河南师范大学：《物理化学》课程教学资源（PPT课件）第二章 热力学第二定律

第二章热力学第二定律 本章目录 2-1热力学第二定律的表述 2-8自由能 2-2卡诺原理 2-9 Gibbs自由能计算与应用 2-3过程的热温商和熵函数 2-10热力学函数间的基本关系式 2-4过程方向与限度的判据 2-11多组分体系中物质的 2-5熵变的计算与熵判据的应用 偏摩尔量与化学势 2-6熵的统计意义 2-12气体体系中物质的化学势 2-7热力学第三定律 规定熵 上页 下页 回主目录 返回 2024年9月5日

2024年9月5日 第二章 热力学第二定律 本章目录

第之章热力学第二定林 引言 热力学第一定律（能量转化守恒定律） →第一类永动机是不可能制成的 不违背热力学第一定律的过程是否都能发生呢 ? 例1：高温物体(T)9低温物体( 例2：Zn+CuS04(aq)→Cu+ZnS04(aq) △0=-216.81kJmo1 在相同的条件下，该过程的逆过程是否可能发生呢？？ 上页 页 回主目录 返回 2024年9月5日

2024年9月5日 热力学第一定律（能量转化守恒定律） →第一类永动机是不可能 制成的 不违背热力学第一定律的过程是否都能发生呢？ 例2：Zn + CuSO4 (aq)→Cu + Zn SO4 (aq） △H0＝－216.81kJ mol-1 在相同的条件下，该过程的逆过程是否可能发生呢？？ 例1：高温物体（T2)→ 低温物体（T1) Q 第二章 热力学第二定律 引 言

§2一1热力学第二定林的表述 本节要同 热力学第二定律的表述 二自发过程与非自发过程 1 上页 下页 回主目录 返回 2024年9月5日

2024年9月5日 §2－1 热力学第二定律的表述 本节要目

一、热力学第二定林的表述 ·克劳修斯(Clausius,1850)的表述： “不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其 它变化。” 致冷机可使热量从低温物体传给高温物体， 但是在环境消耗了电能的条件下进行的 ■开尔文(Kelvin.,1851)的表述： “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。” 理想气体可逆恒温膨胀，系统从单一热源吸的热全转变为 对环境作的功，但系统的状态发生了变化（膨胀了）. 上页 下页 回主目录 返国 2024年9月5日

2024年9月5日 • 克劳修斯（Clausius，1850）的表述： “不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其 它变化。” 致冷机 可使热量从低温物体传给高温物体, 但是在环境消耗了电能的条件下进行的 ◼ 开尔文（Kelvin，1851）的表述： “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。” 理想气体可逆恒温膨胀, 系统从单一热源吸的热全转变为 对环境作的功, 但系统的状态发生了变化(膨胀了). 一、热力学第二定律的表述

一、热力学第二定肄的表述 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。 奥斯特瓦德(Ostward)表述为： “第二类永动机是不可能造成的” 多种表述在本质上是一致的！ 净 上页 下页 回主目录 返回 2024年9月5日

2024年9月5日 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。 奥斯特瓦德(Ostward)表述为： “第二类永动机是不可能造成的” 多种表述在本质上是一致的！ 一、热力学第二定律的表述

一、熟力学第二定林的表述 多种表述在本质上是一致的！（证明) 假定违反Kelvin的表述 高温热源T2 联合热机的净结果是： Q1+Q2 从低温热源传到高温 B 热源，而没有产生其 W=Q, 它影响 低温热源T1 A一违反Kelvin:热机 违反Clausius表述 B一制冷机 上页 下页 回主目录 返回 2024年9月5日

2024年9月5日 多种表述在本质上是一致的！（证明） Q2 B A Q1 Q1＋Q2 高温热源T2 低温热源T1 W＝Q2 A－违反Kelvin热机 B－制冷机 联合热机的净结果是： 从低温热源传到高温 热源，而没有产生其 它影响 违反Clausius表述 假定违反Kelvin的表述 一、热力学第二定律的表述

热力学第二定林的表述 违反Clausius的表述→ 违反Kelvin的表述 假定违反Clausius表述 高温热源T2 联合热机的净结果是： Carnot热机从单一热 Q2 源(T2)吸取(Q2-Q) 的热量全部转化为功 (W=Q2-Q1),而没有 产生其它影响 低温热源T1 A一违反Clausius表述 违反Kelvin的表述 B一Carnot热机 上页 下页 回 主目录 返回 2024年9月5日

2024年9月5日 违反Clausius的表述 违反Kelvin的表述 联合热机的净结果是： Carnot热机从单一热 源（T2 )吸取（Q2－Q1 ) 的热量全部转化为功 (W = Q2 -Q1 )，而没有 产生其它影响 B Q1 Q1 Q2 高温热源T2 低温热源T1 Q2>Q1 A－违反Clausius表述 B－Carnot热机 W AW 违反Kelvin的表述 假定违反Clausius表述 一、热力学第二定律的表述 →

热力学第二定林的表述 热力学第二定律深刻揭示了热和功的辩证关系： 功可以全部转化为热而不留下其它变化，而热却不能全部转化为功而 不留下其它变化。热和功的转化是不可逆的，有方向的。 在一大桶水（特大）中摩擦石块 (W→Q) 理想气体的等温膨胀 (Q→W0 上页 下页 回主目录 返回 2024年9月5日

2024年9月5日 热力学第二定律深刻揭示了热和功的辩证关系： 功可以全部转化为热而不留下其它变化，而热却不能全部转化为功而 不留下其它变化。热和功的转化是不可逆的，有方向的。 在一大桶水(特大)中摩擦石块 (W→Q) 理想气体的等温膨胀 (Q→W) 一、热力学第二定律的表述

身 热力学第二定林的表述 说明： 热力学第二定律是实验现象的总结。它不能被任何 方式加以证明，其正确性只能由实验事实来检验。 热力学第二定律的各种表述在本质上是等价的，由 一种表述的正确性可推出另外一种表述的正确性。 热力学第二定律的现代表述是卡诺的专著 "Reflexions on Motive Work of Fire”发表25年后由 Clausius和Kelvin给出的 上页 下页 回主目录 返回 2024年9月5日

2024年9月5日 说明： • 热力学第二定律是实验现象的总结。它不能被任何 方式加以证明，其正确性只能由实验事实来检验。 • 热力学第二定律的各种表述在本质上是等价的，由 一种表述的正确性可推出另外一种表述的正确性。 • 热力学第二定律的现代表述是卡诺的专著 “Reflexions on Motive Work of Fire” 发表 25 年后由 Clausius 和 Kelvin给出的 一、热力学第二定律的表述

之、 自发过崔和非自发过崔 气体向真空膨胀 高温物体传热给相接触的低温物体 ● 浓溶液的扩散 锌片投入硫酸铜溶液中的反应 电解水的反应 自发过程：无需外力帮助，任其自然，即可发生的过程 Gbbs的定义：凡是在理论上或实际上能够提供非 体积功的过程是自发的，必须由环境提供非体积功 才能发生的过程是非自发的。 上页 下页 回主目录 返国 2024年9月5日

2024年9月5日 二、自发过程和非自发过程 • 气体向真空膨胀 • 高温物体传热给相接触的低温物体 • 浓溶液的扩散 • 锌片投入硫酸铜溶液中的反应 • 电解水的反应 自发过程: 无需外力帮助,任其自然,即可发生的过程 Gibbs的定义:凡是在理论上或实际上能够提供非 体积功的过程是自发的,必须由环境提供非体积功 才能发生的过程是非自发的