《物理化学：02-01~03热力学定律和热力学基本方程》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理化学：02-01~03热力学定律和热力学基本方程（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章第二章 热力学定律和热力学定律和热力学基本方程热力学基本方程Laws and Fundamental Equations in Thermodynamics2-1 2-1 引引 言言IntroductionN2 + 3H2 2NH3p1p2T1T2过程在一定的条件下过程在一定的条件下 是是 可能进行的可能进行的 或或 已经达到极限（平衡）已经达到极限（平衡） 否否 不可能进行不可能进行方向方向方向方向方向方向限度限度限度限度限度限度恒温过程：恒温过程：恒温过程：恒温过程： T T1 1= =T T2 2 = =T T外外外外 , d, dT T外外外外=0=0恒压过程：恒压过程：恒压过程
2、：恒压过程： p p1 1= =p p2 2 = =p p外外外外 , d, dp p外外外外=0=0恒容过程：恒容过程：恒容过程：恒容过程： V V1 1= =V V2 2 , d, dV V=0=0绝热过程：绝热过程：绝热过程：绝热过程： Q Q=0=0循环过程：循环过程：循环过程：循环过程： d dX X=0=0可逆过程：可逆过程：可逆过程：可逆过程：无限趋近平衡并且无摩擦力的条无限趋近平衡并且无摩擦力的条无限趋近平衡并且无摩擦力的条无限趋近平衡并且无摩擦力的条件下进行的过程件下进行的过程件下进行的过程件下进行的过程封闭系统中常见的一些过程封闭系统中常见的一些过程2-22-2热力学第二定
3、律热力学第二定律The Second Law of ThermodynamicsU = Q1 + Q2 + W = 0热机的一个重要特征：热机的一个重要特征：有高温和低温两个热源有高温和低温两个热源1.1.蒸汽机蒸汽机(steam engine)2.2.热机效率热机效率(efficiency of heat engine)高温热源高温热源低温热源低温热源热机热机Q1 0Q2 0W h hR，将其与可逆冷机相连，将其与可逆冷机相连，使其输出的功用于可逆冷机使其输出的功用于可逆冷机制冷，则制冷，则净效果为从低温热源吸热净效果为从低温热源吸热QR2+Q2，再到高温热源排放，不可能。，再到高温热源排放
4、，不可能。所有工作于两个温度一定的热源之间的热机，所有工作于两个温度一定的热源之间的热机，以可逆热机的热机效率为最大。以可逆热机的热机效率为最大。卡诺定理推论：卡诺定理推论：工作于两个温度一定的热源之间的所有可逆热工作于两个温度一定的热源之间的所有可逆热机的效率相等。机的效率相等。（h hAh hB，h hBh hA）卡诺热机的效率只决定于两个热源的温度。卡诺热机的效率只决定于两个热源的温度。（由于工作于两个温度一定的热源间的所有可（由于工作于两个温度一定的热源间的所有可逆热机效率相同，所以效率只能取决于热源温逆热机效率相同，所以效率只能取决于热源温度，而与其他量无关。由这条性质可以得到绝度，
5、而与其他量无关。由这条性质可以得到绝对温标。）对温标。）2.2.卡诺定理卡诺定理(Carnot theorem)3.3.热力学温标热力学温标(thermodynamic temperature scale)在三个具有不同经验温标的热在三个具有不同经验温标的热源间放置三个可逆热机，使得源间放置三个可逆热机，使得一个热机在一个热机在Q Q2热源放出的热量热源放出的热量正好被另一个热机吸收。正好被另一个热机吸收。第十届国际计量大会决定水的三相点的热力第十届国际计量大会决定水的三相点的热力学温度为学温度为273.16K了解一下：了解一下：温度的正负号不能从卡诺定理中得到，所以热温度的正负号不能从卡诺定
6、理中得到，所以热力学温标也可以取为负的，并且不会引起任何矛盾，只要力学温标也可以取为负的，并且不会引起任何矛盾，只要克劳修斯说法也相应更改就可以了。克劳修斯说法也相应更改就可以了。令热力学温标与热量成正比，即令热力学温标与热量成正比，即3.3.热力学温标热力学温标(thermodynamic temperature scale)了解一下：了解一下：负温度负温度即使采用现行的温标，自然界中仍然存在一类物质，它们即使采用现行的温标，自然界中仍然存在一类物质，它们的温度可以是负的，这类物质称为核自旋系统。的温度可以是负的，这类物质称为核自旋系统。自旋体系中的分子具有由于原子核自旋而产生的磁矩，而这自旋体系中的分子具有由于原子核自旋而产生的磁矩，而这些分子在低温下可以定向排列，从而在宏观上产生磁性。分些分子在低温下可以定向排列，从而在宏观上产生磁性。分子磁矩的取向倾向于与外磁场方向相同，在低温下，让分子子磁矩的取向倾向于与外磁场方向相同，在低温下，让分子磁矩与外磁场同向，然后翻转外磁场，我们就得到处于负温磁矩与外磁场同向，然后翻转外磁场，我们就得到处于负温度的系统。度的系统。负温度系统的热二必须重新表述负温度系统的热二必须重新表述。低温，低温，T0 高温，高温，T0 负温度，负温度，T0能量最低能量最低 能量最高能量最高
