高等教育出版社：《物理化学》课程电子教案（PPT课件）第二章 热力学第二定律

第二章热力学第二定律自发过程共同特征热力学第二定律卡诺定理普造态等数育十一 国求做城划雅材嫡的概念嫡变的计算物理化学简明教程炳的物理意义吉布斯函数G（第四版）热力学关系式服印不器英正带保州水等装△G的计算非平衡态热力学商等教商出版社高等教育出版社高等教育电子音像出版社

熵变的计算 熵的物理意义 吉布斯函数G 热力学关系式 熵的概念 热力学第二定律 ΔG的计算 非平衡态热力学 自发过程共同特征 卡诺定理 高等教育出版社 高等教育电子音像出版社

$ 2.1自发过程的共同特征在一定条件下，一化学变化或物理变化能不能自动发生？能进行到什么程度？这就是过程的方向、限度问题历史上曾有人试图用第一定律中的状态函数UH来判断过程的方向，其中比较著名的是“Thomson一Berthelot 规则”。其结论：凡是放热反应都能自动进行：而吸热反应均不能自动进行但研究结果发现，不少吸热反应仍能自动进行。高温下的水煤气反应C(s)+H,O(g)→>CO(g)+H2(g)就是一力学第一定律只能告诉人们一化学反应的能量效应，但不能解决化学变化的方向和限度问题2返回且录退出第二章热力学第二定律

第二章 热力学第二定律 返回目录 退出 2 §2.1 自发过程的共同特征 在一定条件下,一化学变化或物理变化能不能自 动发生? 能进行到什么程度? 这就是过程的方向、 限度问题。 历史上曾有人试图用第一定律中的状态函数U、 H来判断过程的方向，其中比较著名的是 “Thomson－ Berthelot 规则” 。其结论：凡是放热 反应都能自动进行；而吸热反应均不能自动进行。 但研究结果发现，不少吸热反应仍能自动进行。高 温下的水煤气反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)就 是一例热。力学第一定律只能告诉人们一化学反应的能 量效应，但不能解决化学变化的方向和限度问题

人类经验说明：自然界中一切变化都是有方向和限度的，且是自动发生的，称为“自发过程这些变化过程的决定因素是什么？决定因素方向限度如：热：温度温度均匀高温→低温电势电流：电势相同高电势→低电势压力气体：高压一→低压压力相同那么决定一切自发过程的方向和限度的共同因素是什么？这个共同因素既然能判断一切自发过程的方向和限度，自然也能判断化学反应的方向和限度。3退出返回且录第二草热力学第二定律

第二章 热力学第二定律 返回目录 退出 3 人类经验说明：自然界中一切变化都是有方向 和限度的，且是自动发生的，称为“自发过程” 如： 方向 限度 热： 高温低温 温度均匀 电流：高电势低电势 电势相同 气体：高压低压 压力相同 这些变化过程的决定因素是什么？ 决定因素 温度 电势 压力 那么决定一切自发过程的方向和限度的共同因 素是什么？这个共同因素既然能判断一切自发过程 的方向和限度，自然也能判断化学反应的方向和限 度

自发过程的共同特征1. 理想气体自由膨胀：O=W=△U=△H-0,△V>0要使系统恢复原状，可经定温压缩过程()r △U-0, △H-0, O=W+0,真空膨胀压缩P2 V Tp,ViTPIVIT结果环境失去功W，得到热O，环境是否能恢复原状，决定于热O能否全部转化为功W而不引起任何其它变化 ?退出返回且录第二草热力学第二定律

第二章 热力学第二定律 返回目录 退出 4 自发过程的共同特征 1. 理想气体自由膨胀: Q=W=U=H=0, V>0 结果环境失去功W，得到热Q，环境是否能恢 复原状，决定于热Q能否全部转化为功W而不引起 任何其它变化 ? 要使系统恢复原状，可经定温压缩过程 真 空 p1 V1 T p2 V2 T p1 V1 T ( )T U=0, H=0, Q=W0， 膨胀 压缩

2.热由高温物体传向低温物体高温热源TQ'=Q,+WQ=W?传热Q冷冻机做功W吸热Q低温热源T冷冻机做功后，系统（两个热源）恢复原状，结果环境失去功W，得到热O，环境是否能恢复原状，决定于热O能否全部转化为功W而不引起任何其它变化？5退出返回且录第二草热力学第二定律

第二章 热力学第二定律 返回目录 退出 5 2. 热由高温物体传向低温物体: 冷冻机做功后，系统(两个热源)恢复原状，. 结果环境失去功W，得到热Q，环境是否能 恢复原状，决定于热Q能否全部转化为功W而不 引起任何其它变化 ? 低温热源T1 高温热源T2 传热Q1 吸热Q1 做功W Q´=Q1+W Q=W? 冷冻机

3. 化学反应: Cd(s)+PbCl2(ag)CdCl2(aq)+Pb(s)电解使反应逆向进行，系统恢复原状，隔膜PbCl2溶液CdCl溶液结果环境失去功W，得到热O，环境是否能恢复原状，决定于热O能否全部转化为功W而不引起任何其它变化？6退出返回且录第二章热力学第二定律

第二章 热力学第二定律 返回目录 退出 6 3. 化学反应: Cd(s)+PbCl2(aq)CdCl2(aq)+Pb(s) 电解使反应逆向进 行，系统恢复原状，. 结果环境失去功W，得到热Q，环境是否能 恢复原状，决定于热Q能否全部转化为功W而不 引起任何其它变化 ? 隔膜 PbCl CdCl2溶液 2溶液 A V Pb 阳 Cd 阴

人类经验总结：“功可以自发地全部变为热，但热不可能全部变为功，而不留任何其它变化”一切自发过程都是不可逆过程而且它们的不可逆性均可归结为热功转换过程的不可逆性，因此,他们的方向性都可用热功转化过程的方向性来表达退出返回且录第二草热力学第二定律

第二章 热力学第二定律 返回目录 退出 7 人类经验总结： “功可以自发地全部变为热，但热不可能 全部变为功，而不留任何其它变化” 。 一切自发过程都是不可逆过程, 而且它们 的不可逆性均可归结为热功转换过程的不可逆 性, 因此,他们的方向性都可用热功转化过程 的方向性来表达

$ 2.2热力学第二定律的经典表述19世纪初，资本主义工业生产已经很发达，迫切需要解决动力问题。当时人们已经认识到能量守恒原理，试图制造第一类永动机已宣告失败，然而人价们也认失败识到能量是可以转换的。于是，人们就想到空气和大海都含有大量的能量，应该是取之不尽的。有人计算若从大海中取热做功，使大海温度下降1℃，其能量可供全世界使用100年。于是人们围绕这一设想，设计种种机器8退出返回且录第二草热力学第二定律

第二章 热力学第二定律 返回目录 退出 8 §2.2 热力学第二定律的经典表述 19世纪初,资本主义工业生产已经 很发达,迫切需要解决动力问题。当时人 们已经认识到能量守恒原理,试图制造第 一类永动机已宣告失败，然而人们也认 识到能量是可以转换的。于是，人们就 想到空气和大海都含有大量的能量，应 该是取之不尽的。有人计算若从大海中 取热做功，使大海温度下降1℃，其能量 可供全世界使用100年。 于是人们围绕这一设想，设计种种机器: 失败

热力学第二定律的提出这个问题的实质可归结为热只能从高温物体自动传向低温物体没有温差就取不出热来（即从单一热源吸热）。返回且录退出第二章热力学第二定律

第二章 热力学第二定律 返回目录 退出 9 热力学第二定律的提出 这个问题的实质可归结为热只 能从高温物体自动传向低温物体， 没有温差就取不出热来(即从单一 热源吸热)

热力学第二定律的经典表述Kelvin和Plank总结这一经验来表述热力学第二定律：“不可能设计成这样一种机器，这LordKelvin种机器能循环不断地工作，它仅仅从单一热源吸热变为功而没有任何其它变化。”上述这种机器称为第二类永动机。PlankMax10退出返回且录第二章热力学第二定律

第二章 热力学第二定律 返回目录 退出 10 热力学第二定律的经典表述 Kelvin 和 Plank总结这一经验来 表述热力学第二定律： “不可能设计成这样一种机器，这 种机器能循环不断地工作，它仅仅 从单一热源吸热变为功而没有任何 其它变化。 ”上述这种机器称为第 二类永动机。 “不可能设计成这样一种机器，这 种机器能循环不断地工作，它仅仅 从单一热源吸热变为功而没有任何 其它变化。