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1、NO. 112,20111114,第十三章 热力学基础(4),内容纲要,一、熵、熵增加原理,二、习题讨论,问题：,4. 热力学第二定律指出：自然界中实际热力学过程是不可逆的！为什么？,六、熵 熵增加原理,问题：,4. 热力学第二定律指出：自然界中实际热力学过程是不可逆的！为什么？,在热力学过程的初态和末态存在某种性质的不同，这种性质只由系统所处的状态决定，与过程无关！,六、熵 熵增加原理,1. 熵,（1）卡诺循环,（2）推广至：任一可逆循环,说明:系统经过任一可逆循环过程一周后,热温比之和为零.,Clausius等式,六、熵 熵增加原理,1. 熵,（3）熵（entropy）,定义了一个态函数熵
2、,可逆过程,可逆过程,熵是广延量，即系统总的熵（变）是各部分熵（变）之和；,上述熵变的计算公式只能用于可逆过程！,六、熵 熵增加原理,1. 熵,如何计算不可逆过程的熵变呢？,设计一个可逆过程，使其初、末态与不可逆过程相同,不可逆过程,可逆过程,对于不可逆循环，由Clausius不等式,根据卡诺定理，对于不可逆卡诺循环：,六、熵 熵增加原理,2. 热力学第二定律的熵表述,“”对应不可逆过程，“”对应于可逆过程；,热力学第二定律亦可表述为：孤立系统的一切自发过程总是向着熵增加的方向进行；,3. 熵增加原理,孤立系统中的熵永不减少.,若是可逆过程， ；若是不可逆过程，,若非孤立系统，也可能出现 。但
3、只要适当将系统同与之作用的外界划分为更大的系统，总可以得到孤立系统，从而满足熵增加原理。,熵增原理是热力学第二定律在孤立系统中的体现。,六、熵 熵增加原理,4. 热力学熵（Clausius熵）的物理内涵,热力学第二定律亦可表述为：能量向不可利用度越来越大的方向转化 。,借助一低温热源T0,构造两台热机,相同热量在高温热源做功比在低温热源大,能量退化:,废能,熵增,熵的增加是能量退降的量度！,熵是态函数，与过程无关! 因此, 可在两平衡态之间假设任一可逆等温过程，从而可计算熵变 .,分析：,熵是广延量，系统的熵变等于各部分的熵变之和 .,分析：,一、内容概述,1. 热力学系统,开放系统、封闭系统
4、、孤立系统,理想气体,宏观描述:,微观描述:,相对于外界而言,符合实验定律,2. 热力学物理量,宏观状态量：,其它：,无相互作用的弹性质点,准静态过程,等值过程,绝热过程,可逆过程 不可逆过程,循环过程,3. 热力学过程,卡诺循环,卡诺热机的效率:,正循环、逆循环,一、内容概述,卡诺致冷机的致冷系数:,热力学第一定律,热力学第二定律,熵增加原理,4. 热力学规律,Kelvin 表述,Clausius 表述,孤立系统中的熵永不减少.,一、内容概述,卡诺定理,二、讨论题,2. “若一系统从某一初态分别沿可逆过程和不可逆过程到达同一末态，则不可逆过程熵变大于可逆过程的熵变。”此话正确吗？,二、讨论题
5、,3. 分别讨论图中理想气体在1A3过程和1B3过程中的 、 和 的正负。,绝热线,二、讨论题,4. 如图所示，已知ab为等温过程，da和bc为绝热过程，试判断abcda和abeda两个循环过程哪个效率高？,二、讨论题,5.一定质量的理想气体经过任一热力学过程，若状态从（p1,V1,T1）变为（p2,V2,T2），则其熵增加公式可以写成,二、讨论题,试证明之，并由此一般公式推导出等温过程和等体过程的熵增加公式。,选1 对于理想气体系统来说，在下列过程中，哪个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对外所作的功三者均为负值：,（A）等容降压过程 （B）等温膨胀过程 （C）绝热膨胀过程 （D）等压压缩过
6、程,三、选择题,选2 一定量的理想气体从体积 V1 膨胀到体积 V2 分别经历的过程是：AB 等压过程； AC 等温过程； AD 绝热过程,其中吸热最多的过程。,（A）是 A B ；（B）是 A C ;（C）是 A D ；（D）既是 A B 也是 A C,两过程吸热一样多。,三、选择题,选3. 根据热力学第二定律 （ ）,（A）自然界中的一切自发过程都是不可逆的（B）不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程（C）热量可以从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体（D）任何过程总是沿着熵增加的方向进行。,三、选择题,选4. 有人想象了如下图所示的四个理想气体的循环过程，则在理论上可以实现
7、的是 （ ）,三、选择题,1. 已知:一气缸如图,A,B内各有1mol理想气体 N2 （ ）. VA=VB ,TA=TB .有335J的热量缓慢地传给气缸,活塞上方的压强始终是1atm (忽略导热板的吸热,活塞重量及摩擦)。,求:(1)A,B两部分温度的增量及净吸的热量. (2)若导热隔板换成可自由滑动的绝热隔板,再求第(1)问中的各量。,四、计算题,四、计算题,一定量的单原子分子理想气体（ ），从初态A出发，沿图示直线过程变到另一个状态B，又经过等容、等压两个过程回到状态A。,自测题,（1）求AB, BC, CA各过程中系统对外所作的功W,内能的增量 以及吸收的热量 。,（2）整个循环过程中系统对外所作的总功以及从外界吸收的总热量。,今日作业,1330，31，33，34,
