物化第三单元 热力学第二定律

物化第三单元 热力学第二定律的思维导图，克劳修斯表述；热不能从低温物体传给高温物体而不产生其他变化。开尔文表述：不可逆从单一热源吸热使之全部对外做功而不产生其他变化。

物化第三单元 热力学第二定律

• 自发过程
  • 定义：一定条件下，无需外力影响就能自动发生的过程，其逆过程是非自发反应。隔离系统的不可逆过程是自发过程。
  • 判断
    • 吉布斯函数判断G=H-TS
      • G＜0，自发/不可逆；G=0平衡/可逆；G＞0逆反应自发
      • G的计算，标准摩尔生成吉布斯函数
    • 亥姆霍兹函数判断A=U-TS
      • 类似G
• 热机效率
  • η=-W/Q1 卡诺热机η=T1-T2/T1
  • 卡诺循环：恒温可逆膨胀-绝热可逆膨胀-恒温可逆压缩-绝热可逆压缩 推出热温熵——Q1/T1+Q2/T2=0
  • 卡诺定律：在两个不同温度的热源之间工作的所有热机，以可逆热机效率最大。推论：热机效率只与两个温源有关，温源相同，效率相同。T1越大，效率越大。
• 热力学第二定律
  • 克劳修斯表述；热不能从低温物体传给高温物体而不产生其他变化。开尔文表述：不可逆从单一热源吸热使之全部对外做功而不产生其他变化。
  • 数学表达式——克劳修斯不等式dS≥Q/T
• 熵
  • 定义式：dS=Qr/T
  • 物理意义：系统无序度的度量
  • 熵增原理：绝热过程熵不可能减少S2-S1≥0，＞0不可逆，＝0不可逆。
  • 熵变计算
    • 单纯PVT变化
      • 理想气体
      • 凝聚态物质
        • 恒容、恒压、非恒容恒压
    • 相变熵
      • 恒温恒压可逆相变、不可逆相变
    • 环境熵变
• 热力学第三定律
  • 表述：纯物质、完美晶体、0K时的熵为0
  • 标准摩尔反应熵的计算
• 热力学基本方程
  • dU=TdS-PdV,dH=TdS+VdP,dA=-SdT-PdV,dG=-SdT+VdP
  • 克拉佩龙方程：纯物质两相平衡时，平衡压力和平衡温度之间的关系
  • 克劳修斯-克拉佩龙方程：有气相平衡时，平衡压力与平衡温度关系