Q1 Q2 ( ) T2 N.L.S.Carnot 高温热源 低温热源 Q1>0 Q2<0 W<0 图1-7 热转化为功的限度 (T1 ) (T2 )

热机效率(efficiency of the engine 任何热机从高温（亿）热源吸热Q.,一部分转化 为功W,另一部分9.传给低温(T)热源.将热机所作 的功与所吸的热之比值称为热机效率，或称为热机 转换系数，用n表示。n恒小于1。 高温存储器 7= -w_+Q (g.<0) 9 热机 7<1 低温存储器 卡诺循环 上一内容 下一内容 ◇回主目录 与返回 2024/9/19

上一内容 下一内容 回主目录 返回 2024/9/19 热机效率(efficiency of the engine ) 任何热机从高温 热源吸热 ,一部分转化 为功W,另一部分 传给低温 热源.将热机所作 的功与所吸的热之比值称为热机效率,或称为热机 转换系数，用 表示。 恒小于1。 ( ) Th Qh Qc ( ) T c   h c h h W Q Q Q Q  − + = = ( 0) Qc   1

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,V(A→B) △U,=0 所=-nR,nA 2.=-W 所作功如AB曲线下的面积所示。 P个N A(p1Vh】 B(p2V2) 卡诺循环第一步 上一内容 下一内容 ◇回主目录 与返回 2024/9/19

上一内容 下一内容 回主目录 返回 2024/9/19 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 ( ) 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 上一内容 下一内容 ◇回主目录 b返回 2024/9/19

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