热力学第二定律

这是一篇热力学第二定律脑图，有自发过程的特征、热力学基本方程、自由能函数和自由能判据、熵变的计算等内容，可以收藏下。

热力学第二定律

• 自发过程特征
  • 自发过程具有确定的方向和限度
  • 自发过程具有不可逆性
  • 自发过程具有做功的能力
• 热力学第二定律的典型表述
  • Kelvin表述：由单一热源吸热使之全部转化为功，而不引起其他变化是不可能的
  • Clausius表述：不可能把热从低温物体传向高温物体，而不引起其他的变化
• Carnot原理
  • 工作于俩个相同高、低温热源之间的所有热机
    • 热机效率η，以可逆热机的效率最大
    • 可逆热机的效率相同且与工作物质无关：ηR＝（T2-T1）/T2
    • （Q1+Q2）/Q2≤（T2-T1）/T2
• 状态函数：熵
  • 任意可逆循环的热温商
    • 任意可逆循环的热温商的加和等于零，或它的环程积分等于零
  • dS＝（δQ/T）R
  • 系统由状态A经不可逆过程达状态B的热温商之和，总是小于系统的△S
  • 绝热封闭体系（孤立体系）
    • 由于热温商等于零，所以有△S绝热≥0
• 熵变的计算
  • 理想气体等温可逆过程
    • △S＝nRT lnV2/V1＝nRT ln p1/p2
  • 等温等压可逆相变过程
    • △S＝（△H/T）相变
  • 变温过程熵变的计算
    • 绝热可逆过程
      • dS＝0
    • 等压变温过程
      • △S＝nC p，mlnT2/T1
    • 等容变温过程
      • △S＝nC v，m lnT2/T1
  • 理想气体简变
    • △S＝nC v，m lnT2/T1+nR lnV2/V1
    • △S＝nC p，m lnT2/T1+nR lnp1/p2
  • 不可逆相变过程
    • 设计可逆途径
  • 理想气体的等温混合过程，符合分体积定律
    • △mixS＝-R∑nB ln xB
  • 没有相变的两个恒温大热源之间的热传导
    • △S＝Q（1/T2-1/T1）
  • 没有相变的俩个变温物体之间的热传导
    • 首先要求出终态温度T
      • T＝（C1T1+C2T2）/（C1+C2）
    • △S＝C1lnT/T1+C2lnT/T2
• 自由能函数和自由能判据
  • Gibbs自由能
    • G≡H-TS
    • dGT，P≤δW'
  • Helmholtz自由能
    • A≡U-TS
    • dAT，V≤δW
• 热力学基本方程
  • 只作体积功封闭系统的可逆过程
    • dU＝Tds-PdV
  • 推得
    • dH＝Tds+VdP
    • dG＝-SdT+Vdp
    • dA＝-SdT-PdV