13-8 热力学第二定律的统计解释.ppt

《13-8 热力学第二定律的统计解释.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《13-8 热力学第二定律的统计解释.ppt（26页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、13-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释第十三章第十三章 热力学基础热力学基础无序无序有序有序热功转换热功转换完全完全功功不不完全完全热热 热力学第热力学第二二定律的定律的实质实质:自然界一自然界一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的逆的.一一 熵与无序熵与无序113-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释第十三章第十三章 热力学基础热力学基础非非自发传热自发传热自发传热自发传热高温物体高温物体低温物体低温物体热传导热传导非均匀、非平衡非均匀、非平衡均匀、平衡均匀、平衡扩散过程扩散过程自发自发外力压缩外

2、力压缩213-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释第十三章第十三章 热力学基础热力学基础 不可逆过程的本质不可逆过程的本质 系统从热力学概率小的状态向热力学系统从热力学概率小的状态向热力学概率大的状态进行的过程概率大的状态进行的过程.一切自发过程的普遍规律一切自发过程的普遍规律 概概率小的状态率小的状态概概率大的状态率大的状态二二 无序度和微观状态数无序度和微观状态数313-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释第十三章第十三章 热力学基础热力学基础 讨论讨论 个粒子在空间的分布问题个粒子在空间的分布问题 可分辨的粒子集中在可分辨的粒子集中在左

3、左空间的概率空间的概率413-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释第十三章第十三章 热力学基础热力学基础粒子集中在粒子集中在左左空间的空间的概概率率粒子粒子均匀均匀分布的概率分布的概率可分辨粒子总数可分辨粒子总数 N=4 各种分布的状态总数各种分布的状态总数 第第 种分布的可能状态数种分布的可能状态数513-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释第十三章第十三章 热力学基础热力学基础 N 1 2 4 N W0（左）（左）三三 熵与热力学概率熵与热力学概率 玻耳兹曼关系式玻耳兹曼关系式熵熵W 热力学热力学概概率（微观状态数）、率（微观状态数）、无

4、序度、混乱度无序度、混乱度.613-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释第十三章第十三章 热力学基础热力学基础 （2）熵是孤立系统的无序度的量度熵是孤立系统的无序度的量度.（平（平衡态熵最大衡态熵最大.）（）（W 愈大，愈大，S 愈高，系统有愈高，系统有序度愈差序度愈差.）（1）熵的概念建立，使热力学第二定律熵的概念建立，使热力学第二定律得到统一的定量的表述得到统一的定量的表述.713-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释第十三章第十三章 热力学基础热力学基础玻耳兹曼的墓碑玻耳兹曼的墓碑 为了纪念为了纪念玻耳兹玻耳兹曼给予熵以统计解释曼给予熵

5、以统计解释的卓越贡献的卓越贡献，他的，他的墓碑上寓意隽永地刻墓碑上寓意隽永地刻着着 这表示人们对玻耳兹这表示人们对玻耳兹曼的深深怀念和尊敬曼的深深怀念和尊敬.813-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释第十三章第十三章 热力学基础热力学基础 练习练习 一定量的理想气体，由平衡状态一定量的理想气体，由平衡状态A变变到平衡状态到平衡状态B（pA=pB），），则无论经历的是则无论经历的是什么过程，系统必然什么过程，系统必然 （A）对外作功对外作功 （B）内能增加内能增加 （C）从外界吸热从外界吸热 （D）向外界放热向外界放热pVABT低低T高高O913-8 13-8 热力学

6、第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释第十三章第十三章 热力学基础热力学基础pVAB作功正负的判断作功正负的判断:作功与过程有关，作功与过程有关，看是否单方向膨胀看是否单方向膨胀1013-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释第十三章第十三章 热力学基础热力学基础 基本训练基本训练P42一一(3)一定量的理想气体内能一定量的理想气体内能E随体积随体积V的变化关系如图，问该气体经历的变化关系如图，问该气体经历的是什么过程的是什么过程?EVoE=iRT/2pV=RT E=iRT/2=i/2.pV等压过程等压过程解：解：1113-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力

7、学第二定律的统计解释第十三章第十三章 热力学基础热力学基础基本训练基本训练P40一一(14)下列四个假想的循环过下列四个假想的循环过程，哪个可行？程，哪个可行？pV绝热绝热等温等温Ap绝热绝热绝热绝热CpV等温等温绝热绝热BpVV绝热绝热等温等温等温等温Doooo1213-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释第十三章第十三章 热力学基础热力学基础 练习练习 设高温热源的热力学温度是低温热源设高温热源的热力学温度是低温热源热力学温度的热力学温度的n倍，则理想气体在一次卡诺倍，则理想气体在一次卡诺循环中，传给低温热源的热量是从高温热循环中，传给低温热源的热量是从高温热源吸

8、收热量的源吸收热量的 （A）n倍倍 （B）1/n倍倍 （C）n-1倍倍 （D）(n+1)/n倍倍解：解：1313-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释第十三章第十三章 热力学基础热力学基础 计算计算 一定量的单原子分子理想气体，从初一定量的单原子分子理想气体，从初态态A出发，经历如图循环过程，求出发，经历如图循环过程，求:（1）各过程中系统对外作的功、内能的变化各过程中系统对外作的功、内能的变化和吸收的热量和吸收的热量.（2）整个循环过程整个循环过程系统对外作的总功及系统对外作的总功及净吸热净吸热.（3）该循环的效率该循环的效率.V(10-3 m3)1312p(105

9、 Pa)ABC01413-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释第十三章第十三章 热力学基础热力学基础AB解解V(10-3 m3)1312p(105 Pa)ABC01513-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释第十三章第十三章 热力学基础热力学基础BC 等容等容V(10-3 m3)1312p(105 Pa)ABC01613-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释第十三章第十三章 热力学基础热力学基础CA 等压等压V(10-3 m3)1312p(105 Pa)ABC01713-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第

10、二定律的统计解释第十三章第十三章 热力学基础热力学基础V(10-3 m3)1312p(105 Pa)ABC01813-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释第十三章第十三章 热力学基础热力学基础例：基本训练例：基本训练P44一（一（9），理想气体绝热自由膨胀。抽出），理想气体绝热自由膨胀。抽出 隔板，平衡时气体的压强是原压强的多少倍？隔板，平衡时气体的压强是原压强的多少倍？.绝热过程？等温过程？绝热过程？等温过程？1913-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释第十三章第十三章 热力学基础热力学基础例：例：基本训练基本训练P45-4 有一卡诺热机

11、有一卡诺热机，用用29Kg空气空气 为工作物质，工作在为工作物质，工作在27o C的高温热源与的高温热源与-73o C 的低温热源之间，此热机的效率的低温热源之间，此热机的效率=。若在等温膨胀的过程中气缸体积增大若在等温膨胀的过程中气缸体积增大2.718倍，倍，则此热机每一循环所作的功为则此热机每一循环所作的功为 。（空气的摩尔质量为（空气的摩尔质量为29*10-3kg.mol-1)2013-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释第十三章第十三章 热力学基础热力学基础例例:一定量理想气体沿一定量理想气体沿a b c变变化时作功化时作功Wabc=610J,气体在气体在 a

12、、c两状态的内能差两状态的内能差 Ea-Ec=500J，那么气体循环一周，所作净功为那么气体循环一周，所作净功为|W|=_，向外界放热为向外界放热为Q=_,绝热过程中气体作功绝热过程中气体作功 Wca=_.abc等温绝热110J-500J-500JVP基本训练P41二（5）？2113-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释第十三章第十三章 热力学基础热力学基础例例:一定量单原子分子理想气一定量单原子分子理想气体，沿体，沿a b c d a变化。变化。a b 为为等压过程，经此过程系统内等压过程，经此过程系统内能变化了能变化了 Eb-Ea=600J.bc为为等容过程，经此

13、过程系统放等容过程，经此过程系统放热热Qbc=-800J.cd为等温过程为等温过程,da为绝热过程为绝热过程.由此知由此知,ab过过程系统吸热程系统吸热Qab=_J,da过过程系统作功程系统作功Wda=_J.abcd绝热绝热等温等温VP1000-200基本训练基本训练P45二（二（3）2213-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释第十三章第十三章 热力学基础热力学基础例：一循环沿例：一循环沿abcda进行进行,已知理已知理想气体沿想气体沿abc变化时作功变化时作功6800J,沿沿cda变化时吸热变化时吸热3200J,dc两状态的两状态的内能差内能差Ed-Ec=5800

14、J,求此循环效求此循环效率率.等温等温绝热绝热PVabcd解解:2313-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释第十三章第十三章 热力学基础热力学基础例：工作物质为双原子的理想气例：工作物质为双原子的理想气体体,沿图示循环工作沿图示循环工作,ca为等温过为等温过程程.求求:(1)此循环效率此循环效率=?(2)以此循环的最高温度和最以此循环的最高温度和最 低温度工作的卡诺热机的效率低温度工作的卡诺热机的效率 =?V2VP2Pbac解：（解：（1）双原子）双原子 由气态方程由气态方程2413-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释第十三章第十三章 热力学基础热力学基础V2VP2Pbacab等压过程等压过程 吸热吸热bc等容过程等容过程 放热放热Ca等温过程等温过程 放热放热（2）卡诺循环）卡诺循环2513-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释第十三章第十三章 热力学基础热力学基础V2VP2Pbac基本训练基本训练P42-1基本训练基本训练P46-2PV25506VPbacd226