2022年课件第六章热力学基础.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆第六章 热力学基础引言：热学的争论对象和两种争论方法1热学是关于温度有关的学问,与我们的日常生活,工农业生产以及各行各业有着亲密关系；热学是争论热运动的规律对物质宏观性质的影响,以及与物质其他运动形状之间的转化规律的学科；所谓热运动即组成宏观物体的大量微观粒子的一种永不停息的无规运动；2依据争论方法的不同,热学可分为两门学科,即热力学和统计 物理学；它们从不同角度争论热运动,二者相辅相成,彼此联系又互 相补充；3热力学是争论物质热运动的宏观理论；从基本试验定律动身,通过规律推理和数学演绎, 找出物质各种宏观性质的关系,

2、得出宏观过程进行的方向及过程的性质等方面的结论；具有高度的普适性与可靠性；其缺点是因不涉及物质的微观结构,而将物质视为连续体,故 不能说明物质宏观性质的涨落；4统计物理学是争论物质热运动的微观理论；从物质由大量微观 粒子组成这一基本领实动身, 运用统计方法, 把物质的宏观性质作为 大量微观粒子热运动的统计平均结果,找出宏观量与微观量的关系,进而说明物质的宏观性质； 在对物质微观模型进行简化假设后,应用 统计物理可求出详细物质的特性； 仍可应用到比热力学更为宽阔的领域,如说明涨落现象是争论非线性科学奠基石；是统计物理学的基础；5本章为热力学基础主要内容有：抱负气体物态方程；功、热量；热力学第肯定

3、律；等温顺绝热过程；第七章气体动理论就名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆第一节气体物态参量平稳态抱负气体物态方程一、状态参量热学系统状态的描述确定热学系统的宏观性质的量称为状态参量；常用的状态参量有四类：1几何参量（如：气体体积）2力学参量（如：气体压强）3化学参量（如：混合气体各化学组的质量和摩尔数等）4电磁参量（如：电场和磁场强度,电极化和磁化强度等）5热学参量（如：温度,熵等）【留意】假如在所争论的问题中既不涉及电磁性质又无须考虑与化学成分 有关的性质, 系统中又不发生化学反应, 就

4、不必引入电磁参量和化学 参量；此时只需温度、体积和压强就可确定系统的状态；二、 p、V、T 的单位1体积 V 物理意义：热学系统中的物质所能达到的空间范畴大小的量度；单位（ SI 制）：m3（立方米）,L、ml .2压强物理意义：作用于容器壁单位面积上的正压力的大小,pF单位：S在 SI 制中,压强的单位为帕斯卡,符号为 气压（ atm）,1atm=1.013 105Pa .3温度和温标温度为系统内物质冷热程度的量度；温标是温度的数值表示方法；Pa . 常用的单位有标准大热力学温标,记号： T,单位：开尔文,K；摄修斯温标,记号： t,单位：；两者关系：T273.15t或tT273. 15留意

5、：温度是热学中特有的物理量,它打算一系统是否与其他系统处于 热平稳；处于热平稳的各系统温度相同；温度是状态的函数,在实质上反映了组成系统大量微观粒子无规 就运动的猛烈程度； 试验说明, 将几个达到热平稳状态的系统分开之名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆后,并不会转变每个系统的热平稳状态；这说明,热接触只是为热平 衡的建立制造条件, 每个系统热平稳时的温度仅打算于系统内部大量 微观粒子无规运动的状态；三、系统与外界1热力学系统（简称系统）在给定范畴内,人们所争论的由大量微观粒子所组成的宏观客

6、体；本课程中主要争论气体系统；2系统的外界（简称外界）能够与所争论的热力学系统发生相互作用的其它物体；四、平稳态1热力学平稳态的概念 一个系统在不受外界影响的条件下,假如它的宏观性质不再随时 间变化,我们就说这个系统处于热力学平稳态；平稳态是系统宏观状态的一种特别情形；【摸索】（1）系统的宏观性质用什么描述？_* PVT*（2）外界对系统的影响可以通过那些途径？2热平稳态如图 6-1 所示, p-V 图pp1A_* A、Q* OV1V2V图 6-1 p-V 图p-V 图上的过程曲线上的一个点代表一个平稳态；【留意】（1）平稳态为一个抱负模型；（2）平稳态与稳恒态的区分, 稳恒态不随时间变化,但

7、由于有外名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆界的影响,故在系统内部存在能量流或粒子流；稳恒态是非平稳态；对平稳态的懂得应将“ 无外界影响” 与“ 不随时间变化” 同时考虑,缺一不行；（3）平稳态为热动平稳平稳态下,组成系统的微观粒子仍处于不停的无规运动之中,只是它们的统计平均成效不随时间变化,平稳,称之为热动平稳；五、抱负气体的物态方程1物态方程因此热力学平稳态是一种动态一个热力学系统的平稳态可由四种状态参量确定；平稳态下的热 力学系统存在一个状态函数温度； 温度与四种状态参量必定存在肯定

8、的关系；所谓状态方程就是温度与状态参量之间的函数关系式,此定 义适合于任何热力学系统 .状态方程在热力学中是通过大量实践总结来的；然而应用统计物 理学,原就上可依据物质的微观结构推导出来；2抱负气体（1）什么是抱负气体？同时满意三个气体定律和阿佛加德罗定律的气体；是一个抱负模 型；实际气体在温度不太低, 压强不太大的情形下可以近似为抱负气 体；（2）状态方程：pVmRT2RT除了 p、V、T 以外,其余各物M理量为：m,气体的质量； M,气体的 mol 质量； R,普适气体恒量,在 SI 制中, R=8.31J mol-1K-1.（3）方程的应用；确定物态参量；其次节 准静态过程 功 热量一、

9、准静态过程1热力学过程 当系统的状态随时间变化时,我们就说系统在经受一个热力学过 程,简称过程；推动活塞压缩汽缸内的气体时,气体的体积,密度,温度或压强名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆都将变化,在过程中的任意时刻,气体各部分的密度,压强,温度都 不完全相同；2非静态过程 明显过程的发生,系统往往由一个平稳状态到平稳受到破坏,再 达到一个新的平稳态； 从平稳态破坏到新平稳态建立所需的时间称为 弛豫时间,用 表示；实际发生的过程往往进行的较快,在新的平稳态达到之前系统又连续了下一步变化；这意

10、味着系统在过程中经受了一系列非平稳态, 这种过程为非静态过程； 作为中间态的非平稳态通 常不能用状态参量来描述；3准静态过程 一个过程,假如任意时刻的中间态都无限接近于一个平稳态,就此过程为准静态过程；明显,这种过程只有在进行的“无限缓慢”的条件下才可能实现； 对于实际过程就要求系统状态发生变化的特点 时间远远大于弛豫时间 才可近似看作准静态过程；明显作为准静态过程中间状态的平稳态,具有确定的状态参量值,对于简洁系统可用p-V 图上的一点来表示这个平稳态；系统的准静态变化过程可用 p-V 图上的一条曲线表示, 称之为过程曲线； 准静态过 程是一种抱负的极限, 但作为热力学的基础, 我们要第一着

11、重争论它；二、准静态过程中系统向外界所作的功1无摩擦准静态过程 特点是没有摩擦力,外界在准静态过程中对系统的作用力,可以 用系统本身的状态参量来表示；【例 1】 如图 6-2 所示,活塞与汽缸无摩擦, 当气体作准静态压 缩或膨胀时,外界的压强 p 必等于此时气体的压强 p,否就系统在有 限压差作用下,将失去平稳,称为非静态过程；如有摩擦力存在,虽然也可使过程进行的“ 无限缓慢”,但 pe p . 图 6-2 例 1 图2功的表达式 为简化问题,只考虑无摩擦准静态过程的功；当活塞移动微小位 移 dl 时,系统向外界所作的元功为名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 21 页精选学

12、习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆d Wp ead lp ed V.在无摩擦准静态过程中p ep：p-V 图上过程曲d Wpd V.系统体积由 V1 变为 V2,系统向外界所作的总功为：WV 2pd V.V 13功是过程量由积分意义可知,用（2）式求出功的大小等于线 p=pV下的面积；比较a , b 下的面积可知,功的数值不仅与初态和末态有关,而且仍依靠于所经受的中间状态, 功与过程的路径有关；所以功是过程量；三、热量（详细物理意义在热力学第肯定律中表达）1热传导 系统和外界存在温差时的能量传递方式；2热量 通过热传导过程系统和外界传递的能量；也是一个过程量

13、；3热量的单位 和能量单位相同,焦耳, J；第三节内能热力学第肯定律一、绝热功和系统的内能1绝热过程中功 假如一个系统经过一个过程,其状态的变化完全是由于机械的或 电磁的作用, 就称此过程为绝热过程； 在绝热过程中外界对系统所作 的功为绝热功；闻名的焦耳试验如图 6-2 所示：水盛在绝热壁包围的容器中,叶轮所作的机械功和电流所作的电 功（I 2RT）就是绝热功；焦耳试验结果说明：用各种不同的绝热过程使物体上升肯定的温度,所需的功在试验 误差范畴内是相等的；在热力学系统所经过的绝热过程（包括非静态的绝热过程）中,外界对系统所作的功仅取决于系统的初态和终态；2内能名师归纳总结 - - - - -

14、- -第 6 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆定义内能 E：任何一个热力学系统都存在一个称为内能的状态参数,当这个系统由平稳态1 经过任意绝热过程达到另一平稳态2 时,系统内能增加等于过程中系统对外界所作的功的负值,即：E 2 E 1 W,（1）3热量的定义如系统由初态 1 经一非绝热过程达到终态 2,在此过程中系统对外界所作的功的负值不再等于过程前后状态函数内能的变化 E 2 E 1,我们把二者之差定义为系统在过程中以热量 能量,即：Q 的形式从外界吸取的QE 2E 1WE 2E 1W,（2）在给出热量定义之后我们可以这样定义绝热过

15、程：如系统平稳态 的转变只靠机械功或电功来完成, 在系统状态转变的过程中不从外界 吸热,也不放热,我们称这种系统为绝热系统, 这种过程为绝热过程；【留意】（1）内能为状态函数,热量和功为过程函数；（2）肯定质量的抱负气体的内能仅与温度有关,即 E=ET）；实 E=EV , T）. 际气体的内能也仅仅由状态参量打算,二、热力学第肯定律1表述 由（ 2）式可得：Q E W,这就是热力学第肯定律；表述为：系统从外界吸取的热量, 一部分用来使系统的内能增加,一部分用来 对外界做功；2争论（1）本质：能量守恒定律；（2）正负号规定：系统向外界吸热时Q0,系统向外界放热时Q0；E , W 的正负号自己摸索

16、；（3）微分表达式 对于一个无限小准静态过程,热力学第肯定律可以表示为：名师归纳总结 QEW.（3）第 7 页,共 21 页（4） 对于只有体积功的气体系统,有：（4）QEV2pd V. V1（5）第一类永动机是不行以造成的；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆第四节抱负气体的等体和等压过程摩尔热容一、热容和摩尔热容一个系统温度上升dT 时,假如它吸取的热量为d Q,就系统的热容定义为比热CmcCdQ.dT.摩尔热容C.m【留意】MCMcm因热量与过程有关,故同一系统,在不同过程中的热容量有不同的值,有实际意义的是使热传递过程在

17、肯定条件下进行,因而有常用的定容热量与定压热容量；二、等体过程 等体摩尔热容1等体过程及其性质（1）概念 在系统状态变化过程中,气体系统的体积保持不变；（2）特点（a）在 p-V 图上,等体过程为一条平行于p 轴的直线；（b）气体对外界作的功为零,由热力学第肯定律可知：无限小等体过程QVd E.1）有限等体过程2等体摩尔热容CV,mQE.2）争论对象：质量为m 的抱负气体系统,经受一个等体过程,吸热dQV ,温升 dT,就：等体摩尔热容C v,mMd Q V,md T由（1）式可得：名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - -

18、 学而不思就惘,思而不学就殆C v , m M d Q V M E Vm d T m T .（3）试验证明：抱负气体的内能仅与温度有关,与体积无关；因此对抱负气体有：d E T , V M E V d T M E T d V M C V , m d Tm T m V m .（4）由（4）式,质量为 m 的抱负气体在一个等体过程中内能的增量为：m M E d EE E 2 E 1 Q C V , m T 2 T 1 C V , m CVM,m d T,或 d T .3. 几种气体的 C V , 的试验值三、等压过程 等压摩尔热容 Cp, m1抱负气体等压过程及其特点（1）p-V 图（2）无限小过

19、程中系统吸取的热量：QdEWmC V,md Tp dV,（5）M（3）有限过程系统吸热的热量：QEV 2pdVEpVmC V,mTpV,（6）V 1M2等压摩尔热容 Cp, m（1）定义Cp,mQ d TmpMQp,md TM（7）为等压摩尔热容；其大小等于温升中向外界吸取的热量；（2）Cp, 和C V, 的关系1mol 的抱负气体在等压过程中每单位将（5）代入（7）可得Cp,mC V,mMpdV,由抱负气体状态方程可mdTmpR,代入上式可得：dV得,在等压过程中,dTMCp,mC V,mR,（8）引入 g 表示定压热容与定容热容的比值,即名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,

20、共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆Cp,mC V , m .第五节 抱负气体的等温顺绝热过程一、等温过程1在 p-V 图上是一条双曲线；pO V图 6-3 等温线实际例子：水锅中上升的气泡；2特点（1） 内能不变,缘由是什么？（2）系统对外所作的功等于和热量系统从外界吸取的热量：Q=W,详细运算：系统从状态 A（p1 , V1 , T）等温变化到状态 B（p2、V2、T）过程中,系统对外所作的功为V 2 m V 2 m V 2 W V 1 p d VM V 1 R d TM RT lnV 1,（1）m p 1W RT lnp 1 V 1 P

21、 2 V 2,M p 2 . （2）二、绝热过程（ dQ=0）1由第肯定律推导功的表达式绝热过程：Q= 0,A W,用物理语言表述：绝热过程中系统内能的增加等于外界对系统所作的功；2内能的变化为名师归纳总结 EmCm,VT 2T 1.（3）第 10 页,共 21 页M- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆将抱负气体状态方程代入可得：EC m ,Vp 2 V 2p 1 V 1,（4）R留意上述争论适合于静态和非静态绝热过程；3准静态绝热过程（1）准静态绝热过程的过程方程 泊松公式pO V图 6-4 绝热过程考 虑 一 个 无 限 小

22、 的 准 静 态 过 程 , 气 体 对 外 界 所 作 的 元 功 为Wpd V,内能增量为dEmC md T,留意到绝热过程Q0,因此M由热力学第肯定律得mCm, Vd Tp dV0,d V（5）M而由抱负气体状态方程pVmRT,可得M（6）Vd TpdVmR d T.M由（ 5）解出 dT,代入（ 6）式可得：（7）C m,VV d pC m ,Vp d VRp d V,Cp,mdp留意到Cp,mC V,mR和C V,m,代入（ 7）式可得：Vp,在可以视为常数的条件下,两边积分可得pVconst,（8）这就是绝热过程的过程方程,也被称为泊松方程；对于肯定的抱负气体系统,可得V1Tcon

23、st,（9）或者名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆p1Tconst.（10）（2）准静态绝热过程功的运算除了借助第肯定律运算功外,对于准静态绝热过程仍可利用泊松公式运算如下：WV2p 1 V 1d Vp 1 V 11111p 1 V 1V 111p 2 V 2p 1 V 1,V 1V1V 2V 11V 21此式也可以由上面（ 4）式直接推出,请自己练习；比较一下：4绝热过程的应用Cm, VR1. 第六节循环过程卡诺循环一、循环过程1概念 历史上,热力学理论最初是在争论热机工作过程的基础上

24、进展起来的；在热机中被用来吸取热量并对外作功的物质叫工质；工质往往经受着循环过程,即经受一系列变化又回到初始状态；2图示p12O V图 6-5 循环过程如循环的每一阶段都是准静态过程,就此循环可用 p-V 图上的一 条闭合曲线表示；箭头表示过程进行的方向；3一般特点 工质在整个循环过程中对外作的净功等于曲线所包围的面积；名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆二、正循环和逆循环1沿顺时针方向进行的循环称为正循环或热循环；2正循环的特点 肯定质量的工质在一次循环过程中要从高温热源吸热 Q1,对外

25、作 净功 W,又向低温热源放出热量 Q2 . 而工质回到初态,内能不变；如热电厂中水的循环过程（示意如图） ,工质经一循环 W=Q1Q2 .有用上,用效率表示热机的效能以 表示,而且：W 1 | Q 2 | Q Q 1,（1）3沿反时针方向进行的循环称为逆循环或制冷循环；制冷设备；4致冷系数|Q2|Q 1|Q 2|.（2）W|Q 2三、卡诺循环1824 年卡诺（法国工程师 1796-1832）提出了一个能表达热机循 环基本特点的抱负循环；后人称之为卡诺循环；本节争论以抱负气体为工质的卡诺循环；由 个等温、两个绝热）组成；1卡诺热机p 1244 个准静态过程（两3名师归纳总结 OV1 V2V2V

26、3VV1第 13 页,共 21 页图 6-6 卡诺循环（1） 12：与温度为 T1 的高温热源接触, T1 不变,体积由膨胀到 V2,系统从热源吸取热量为：Q 1RT 1lnV 2,V 1- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆（2）23：绝热膨胀,体积由V2变到 V3,吸热为零；（3）34：与温度为 T2 的低温热源接触, T2 不变,体积由 V3 压缩到 V4,系统吸热为负值（系统放热） ：Q 2RT 2lnV 3,V4（4） 41：绝热压缩,体积由V4 变到 V1,吸热为零；在一次循环中,气体对外作净功为W=Q1+Q 2,WQ

27、 1Q 1Q 21|Q 2|1T 2lnV 3V 4Q 1Q 1T 1lnV 2V 1利用泊松方程不难证明,V3V 2V4V 1,因此；1T 2抱负气体卡诺循环的效率只与两热源的温度有关；T 12卡诺致冷机 卡诺循环的逆向循环反映了制冷机的工作原理,其能流图如右图6-7 所示；工质把从低温热源吸取的热量和外界对它所作的功以热量的形式传给高温热源,其结果可使低温热源的温度更低,达到制冷的目的；吸热越多,外界作功越少,说明制冷机效能越好；p 1243名师归纳总结 OV1 V2V2V3V2T 2,这是第 14 页,共 21 页图 6-7 卡诺致冷机T以抱负气体为工质的卡诺制冷循环的制冷系数为T 1在

28、 T1 和 T2两温度间工作的各种制冷机的制冷系数的最大值；【实例】冰箱、热泵- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆第七节热力学其次定律卡诺定理热力学第肯定律给出了各种形式的能量在相互转化过程中必需遵循的规律,但并未限定过程进行的方向；观看与试验说明,自然界中一切与热现象有关的宏观过程都是不行逆的,或者说是有方向性的；例如,热量可以从高温物体自动地传给低温物体,但是却不能从低温传到高温；对这类问题的说明需要一个独立于热力学第肯定律的新的 自然规律,即热力学其次定律；为此,第一介绍可逆过程和不行逆过 程的概念；一、可逆过程和不行逆过

29、程广义定义：假设所考虑的系统由一个状态动身经过某一过程达到另一状态,假如存在另一个 过程,它能使系统和外界完全复原 （即 系统回到原先状态, 同时原过程对外界引起的一切影响）就原先的过 程称为可逆过程； 反之,假如用任何曲折复杂的方法都不能使系统和 外界完全复员,就称为不行逆过程；狭义定义：一个给定的过程,如其每一步都能借外界条件的无穷 小变化而反向进行,就称此过程为可逆过程；卡诺循环是可逆循环；可逆传热的条件是：系统和外界温差无限小,即等温热传导；在热现象中,这只有在准静态和无摩擦的条件下才有可能；无摩 擦准静态过程是可逆的；可逆过程是一种抱负的极限,只能接近,绝不能真正达到；由于,实际过程

30、都是以有限的速度进行,且在其中包含摩擦,粘滞,电阻等 耗散因素,必定是不行逆的；体会和事实说明,自然界中真实存在的过程都 行的,都是不行逆的；例如：是按肯定方向进抱负气体绝热自由膨胀是不行逆的；在隔板被抽去的瞬时,气体 集合在左半部, 这是一种非平稳态, 此后气体将自动膨胀布满整个容 器；最终达到平稳态； 其反过程由平稳态回到非平稳态的过程不行能 自动发生；热传导过程是不行逆的；热量总是自动地由高温物体传向低温物 体,从而使两物体温度相同,达到热平稳；从未发觉其反过程,使两 物体温差增大；不行逆过程不是不能逆向进行,而是说当过程逆向进行时,逆过 程在外界留下的痕迹不能将原先正过程的痕迹完全排除

31、；名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆二、热力学的二定律不行逆过程的相互关联1热力学的二定律的表述 热力学其次定律是一条体会定律,因此有很多表达方法；最早提出并作为标准表述的是1850 年克劳修斯提出的克劳修斯表述和1851年开尔文提出的开尔文表述；（1）克劳修斯表述： 不行能把热量从低温物体传到高温物体而不 引起其他变化；与之相应的体会事实是,当两个不同温度的物体相互接触时,热 量将由高温物体向低温物体传递, 而不行能自发地由低温物体传到高 温物体；假如借助制冷机, 当然可以把热量由低温

32、传递到高温,但要 以外界作功为代价, 也就是引起了其他变化； 克氏表述指明热传导过 程是不行逆的；（2）开尔文表述： 不行能从单一热源吸取热量,使之完全变成有 用的功而不产生其他影响；与相应的体会事实是,功可以完全变热,但要把热完全变为功而 不产生其他影响是不行能的；如,利用热机,但实际中热机的循环除 了热变功外, 仍必定有肯定的热量从高温热源传给低温热源,即产生 了其它成效；热全部变为功的过程也是有的, 如,抱负气体等温膨胀；但在这一过程除了气体从单一热源吸热完全变为功外,仍引起了其它 变化,即过程终止时,气体的体积增大了；克氏表述指明热传导过程是不行逆的；开氏表述指明功变热的过 程是不行逆

33、的；卡诺定理（1）在两个给定（不同）温度的热源之间工作的两类热机,不行 逆热机的效率不行能大于可逆热机的效率；（2）在两个给定温度的热源之间工作的一切可逆热机,其效率相 等；由卡诺定理知：任意 arbitrary可逆卡诺热机的效率都等于以抱负名师归纳总结 气体为工质的卡诺热机的效率1T 2第 16 页,共 21 页T 1,亦即Q2T 2Q 1T 1.- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆第八节 熵 熵增加原理一、克劳修斯不等式在卡诺定理表达式中,采纳了争论热机时系统吸多少热或放多少 热的说法； 本节将统一用系统吸热表示, 放热可以

34、说成是吸的热量为 负（即回到第肯定律的商定） ,卡诺定理表 达式为：A1Q 2R1T 2,（1）Q 1T 1系统从热源 T1 吸热 Q1,从 T2吸热 Q2（” 对应不行逆过程；综合第肯定律和其次定律dQTd S,有：d Ud Qp dV.这就是热力学基本方程；TdSdUpd V.三、熵增加原理热力学其次定律的熵表述对于绝热过程 dQ = 0,由其次定律可得：d SQ0,意即,系T统经一绝热过程后,熵永不削减；假如过程是可逆的,就熵的数值不名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆变；假如过程是

35、不行逆的, 就熵的数值增加；这就是熵增加原理或第二定律的熵表述；争论：（1）孤立系统中所发生的过程必定是绝热的,系统的熵永不减小；故仍可表述为孤立（2 如系统是不绝热的,就可将系统和外界看作一复合系统,此 复合系统是绝热的,就有：dS复合=dS系统+dS外界；（3） 如系统经绝热过程后熵不变,就此过程是可逆的；如熵增加,就此过程是不行逆的；可判定过程的性质（4） 孤立系统内所发生的过程的方向就是熵增加的方向；可判定过程的方向四、熵变运算S 是状态函数；在给定的初态和终态之间,系统无论通过何种方 式变化（经可逆过程或不行逆过程） ,熵的转变量肯定相同；1可逆过程熵变的运算 当系统由初态 A 通过

36、一可逆过程 R 到达终态 B 时求熵变的方法,直接用S B S A A B T Q R .2不行逆过程熵变的运算（1）当系统由初态 A 通过一不行逆过程到达终态 B 时求熵变的 方法：（a）把熵作为状态参量的函数表达式推道出来,再将初终两态的 参量值代入,从而算出熵变；（b） 可设计一个连接同样初终两态的任意一个可逆过程 R,再 利用S BS ABQR,AT求得熵变；争论：（1）熵的增加是能量退化的量度；可用能的缺失或不行利用能的增加等于环境温度T0 与不行逆过程的熵的增量的乘积；即较（2）热源温度愈高它所输出的热能转变为功的潜力就愈大,高温度的热能有较高的品质； 当热量从高温热源不行逆的传到低温热源时,尽管能量在数量上守恒,但能量品质降低；名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆（3）一切不行逆过程实际上都是能量品质降低的过程,热力学第二定律供应了估量能量品质的方法；五、运算熵变的实例【例 2】 试求抱负气体的状态函数熵；【解】 依据 pV=nRT 和 dU=C v dT