武汉理工大学理学院应用化学系：《物理化学》教学资源（PPT课件）第三章 热力学第二定律 The Second Law of Thermodynamics

物理化学 第三章 热力学第二定律 The Second law of thermodynamics 下页返回退出

第三章 热力学第二定律 The Second Law of Thermodynamics 物理化学

学习要求: ◆理解热力学第二定律的实质及其数学表达式。 ◆理解热力学函数熵(S)、 Helmholtz函数4)以及 Gibs函数(G)的概念和意义,并掌握它们改变量 的计算方法 ◆掌握热力学第三定律实质。 ◆根据条件,灵活应用AS、A和AG来判断过程 进行的方向与限度。 ◆掌握热力学函数之间的关系、热力学基本方程、 偏微商变换方法及特定条件下相应热力学关系式 的应用。 上页页返回退出

学习要求： 理解热力学第二定律的实质及其数学表达式。 理解热力学函数熵(S)、Helmholtz函数(A)以及 Gibbs函数(G)的概念和意义，并掌握它们改变量 的计算方法。 掌握热力学第三定律实质。 根据条件，灵活应用ΔS、ΔA 和 ΔG 来判断过程 进行的方向与限度。 掌握热力学函数之间的关系、热力学基本方程、 偏微商变换方法及特定条件下相应热力学关系式 的应用

热力学第一定律反映了过程的能量守恒 但不违背热力学第一定律的过程并非都能自 动进行。 功可以全部转化为热,而热转化为功则 有一定的限制,正是这种热功转换的限制,使 得物质状态的变化存在一定的方向和限度。热 力学第二定律就是通过热功转换的限制来研究 过程进行的方向和限度。 上页下页返回退出

热力学第一定律反映了过程的能量守恒， 但不违背热力学第一定律的过程并非都能自 动进行。 功可以全部转化为热，而热转化为功则 有一定的限制，正是这种热功转换的限制，使 得物质状态的变化存在一定的方向和限度。热 力学第二定律就是通过热功转换的限制来研究 过程进行的方向和限度

第三章热力学第二定律 53.1玉诺循环 §32热力学第二定律 §3.3熵,熵增原理 534单纯V变化熵变的计算 §3.5相变化的熵变 §36热力学第三定律和化学变化过程熵变的计算 §3.7亥姆霍兹函数和吉布斯函数 538热力学基本方程 §39克拉啊龙方程 §3.10吉布斯-亥姆霍兹方程和麦克斯韦关系式 上页下页返回退出

第三章 热力学第二定律 • §3.1 卡诺循环 • §3.2 热力学第二定律 • §3.3 熵，熵增原理 • §3.4 单纯pVT变化熵变的计算 • §3.5 相变化的熵变 • §3.6 热力学第三定律和化学变化过程熵变的计算 • §3.7 亥姆霍兹函数和吉布斯函数 • §3.8 热力学基本方程 • §3.9 克拉佩龙方程 • §3.10 吉布斯-亥姆霍兹方程和麦克斯韦关系式

§31卡诺循环 通过工质从高温热源吸热、向 高温热源 低温热源放热并对环境作功的 循环操作的机器称为热机 热机对环境所做的功与其从高 温热源吸收的热之比称为热机 效率,其符号为: IAAC w 21+o2 低温热源 上页下页返回退出

高温热源 低温热源 通过工质从高温热源吸热、向 低温热源放热并对环境作功的 循环操作的机器称为热机。 热机对环境所做的功与其从高 温热源吸收的热之比称为热机 效率，其符号为η： 1 1 2 1 Q Q Q Q W + η= − = §3.1 卡诺循环

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 高温热源了 吸收的热量,一部分通过理 想热机用来对外做功,另一 部分的热量放给低温热源 这种循环称为卡诺循环。 俄温热源刀 热机的能流囹 上页下页返回退出

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 ，另一 部分的热量放给低温热源。 这种循环称为卡诺循环 。 卡诺

(1)恒温可逆膨胀 M pdv=nRT, In(2/K) A(n1) B(p,V) 卡诺循环第一步 上页下页返回退出

⑴恒温可逆膨胀 ( ) 2 1 1 1 1 2 1 d ln / V V Q W p V nRT V V = − = =  卡诺循环第一步

(2)绝热可逆膨胀 2=0 W'=AU=nCy.m,-T) A(P11) B(p,v2) C(pa, v) 卡诺循环第二步 上页下页返回退出

（2）绝热可逆膨胀 , , Q W U nC T T =0 = = ( - )  V ,m 2 1 卡诺循环第二步

(3)恒温可逆压缩 Q2=-H W= pdy=nRT n(v /v) P1 B(p, V) D(P4,V4) 卡诺循环第三步 上页下页返回退出

（3）恒温可逆压缩 ( ) 4 3 2 2 2 4 3 d ln / V V Q W p V nRT V V = − = =  卡诺循环第三步

(4)绝热可逆压缩 0=0 W=AU=nCV(T-T) B(P22) (p, C(P3,73) 卡诺循环第四步 上页下页返回退出

（4）绝热可逆压缩 '' Q W U nC T T =0 = = ( - )  V ,m 1 2 卡诺循环第四步