导图社区 热力学第二定律
热力学第二定律思维导图,包括热力学的自发过程、热机相关、熵的定义、判据和计算,偏摩尔量与化学势等内容。
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热力学第二定律
六、亥姆霍兹,吉布斯函数
Helmholtz,Gibbs
亥姆霍兹函数
A=U-TS
物理意义:等温过程中,一个封闭系统所能做的最大功等于其亥姆霍兹自由能的减少
吉布斯函数
G=H-TS
物理意义:等温等压条件下,一个封闭系统所能做的最大非膨胀功等于其吉布斯自由能的减少
G=H-TS=U+PV-TS=A+PV
ΔA,ΔG计算
a. 微分式,dA=SdT-PdV dG=-SdT+VdP
b. pg,恒温,ΔtA=nRTln(P2/P1) ΔtG=nRTln(P2/P1) pg恒温可逆 ΔtA=ΔtG
c. 凝聚相恒温,ΔtA=0 ΔtG=V(P2-P1)
d. 可逆相变,ΔTPG=0
七、几个热力学函数方程
热力学基本方程
一阶偏导数
吉布斯-亥姆霍兹方程
麦克斯韦关系式
U,H,S对T的偏导数
其他偏导数关系
八、热力学第三定律
修正的普朗克说法
纯物质完美晶体0开时熵值为0
在温度趋近于热力学温度0K时的等温过程中,系统的熵值不变
能斯特热定理
五、热二本质、熵的意义
热二本质
在隔离系统中,比较有序的状态向比较无序的状态变化,是自发变化的方向
熵的意义
高低温,数量可同,质量不同
自发过程微观本质
混乱度增加
物理意义
混乱度量度
影响因素
a. T增V增P减。S增加
b. 同一物质g>l>s
c. 相同原子组成分子,原子数多S增
d. 同分异构体,对称性高S增
四、熵变的计算
等温过程
理想气体等温可逆变化
等温等压可逆
理想气体的等温等压混合过程
非等温过程
n一定,可逆等容,变温
n一定,可逆等压,变温
一定量理想气体由A到B
三、熵
熵的概念
任意可逆循环,用无限多小卡诺循环之和代替 dS=dQr/T
状态函数,广延性质
克劳修斯不等式
a. Q1/T1+Q2/T2≤0 =0,可逆循环 <0,不可逆循环
b. 任意循环∫dQ/T≤0 =0,可逆循环 <0,不可逆循环
c. 可逆热温商=ΔS 不可逆热温商<ΔS
熵增加原理
a. 将克劳修斯不等式应用于绝热过程δQ=0 , ΔS>0,熵增不可逆 ΔS=0,可逆过程熵不变
b. 将克劳修斯不等式应用于隔离系统δQ=0 , ΔS隔离>0,熵增不可逆 ΔS隔离=0,可逆过程熵不变
c.绝热过程,熵不会减少; 隔离系统,熵不会减少
熵判据
a. 隔离系统: ΔS隔离>0,不可逆,自发 ΔS隔离=0,可逆,平衡态
b. 非隔离系统:分别计算ΔS系+ΔS环=ΔS隔≥0
二、卡诺定理
1、可逆热机效率最大
2. ηI≤ηR
3. Q1/T1+Q2/T2≤0 =0,可逆循环 <0,不可逆循环
4.解决了过程的方向和限度 ΣQ/T=0可逆,<0不可逆
一、热二定律表述
自发过程表述
自发过程不可逆,热功转化不可逆
自发过程有方向性,有限度
热二定律表述
克劳修斯:热不能自动由低温到高温
开尔文:不可能由单一热源做功 而无其他变化(注意定律表述完整性)