2021-2022学年高二物理竞赛课件：热力学第二定律(共130张PPT).pptx

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1、热力学第二定律热力学第二定律第五节第五节 一、热力学第二定律的表述一、热力学第二定律的表述 第一定律指出不可能制造成功效率大于第一定律指出不可能制造成功效率大于一的热机。一的热机。一、热力学第二定律的表述一、热力学第二定律的表述 第一定律指出不可能制造成功效率大于第一定律指出不可能制造成功效率大于一的热机。一的热机。问题：问题：能否制造成功效率等于一的热机能否制造成功效率等于一的热机？(也就是热将全部变功的热机也就是热将全部变功的热机)一、热力学第二定律的表述一、热力学第二定律的表述 第一定律指出不可能制造成功效率大于第一定律指出不可能制造成功效率大于一的热机。一的热机。问题：问题：能否制造成

2、功效率等于一的热机能否制造成功效率等于一的热机？(也就是热将全部变功的热机也就是热将全部变功的热机)功是否可以全部变为热？功是否可以全部变为热？一、热力学第二定律的表述一、热力学第二定律的表述 第一定律指出不可能制造成功效率大于第一定律指出不可能制造成功效率大于一的热机。一的热机。问题：问题：能否制造成功效率等于一的热机能否制造成功效率等于一的热机？(也就是热将全部变功的热机也就是热将全部变功的热机)功是否可以全部变为热？功是否可以全部变为热？可以。可以。一、热力学第二定律的表述一、热力学第二定律的表述 第一定律指出不可能制造成功效率大于第一定律指出不可能制造成功效率大于一的热机。一的热机。问

3、题：问题：能否制造成功效率等于一的热机能否制造成功效率等于一的热机？(也就是热将全部变功的热机也就是热将全部变功的热机)功是否可以全部变为热？功是否可以全部变为热？热是否可以全部变为功？热是否可以全部变为功？可以。可以。一、热力学第二定律的表述一、热力学第二定律的表述 第一定律指出不可能制造成功效率大于第一定律指出不可能制造成功效率大于一的热机。一的热机。问题：问题：能否制造成功效率等于一的热机能否制造成功效率等于一的热机？(也就是热将全部变功的热机也就是热将全部变功的热机)功是否可以全部变为热？功是否可以全部变为热？热是否可以全部变为功？热是否可以全部变为功？可以。可以。有条件。有条件。一、

4、热力学第二定律的表述一、热力学第二定律的表述 第一定律指出不可能制造成功效率大于第一定律指出不可能制造成功效率大于一的热机。一的热机。问题：问题：能否制造成功效率等于一的热机能否制造成功效率等于一的热机？(也就是热将全部变功的热机也就是热将全部变功的热机)功是否可以全部变为热？功是否可以全部变为热？热是否可以全部变为功？热是否可以全部变为功？热力学第二定律的热力学第二定律的开耳芬开耳芬(Kelven)叙述：叙述：可以。可以。有条件。有条件。一、热力学第二定律的表述一、热力学第二定律的表述 第一定律指出不可能制造成功效率大于第一定律指出不可能制造成功效率大于一的热机。一的热机。问题：问题：能否制

5、造成功效率等于一的热机能否制造成功效率等于一的热机(也就是热将全部变功的热机也就是热将全部变功的热机)功是否可以全部变为热功是否可以全部变为热？热是否可以全部变为功？热是否可以全部变为功？热力学第二定律的热力学第二定律的开耳芬开耳芬(Kelven)叙述：叙述：不可能制造成功一种不可能制造成功一种循环动作循环动作的机器，的机器，它只从它只从单一单一热源吸热使之热源吸热使之全部全部变为功而对外变为功而对外界不发生任何影响。界不发生任何影响。可以。可以。有条件。有条件。？一、热力学第二定律的表述一、热力学第二定律的表述 热力学第二定律的热力学第二定律的克劳修斯克劳修斯(Clausius)叙述：叙述：

6、热量不可能热量不可能自动地自动地从低温热源传给高从低温热源传给高温热源。温热源。热量热量直接直接从低温物体传到高温物体是不从低温物体传到高温物体是不可能的。但借助于某种循环动作的机器可能的。但借助于某种循环动作的机器（致冷机）可使热量（致冷机）可使热量间接间接从低温物体传到从低温物体传到高温物体。但此时外界必须作功，即外界高温物体。但此时外界必须作功，即外界发生变化。因此这就不是热量发生变化。因此这就不是热量自动地自动地从低从低温热源传给高温热源。温热源传给高温热源。自动的含义：自动的含义：违背了克劳修斯叙述也违背了克劳修斯叙述也就是违背了开耳芬叙述就是违背了开耳芬叙述TT12QQ22ETT1

7、22QQQQ11222A=QQEB违背了克劳修斯叙述也违背了克劳修斯叙述也就是违背了开耳芬叙述就是违背了开耳芬叙述违背了开耳芬叙述也就违背了开耳芬叙述也就是违背了克劳修斯叙述是违背了克劳修斯叙述TT112QQ1122QQA=QCD+热力学第二定律反映自然界过程进行的热力学第二定律反映自然界过程进行的方向和条件的一个规律，即方向和条件的一个规律，即过程的方向性过程的方向性。热力学第二定律反映自然界过程进行的热力学第二定律反映自然界过程进行的方向和条件的一个规律，即方向和条件的一个规律，即过程的方向性过程的方向性。热力学中把热力学中把功功和和热量热量传递方式加以区别传递方式加以区别就是因为就是因为

8、热量具有只能自动从高温物体传向热量具有只能自动从高温物体传向低温物体的方向性。低温物体的方向性。热力学第二定律反映自然界过程进行的热力学第二定律反映自然界过程进行的方向和条件的一个规律，即方向和条件的一个规律，即过程的方向性过程的方向性。热力学中把热力学中把功功和和热量热量传递方式加以区别传递方式加以区别就是因为就是因为热量具有只能自动从高温物体传向热量具有只能自动从高温物体传向低温物体的方向性。低温物体的方向性。任何一种不可逆过程的说法，都可作为任何一种不可逆过程的说法，都可作为热力学第二定律的一种表述，它们都是热力学第二定律的一种表述，它们都是等价等价的的 第一定律说明在任何过程中能量必须

9、守恒第一定律说明在任何过程中能量必须守恒第二定律却说明并非所有能量守恒的过程均能第二定律却说明并非所有能量守恒的过程均能实现。实现。自然界一切自发过程进行的方向和条件自然界一切自发过程进行的方向和条件（可逆与不可逆）是第二定律研究的内容。（可逆与不可逆）是第二定律研究的内容。第二定律指出自然界中出现的过程是有方第二定律指出自然界中出现的过程是有方向性的，某些方向的过程可以实现，而另一方向性的，某些方向的过程可以实现，而另一方向的过程则不能实现。在热力学中，第二定律向的过程则不能实现。在热力学中，第二定律和第一定律相辅相成，缺一不可。和第一定律相辅相成，缺一不可。两定律的区别与联系：两定律的区别

10、与联系：二、克劳修斯等式克劳修斯等式 根据热力学第二定律，一切与热现象有根据热力学第二定律，一切与热现象有关的实际过程都是不可逆的。关的实际过程都是不可逆的。二、克劳修斯等式克劳修斯等式 根据热力学第二定律，一切与热现象有根据热力学第二定律，一切与热现象有关的实际过程都是不可逆的。关的实际过程都是不可逆的。高温物体能自动地将热量传给低温物体，高温物体能自动地将热量传给低温物体，二、克劳修斯等式克劳修斯等式 根据热力学第二定律，一切与热现象有根据热力学第二定律，一切与热现象有关的实际过程都是不可逆的。关的实际过程都是不可逆的。高温物体能自动地将热量传给低温物体，高温物体能自动地将热量传给低温物体

11、，但低温物体不能自动地将热量传给高温物体。但低温物体不能自动地将热量传给高温物体。二、克劳修斯等式克劳修斯等式 根据热力学第二定律，一切与热现象有根据热力学第二定律，一切与热现象有关的实际过程都是不可逆的。关的实际过程都是不可逆的。高温物体能自动地将热量传给低温物体，高温物体能自动地将热量传给低温物体，但低温物体不能自动地将热量传给高温物体。但低温物体不能自动地将热量传给高温物体。气体能自动地向真空膨胀，气体能自动地向真空膨胀，二、克劳修斯等式克劳修斯等式 根据热力学第二定律，一切与热现象有根据热力学第二定律，一切与热现象有关的实际过程都是不可逆的。关的实际过程都是不可逆的。高温物体能自动地将

12、热量传给低温物体，高温物体能自动地将热量传给低温物体，但低温物体不能自动地将热量传给高温物体。但低温物体不能自动地将热量传给高温物体。气体能自动地向真空膨胀，但气体不能气体能自动地向真空膨胀，但气体不能自动收缩。自动收缩。二、克劳修斯等式克劳修斯等式 根据热力学第二定律，一切与热现象有根据热力学第二定律，一切与热现象有关的实际过程都是不可逆的。关的实际过程都是不可逆的。高温物体能自动地将热量传给低温物体，高温物体能自动地将热量传给低温物体，但低温物体不能自动地将热量传给高温物体。但低温物体不能自动地将热量传给高温物体。气体能自动地向真空膨胀，但气体不能气体能自动地向真空膨胀，但气体不能自动收缩

13、。自动收缩。以上事实表明热力学过程进行具有方向以上事实表明热力学过程进行具有方向性。性。二、克劳修斯等式克劳修斯等式 根据热力学第二定律，一切与热现象有根据热力学第二定律，一切与热现象有关的实际过程都是不可逆的。关的实际过程都是不可逆的。高温物体能自动地将热量传给低温物体，高温物体能自动地将热量传给低温物体，但低温物体不能自动地将热量传给高温物体。但低温物体不能自动地将热量传给高温物体。气体能自动地向真空膨胀，但气体不能气体能自动地向真空膨胀，但气体不能自动收缩。自动收缩。以上事实表明热力学过程进行具有方向以上事实表明热力学过程进行具有方向性。性。热力学过程的初态和终态之间存在重大热力学过程的

14、初态和终态之间存在重大性质的差别。性质的差别。二、克劳修斯等式克劳修斯等式 根据热力学第二定律，一切与热现象有根据热力学第二定律，一切与热现象有关的实际过程都是不可逆的。关的实际过程都是不可逆的。高温物体能自动地将热量传给低温物体，高温物体能自动地将热量传给低温物体，但低温物体不能自动地将热量传给高温物体。但低温物体不能自动地将热量传给高温物体。气体能自动地向真空膨胀，但气体不能气体能自动地向真空膨胀，但气体不能自动收缩。自动收缩。以上事实表明热力学过程进行具有方向以上事实表明热力学过程进行具有方向性。性。热力学过程的初态和终态之间存在重大热力学过程的初态和终态之间存在重大性质的差别。性质的差

15、别。系统的这种性质可以用一个物系统的这种性质可以用一个物理量理量二、克劳修斯等式克劳修斯等式 二、克劳修斯等式克劳修斯等式 根据热力学第二定律，一切与热现象有根据热力学第二定律，一切与热现象有关的实际过程都是不可逆的。关的实际过程都是不可逆的。高温物体能自动地将热量传给低温物体，高温物体能自动地将热量传给低温物体，但低温物体不能自动地将热量传给高温物体。但低温物体不能自动地将热量传给高温物体。气体能自动地向真空膨胀，但气体不能气体能自动地向真空膨胀，但气体不能自动收缩。自动收缩。以上事实表明热力学过程进行具有方向以上事实表明热力学过程进行具有方向性。性。热力学过程的初态和终态之间存在重大热力学

16、过程的初态和终态之间存在重大性质的差别。性质的差别。系统的这种性质可以用一个物系统的这种性质可以用一个物理量理量态函数态函数熵熵 来描写。来描写。卡诺热机的效率为：卡诺热机的效率为：Q卡诺热机的效率为：卡诺热机的效率为：=1Q2Q1Q卡诺热机的效率为：卡诺热机的效率为：=1Q2Q1T1T2T1Q0卡诺热机的效率为：卡诺热机的效率为：=1Q2Q1T1T2T1Q=1T1Q2T2Q0卡诺热机的效率为：卡诺热机的效率为：=1Q2Q1T1T2T1Q=1T1Q2T2如果热量仍用代数量来表示，则上式可写为：如果热量仍用代数量来表示，则上式可写为：Q0卡诺热机的效率为：卡诺热机的效率为：=1Q2Q1T1T2T

17、1Q=1T1Q2T2如果热量仍用代数量来表示，则上式可写为：如果热量仍用代数量来表示，则上式可写为：0Q=1T1Q2T2+Q0卡诺热机的效率为：卡诺热机的效率为：=1Q2Q1T1T2T1Q=1T1Q2T2如果热量仍用代数量来表示，则上式可写为：如果热量仍用代数量来表示，则上式可写为：0Q=1T1Q2T2+此式的意义是此式的意义是在卡诺循环中量在卡诺循环中量QT的总和等的总和等于零于零。对于任意一个可逆循环可以看作为由无对于任意一个可逆循环可以看作为由无数个卡诺循环组成，数个卡诺循环组成，PVO 对于任意一个可逆循环可以看作为由无对于任意一个可逆循环可以看作为由无数个卡诺循环组成，数个卡诺循环组

18、成，PVO 对于任意一个可逆循环可以看作为由无对于任意一个可逆循环可以看作为由无数个卡诺循环组成，数个卡诺循环组成，PVO 对于任意一个可逆循环可以看作为由无对于任意一个可逆循环可以看作为由无数个卡诺循环组成，数个卡诺循环组成，PVO 对于任意一个可逆循环可以看作为由无对于任意一个可逆循环可以看作为由无数个卡诺循环组成，数个卡诺循环组成，PVO 对于任意一个可逆循环可以看作为由无对于任意一个可逆循环可以看作为由无数个卡诺循环组成，数个卡诺循环组成，PVO 对于任意一个可逆循环可以看作为由无对于任意一个可逆循环可以看作为由无数个卡诺循环组成，数个卡诺循环组成，PVO 对于任意一个可逆循环可以看作

19、为由无对于任意一个可逆循环可以看作为由无数个卡诺循环组成，数个卡诺循环组成，PVO 对于任意一个可逆循环可以看作为由无对于任意一个可逆循环可以看作为由无数个卡诺循环组成，数个卡诺循环组成，PVOPV 对于任意一个可逆循环可以看作为由无对于任意一个可逆循环可以看作为由无数个卡诺循环组成，数个卡诺循环组成，O 对于任意一个可逆循环可以看作为由无对于任意一个可逆循环可以看作为由无数个卡诺循环组成，数个卡诺循环组成，PV绝热线绝热线等温线等温线O 对于任意一个可逆循环可以看作为由无对于任意一个可逆循环可以看作为由无数个卡诺循环组成，相邻两个卡诺循环的绝数个卡诺循环组成，相邻两个卡诺循环的绝热过程曲线重

20、合，热过程曲线重合，PV绝热线绝热线等温线等温线O 对于任意一个可逆循环可以看作为由无对于任意一个可逆循环可以看作为由无数个卡诺循环组成，相邻两个卡诺循环的绝数个卡诺循环组成，相邻两个卡诺循环的绝热过程曲线重合，方向相反，热过程曲线重合，方向相反，PV绝热线绝热线等温线等温线O 对于任意一个可逆循环可以看作为由无对于任意一个可逆循环可以看作为由无数个卡诺循环组成，相邻两个卡诺循环的绝数个卡诺循环组成，相邻两个卡诺循环的绝热过程曲线重合，方向相反，互相抵消。热过程曲线重合，方向相反，互相抵消。PV绝热线绝热线等温线等温线O 对于任意一个可逆循环可以看作为由无对于任意一个可逆循环可以看作为由无数个

21、卡诺循环组成，相邻两个卡诺循环的绝数个卡诺循环组成，相邻两个卡诺循环的绝热过程曲线重合，方向相反，互相抵消。热过程曲线重合，方向相反，互相抵消。当卡诺循环数无限增加时，当卡诺循环数无限增加时，PV绝热线绝热线等温线等温线O 对于任意一个可逆循环可以看作为由无对于任意一个可逆循环可以看作为由无数个卡诺循环组成，相邻两个卡诺循环的绝数个卡诺循环组成，相邻两个卡诺循环的绝热过程曲线重合，方向相反，互相抵消。热过程曲线重合，方向相反，互相抵消。当卡诺循环数无限增加时，锯齿形过程当卡诺循环数无限增加时，锯齿形过程曲线无限接近于用曲线无限接近于用红色线红色线表示表示的可逆循环。的可逆循环。PV绝热线绝热线

22、等温线等温线OdQ1T1dQ2T2对于每一个卡诺循环有：对于每一个卡诺循环有：d对于每一个卡诺循环有：对于每一个卡诺循环有：0=1T12T2+dQQd对于每一个卡诺循环有：对于每一个卡诺循环有：0=1T12T2+d对于整个卡诺循环有：对于整个卡诺循环有：QQd对于每一个卡诺循环有：对于每一个卡诺循环有：0=1T12T2+d对于整个卡诺循环有：对于整个卡诺循环有：Td0=QQQd对于每一个卡诺循环有：对于每一个卡诺循环有：0=1T12T2+d对于整个卡诺循环有：对于整个卡诺循环有：Td0=PVab1201ab12设系统经历设系统经历的可逆循环的可逆循环QQQd对于每一个卡诺循环有：对于每一个卡诺

23、循环有：0=1T12T2+d对于整个卡诺循环有：对于整个卡诺循环有：Td0=PVab1201ab12设系统经历设系统经历的可逆循环的可逆循环TdTdTd+1a 22b1=QQQQQQ可逆可逆d对于每一个卡诺循环有：对于每一个卡诺循环有：0=1T12T2+d对于整个卡诺循环有：对于整个卡诺循环有：Td0=PVab1201ab12设系统经历设系统经历的可逆循环的可逆循环TdTdTd+1a 22b1=0=QQQQQQ可逆可逆d对于每一个卡诺循环有：对于每一个卡诺循环有：0=1T12T2+d对于整个卡诺循环有：对于整个卡诺循环有：Td0=PVab1201ab12设系统经历设系统经历的可逆循环的可逆循环

24、TdTdTd+1a 22b1=0=因为过程是可逆的，所以因为过程是可逆的，所以QQQQQQ可逆可逆d对于每一个卡诺循环有：对于每一个卡诺循环有：0Q=1T1Q2T2+d对于整个卡诺循环有：对于整个卡诺循环有：QTd0=PVab1201ab12设系统经历设系统经历的可逆循环的可逆循环QTdQTdQTd+1a 22b1=0=因为过程是可逆的，所以因为过程是可逆的，所以QTd2b1=QTd1b2可逆可逆QTdQTdQTd+1a 22b1=0=(1)TdTdTd+1a 22b1=0=QTd2b1=QTd1b 2(1)(2)QQQTdTdTd+1a 22b1=0=Td2b1=Td1b 2(1)(2)(1

25、)(2)代入代入得：得：QQQQQTdTdTd+1a 22b1=0=Td2b1=Td1b 2(1)(2)(1)(2)代入代入得：得：QTd1a 2=QTd1b 2QQQQQTdTdTd+1a 22b1=0=Td2b1=Td1b 2(1)(2)(1)(2)代入代入得：得：Td1a 2=Td1b 2此式表明，对于一个可逆过程此式表明，对于一个可逆过程QdT只决定于只决定于系统的始末状态，系统的始末状态，QQQQQQQTdTdTd+1a 22b1=0=Td2b1=Td1b 2(1)(2)(1)(2)代入代入得：得：Td1a 2=Td1b 2此式表明，对于一个可逆过程此式表明，对于一个可逆过程dT只决

26、定于只决定于系统的始末状态，而与过程无关。系统的始末状态，而与过程无关。QQQQQQQQTdTdTd+1a 22b1=0=Td2b1=Td1b 2(1)(2)(1)(2)代入代入得：得：Td1a 2=Td1b 2此式表明，对于一个可逆过程此式表明，对于一个可逆过程dT只决定于只决定于系统的始末状态，而与过程无关。于是可以系统的始末状态，而与过程无关。于是可以引入一个只决定于系统状态的态函数引入一个只决定于系统状态的态函数熵熵S。QQQQQQQQ二、热力学第二定律的数学表达式二、热力学第二定律的数学表达式当系统经历一个不可逆循环当系统经历一个不可逆循环1 b 2 a 10可以可以证明证明若系统经

27、历一个若系统经历一个可逆循环可逆循环T 1dQ0=克劳修斯等式克劳修斯等式可逆可逆若系统经历一个若系统经历一个不可逆循环不可逆循环T 1dQ0克劳修斯不等式克劳修斯不等式不可逆不可逆TdQTT+1b 22a1=1 1 1dQdQ1b2a11221PVab120可逆可逆不可逆不可逆dQTT+1b 22a1 1 1dQ0TdQ 112热力学第二定律的数学表达式热力学第二定律的数学表达式dQTdS无限小的过程无限小的过程微分形式微分形式dQTT1b 21a2 1 1dQS2 S1dQTS2 S1=1可逆可逆21dQdQTT1b 21a2 1 10TdQ 112S2 S1四、熵增加原理四、熵增加原理S

28、2 S1 0dS0得到得到 这证明热力学体系从一个平衡态这证明热力学体系从一个平衡态绝绝热热地到达另一个平衡态的地到达另一个平衡态的过程中过程中,体系体系的熵永不减少的熵永不减少若过程是若过程是不可逆绝热过程，则熵增加不可逆绝热过程，则熵增加若过程是可逆绝热过程，熵不变；若过程是可逆绝热过程，熵不变；熵增加熵增加原理原理dQTdS如果，系统经历如果，系统经历绝热过程绝热过程，有：，有：dQ=0S2 S1dS00熵增加熵增加原理原理孤立体系内的过程必定为绝热过程，所以孤立体系内的过程必定为绝热过程，所以熵增原理又表述成：熵增原理又表述成：一个孤立体系的熵永不减少。一个孤立体系的熵永不减少。一切实

29、际过程都是不可逆过程，因此一切实际过程都是不可逆过程，因此自然界的熵总是增加的。自然界的熵总是增加的。五、熵的计算五、熵的计算四、熵的计算四、熵的计算为了正确计算熵变，必须注意以下几点：为了正确计算熵变，必须注意以下几点：四、熵的计算四、熵的计算为了正确计算熵变，必须注意以下几点：为了正确计算熵变，必须注意以下几点：1.熵是系统状态的单值函数熵是系统状态的单值函数 四、熵的计算四、熵的计算为了正确计算熵变，必须注意以下几点：为了正确计算熵变，必须注意以下几点：1.熵是系统状态的单值函数熵是系统状态的单值函数 2.对于可逆过程熵变可用下式进行计算对于可逆过程熵变可用下式进行计算四、熵的计算四、熵

30、的计算为了正确计算熵变，必须注意以下几点：为了正确计算熵变，必须注意以下几点：1.熵是系统状态的单值函数熵是系统状态的单值函数 2.对于可逆过程熵变可用下式进行计算对于可逆过程熵变可用下式进行计算TSd1S2=Q21可逆可逆 四、熵的计算四、熵的计算为了正确计算熵变，必须注意以下几点：为了正确计算熵变，必须注意以下几点：1.熵是系统状态的单值函数熵是系统状态的单值函数 2.对于可逆过程熵变可用下式进行计算对于可逆过程熵变可用下式进行计算TSd1S2=3.如果过程是不可逆的不能直接应用上如果过程是不可逆的不能直接应用上式。式。Q21可逆可逆 四、熵的计算四、熵的计算为了正确计算熵变，必须注意以下

31、几点：为了正确计算熵变，必须注意以下几点：1.熵是系统状态的单值函数熵是系统状态的单值函数 2.对于可逆过程熵变可用下式进行计算对于可逆过程熵变可用下式进行计算TSQd1S2=3.如果过程是不可逆的不能直接应用上如果过程是不可逆的不能直接应用上式。由于熵是一个态函数，熵变和过程无关，式。由于熵是一个态函数，熵变和过程无关，可以设计一个始末状态相同的可逆过程来代可以设计一个始末状态相同的可逆过程来代替，然后再应用上式进行熵变的计算。替，然后再应用上式进行熵变的计算。21可逆可逆 PTh 例例1 在在=1.0(atm),273.15(K)条件条件下，冰的熔解热为下，冰的熔解热为334 kJ.K1)

32、(PTh 例例1 在在=1.0(atm),273.15(K)条件条件下，冰的熔解热为下，冰的熔解热为334 kJ.K1)(试求：试求：1(kg)冰融成水的熵变。冰融成水的熵变。PTh 例例1 在在=1.0(atm),273.15(K)条件条件下，冰的熔解热为下，冰的熔解热为334 kJ.K1)(试求：试求：1(kg)冰融成水的熵变。冰融成水的熵变。解：设想系统与解：设想系统与273.15（K）的恒温热源的恒温热源相接触而进行等温可逆吸热过程相接触而进行等温可逆吸热过程PTh 例例1 在在=1.0(atm),273.15(K)条件条件下，冰的熔解热为下，冰的熔解热为334 kJ.K1)(试求：试

33、求：1(kg)冰融成水的熵变。冰融成水的熵变。解：设想系统与解：设想系统与273.15（K）的恒温热源的恒温热源相接触而进行等温可逆吸热过程相接触而进行等温可逆吸热过程TSd1S2=12QPTh=例例1 在在=1.0(atm),273.15(K)条件条件下，冰的熔解热为下，冰的熔解热为334 kJ.K1)(试求：试求：1(kg)冰融成水的熵变。冰融成水的熵变。解：设想系统与解：设想系统与273.15（K）的恒温热源的恒温热源相接触而进行等温可逆吸热过程相接触而进行等温可逆吸热过程TSd1S2=12TQQPThm=例例1 在在=1.0(atm),273.15(K)条件条件下，冰的熔解热为下，冰的

34、熔解热为334 kJ.K1)(试求：试求：1(kg)冰融成水的熵变。冰融成水的熵变。解：设想系统与解：设想系统与273.15（K）的恒温热源的恒温热源相接触而进行等温可逆吸热过程相接触而进行等温可逆吸热过程TSd1S2=12TQ=hTQPThm=例例1 在在=1.0(atm),273.15(K)条件条件下，冰的熔解热为下，冰的熔解热为334 kJ.K1)(试求：试求：1(kg)冰融成水的熵变。冰融成水的熵变。解：设想系统与解：设想系统与273.15（K）的恒温热源的恒温热源相接触而进行等温可逆吸热过程相接触而进行等温可逆吸热过程TSd1S2=12TQ=hT=1334273.15QPThm=例例

35、1 在在=1.0(atm),273.15(K)条件条件下，冰的熔解热为下，冰的熔解热为334 kJ.K1)(试求：试求：1(kg)冰融成水的熵变。冰融成水的熵变。解：设想系统与解：设想系统与273.15（K）的恒温热源的恒温热源相接触而进行等温可逆吸热过程相接触而进行等温可逆吸热过程TSQd1S2=12TQ=hT=1334273.15=1.22 kJ.K1)(例例2在恒压下将在恒压下将1(kg)水从水从T1=273.15(K)加热到加热到 T2=373.15(K)，c=3p例例2在恒压下将在恒压下将1(kg)水从水从T1=273.15(K)加热到加热到 T2=373.15(K)，设水的定压比热

36、为设水的定压比热为4.18 10(J.kg1.K1)c=3p例例2在恒压下将在恒压下将1(kg)水从水从T1=273.15(K)加热到加热到 T2=373.15(K)，设水的定压比热为设水的定压比热为4.18 10(J.kg1.K1)求：熵变求：熵变c=3p例例2在恒压下将在恒压下将1(kg)水从水从T1=273.15(K)加热到加热到 T2=373.15(K)，设水的定压比热为设水的定压比热为4.18 10(J.kg1.K1)求：熵变求：熵变解：解：TSd1S2=12QTcdm=3p例例2在恒压下将在恒压下将1(kg)水从水从T1=273.15(K)加热到加热到 T2=373.15(K)，设

37、水的定压比热为设水的定压比热为4.18 10(J.kg1.K1)求：熵变求：熵变解：解：=TSd1S2=12T12cpTTQTcdm=3p例例2在恒压下将在恒压下将1(kg)水从水从T1=273.15(K)加热到加热到 T2=373.15(K)，设水的定压比热为设水的定压比热为4.18 10(J.kg1.K1)求：熵变求：熵变解：解：=TSd1S2=12T12cpTT=mcpTT12TdTQTcdm=3p例例2在恒压下将在恒压下将1(kg)水从水从T1=273.15(K)加热到加热到 T2=373.15(K)，设水的定压比热为设水的定压比热为4.18 10(J.kg1.K1)求：熵变求：熵变解

38、：解：=TSd1S2=12T12cpTT=mcpTT12TdT=mcplnTT12QTcdm=3p例例2在恒压下将在恒压下将1(kg)水从水从T1=273.15(K)加热到加热到 T2=373.15(K)，设水的定压比热为设水的定压比热为4.18 10(J.kg1.K1)求：熵变求：熵变解：解：=TSd1S2=12T12cpTT=mcpTT12TdT=mcplnTT12=14.18103ln273.15373.15QTcdm=3p例例2在恒压下将在恒压下将1(kg)水从水从T1=273.15(K)加热到加热到 T2=373.15(K)，设水的定压比热为设水的定压比热为4.18 10(J.kg1

39、.K1)求：熵变求：熵变解：解：=TSQd1S2=12T12cpTT=mcpTT12TdT=mcplnTT12=14.18103ln273.15373.15=1.30103J.K1)(PTV1 例例3 求mol理想气体从初态理想气体从初态(),PTV0()00,变化到一个末态变化到一个末态时的熵变。时的熵变。PTV1 例例3 求mol理想气体从初态理想气体从初态(),PTV0()00,变化到一个末态变化到一个末态时的熵变。时的熵变。P V=dEd+T dS解：解：PTV1 例例3 求mol理想气体从初态理想气体从初态(),PTV0()00,变化到一个末态变化到一个末态时的熵变。时的熵变。P V

40、=dEd+T dSP V=dEd+dSTT解：解：CPTV+1 例例3 求mol理想气体从初态理想气体从初态(),PTV0()00,变化到一个末态变化到一个末态时的熵变。时的熵变。P V=dEd+T dSP V=dEd+dSTT=VdTTR VdV解：解：CPSTV+=1 例例3 求mol理想气体从初态理想气体从初态(),PTV0()00,变化到一个末态变化到一个末态时的熵变。时的熵变。P V=dEd+T dSP V=dEd+dSTT=VdTTR VdVSS0解：解：CPSTV+=1 例例3 求mol理想气体从初态理想气体从初态(),PTV0()00,变化到一个末态变化到一个末态时的熵变。时的

41、熵变。P V=dEd+T dSP V=dEd+dSTT=VdTTR VdVSS0=TT0CVdTTVV0R VdV+解：解：CPSTV+=1 例例3 求mol理想气体从初态理想气体从初态(),PTV0()00,变化到一个末态变化到一个末态时的熵变。时的熵变。P V=dEd+T dSP V=dEd+dSTT=VdTTR VdVSS0=TT0CVdTTVV0R VdV+=CVlnTT0RlnVV0+解：解：CPSTV+=1 例例3 求mol理想气体从初态理想气体从初态(),PTV0()00,变化到一个末态变化到一个末态时的熵变。时的熵变。P V=dEd+T dSP V=dEd+dSTT=VdTTR

42、 VdVSS0=TT0CVdTTVV0R VdV+=CVlnTT0RlnVV0+将将TT0VV0PP0=代入得：代入得：解：解：S=CVlnTT0RlnVV0+将将TT0VV0PP0=代入得：代入得：S=S=CVlnTT0RlnVV0+将将TT0VV0PP0=代入得：代入得：CVlnPP0lnVV0+CPRS=S=CVlnTT0RlnVV0+将将TT0VV0PP0=代入得：代入得：CVlnPP0lnVV0+CPS=CPlnTT0lnPP0RS=S=CVlnTT0RlnVV0+将将TT0VV0PP0=代入得：代入得：CVlnPP0lnVV0+CPS=CPlnTT0lnPP0若始末态温度相同：若始

43、末态温度相同：RS=S=CVlnTT0RlnVV0+将将TT0VV0PP0=代入得：代入得：CVlnPP0lnVV0+CPS=CPlnTT0lnPP0若始末态温度相同：若始末态温度相同：S=RlnVV0=RlnPP0RS=S=CVlnTT0RlnVV0+将将TT0VV0PP0=代入得：代入得：CVlnPP0lnVV0+CPS=CPlnTT0lnPP0若始末态温度相同：若始末态温度相同：S=RlnVV0=RlnPP0若始末态压强相同：若始末态压强相同：RS=S=CVlnTT0RlnVV0+将将TT0VV0PP0=代入得：代入得：CVlnPP0lnVV0+CPS=CPlnTT0lnPP0若始末态温

44、度相同：若始末态温度相同：S=RlnVV0=RlnPP0若始末态压强相同：若始末态压强相同：S=lnVV0CP=CPlnTT0若始末态体积相同：若始末态体积相同：若始末态体积相同：若始末态体积相同：S=CVlnPP0=CVlnTT0对于可逆的绝热过程对于可逆的绝热过程对于可逆的绝热过程对于可逆的绝热过程Q=0因为因为对于可逆的绝热过程对于可逆的绝热过程Q=0S=0所以所以因为因为对于可逆的绝热过程对于可逆的绝热过程 可逆的绝可逆的绝热过程熵变为热过程熵变为零，绝热线又零，绝热线又称称等熵线等熵线。Q=0S=0所以所以因为因为对于可逆的绝热过程对于可逆的绝热过程 可逆的绝可逆的绝热过程熵变为热过程熵变为零，绝热线又零，绝热线又称称等熵线等熵线。PVS0S0Q=0T=00V0P0，()在在PV区域熵增加，在区域熵增加，在绿色绿色区域熵减少。区域熵减少。白色白色在在V0P0，()图中系统从初态图中系统从初态开始变化，开始变化，所以所以因为因为