热力学第二定律 概念及公式总结.pdf

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1、热力学第二定律热力学第二定律一、一、自发反应自发反应-不可逆性（自发反应乃是热力学的不可逆过程）不可逆性（自发反应乃是热力学的不可逆过程）一个自发反应发生之后，不可能使系统和环境都恢复到原来的状态而不留下任何影响，也就是说自发反应是有方向性的，是不可逆的。二、二、热力学第二定律热力学第二定律1.热力学的两种说法：Clausius:不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其它变化Kelvin：不可能从单一热源取出热使之完全变为功，而不发生其他的变化2.文字表述：第二类永动机是不可能造成的（单一热源吸热，并将所吸收的热完全转化为功）功热【功完全转化为热，热不完全转化为功】（无条件，无痕迹，不引起

2、环境的改变）可逆性：系统和环境同时复原3.自发过程：（无需依靠消耗环境的作用就能自动进行的过程）特征：（1）自发过程单方面趋于平衡；（2）均不可逆性；（3）对环境做功，可从自发过程获得可用功三、三、卡诺定理（在相同高温热源和低温热源之间工作的热机）卡诺定理（在相同高温热源和低温热源之间工作的热机）（不可逆热机的效率小于可逆热机）（不可逆热机的效率小于可逆热机）所有工作于同温热源与同温冷源之间的可逆机，其热机效率都相同，且与工作物质无关四、四、熵的概念熵的概念1.1.在卡诺循环中，得到热效应与温度的商值加和等于零：在卡诺循环中，得到热效应与温度的商值加和等于零：任意可逆过程的热温商的值决定于始终

3、状态，而与可逆途径无关热温商具有状态函数的性质：周而复始 数值还原从物理学概念，对任意一个循环过程，若一个物理量的改变值的总和为0，则该物理量为状态函数2.热温商：热量与温度的商3.熵：热力学状态函数熵的变化值可用可逆过程的热温商值来衡量：起始的商：终态的熵（数值上相等）4.熵的性质：（1）熵是状态函数，是体系自身的性质是系统的状态函数，是容量性质（2）熵是一个广度性质的函数，总的熵的变化量等于各部分熵的变化量之和（3）只有可逆过程的热温商之和等于熵变（4）可逆过程热温商不是熵，只是过程中熵函数变化值的度量（5）可用克劳修斯不等式来判别过程的可逆性（6）在绝热过程中，若过程是可逆的，则系统的熵

4、不变（7）在任何一个隔离系统中，若进行了不可逆过程，系统的熵就要增大，所以在隔离系统中，一切能自动进行的过程都引起熵的增大。若系统已处于平衡状态，则其中的任何过程一定是可逆的。五、克劳修斯不等式与熵增加原理五、克劳修斯不等式与熵增加原理不可逆过程中，熵的变化量大于热温商1.某一过程发生后，体系的热温商小于过程的熵变，过程有可能进行不可逆过程2.某一过程发生后，热温商等于熵变，则该过程是可逆过程3.热温商大于熵变的过程是不可能发生的4.4.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：5.5.隔离系统中，隔离系统中，6.6.熵增加原理：熵增加原理：(一个隔离系统的熵永不减少一个隔离系统

5、的熵永不减少)0,过程可发生，且是绝热不可逆过程=0,过程可发生，且是绝热可逆过程0,过程不可能发生7.隔离系统中有：【根据熵增加原理知，若从体系的熵值变化量判断过程一定是自发过程，那么该过程一定是隔离系统】六、六、热热力学基本方程式与力学基本方程式与 T-ST-S 图图1.1.热力学基本方程：热力学基本方程：2.2.根据热二定律基本方程得：根据热二定律基本方程得：可逆过程中有可逆过程中有3.绝热可逆过程：七、七、熵变的计算熵变的计算1.1.等温过程中熵的变化值：等温过程中熵的变化值：（1 1）理想气体等温可逆变化：）理想气体等温可逆变化：、（2 2）等温、等压可逆相变：）等温、等压可逆相变：

6、I:在标准压力下，任何物质之间的熔沸点之间的相变为可逆相变；II:任意温度下，饱和蒸气压下的相变为可逆相变（3 3）理想气体等温、等压混合过程：）理想气体等温、等压混合过程：八、八、熵和能量退降（系统中能量的一部分失去了做功的能力）熵和能量退降（系统中能量的一部分失去了做功的能力）1.热和功即使数量相等，但“质量”不等，功是“高质量”的能量；2.高温热源的热与低温热源的热，即使数量相同，但“质量”相同九、赫姆霍兹自由能和吉布斯自由能：九、赫姆霍兹自由能和吉布斯自由能：1.1.赫姆霍兹自由能：赫姆霍兹自由能：若系统的初始与终了的温度与环境的温度相等，则有：定义：（在等温过程中，一个封闭系统所能做的最大功等于其赫姆霍兹自由能的减少）（在等温过程中，一个封闭系统所能做的最大功等于其赫姆霍兹自由能的减少）若系统在等温、等容且无其它功的情况下，若系统在等温、等容且无其它功的情况下，“=”，可逆，平衡在等温等压的条件下，一个封闭系统所能做的最大非膨胀功等于其吉布斯自由能的减少在等温等压的条件下，一个封闭系统所能做的最大非膨胀功等于其吉布斯自由能的减少十、变化的方向与平衡条件十、变化的方向与平衡条件“”,不可逆，自发1.1.熵判据：熵判据：（隔离、绝热）（隔离、绝热）2.2.赫姆霍兹自由能判据：赫姆霍兹自由能判据：3.3.吉布斯自由能判据：吉布斯自由能判据：