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热力学第二定律:包含(1)热力学第二定律是经验定律,不能通过数学逻辑证明,但由它出发推演出的无数结论,无一与事实相违背,其正确性是毋庸置的。等等
编辑于2022-05-30 12:29:35热力学第二定律
文字表述
经典表述
Clausis表述
Kelvin表述
说明
(1)热力学第二定律是经验定律,不能通过数学逻辑证明,但由它出发推演出的无数结论,无一与事实相违背,其正确性是毋庸置的。
(2)Clausius说法强调了无功致冷机β=α是不可能存在的;Kelvin说法强调了y=100%热机是不可能存在的。
(3)二者都强调了某种变化发生时“不引起其它变化”。
(4)两种说法完全等价 如果违反Clausius说法:假设热能自动从低温传向高温,则工作于两个热源间的热机,总的结果相当于从单一热源吸热而全部转变为功,这就违背了Kelvin说法。 如果违反Kelvin说法:若存在从单一热源吸热而全部转变为功的永动机,可通过该热机从低温热源吸热,再将功全部转化为高温热源的热,总结实现了热由低温向高温的自动传递,这就违反了Clausius说法。
(5)热力学第二定律关于某过程能或不能发生的断言是肯定的,这种肯定仅指发生的可能性。
(6)一切自发过程都可归结为“热功转换”问题。但是,用热力学第二定律判断变化方向太抽象,且不能指出一个自发变化要进行到何种程度为止。
能否找到一个像U和H这样的状态函数,通过计算始末态之间变化值,即可判断变化的方向和限度。
数字表达
卡诺循环和卡诺定理
卡诺循环
等温可逆膨胀 绝热可逆膨胀 等温可逆压缩 绝热可逆压缩
概要
卡诺热机效率
卡诺定理的意义
(1)指出热机效率的极限值,为提高热机效率指明了方向。 (2)引入了一个不等号η≤ηR,解决了变化的的方向和限度问题,由此建立了熵函数、Clausius不等式、熵增原理。
概要
热力学第二定律本质
熵和能量退降
能量的总值虽然不变但由于熵值增加系统中能量的一部分却丧失了做功的能力,这就是能量的“退降”。退降的程度与熵的增加成正比
一切不可逆过程都是像混乱度增加的方向进行,而熵函数则可以作为系统混乱度的一种量度。这就是认为学第二定律所阐明的不可逆过程的本质
在隔离系统中,由比较有秩序的状态像比较无秩序的状态变化,是自发变化的方向,这就是热力学第二定律的本质
熵的概念
熵函数S的导出与说明
熵是系统的状态函数,是广度量,宏观量,具有状态函数的全部特征a)是状态的单值函数。 变化值只与始末态有关 具有全微分性质 具有加和性熵具有明确的物理意义,是系统混乱度和无序性的表征。 系统熵值是客观存在的,但绝对值无法求得。 熵变要用可逆过程的热温商进行计算。
熵增原理
绝热系统
隔离系统
热机效率
子主题
变化的方向和限度问题