第三章 热力学第二定律 广东工业大学化学院
第三章 热力学第二定律 广东工业大学轻化学院
热力学第二定律 自发过程：在自然条件下，能够发生的过程。所 谓自然条件，是指不需要人为加入功的条件。 T T A B CuSO,溶液 图3.2.1传热过程 -Zn P2 图3.2.3溶质的扩散过程 图3.2.42n还原Cu2+的过程 图3.2.2气体扩散过程
热力学第二定律 自发过程：在自然条件下，能够发生的过程。所 谓自然条件，是指不需要人为加入功的条件
自发过程逆向进行必须消耗功。 自发过程的共同特征： 它的进行造成作功能力的损失
自发过程逆向进行必须消耗功。 自发过程的共同特征： 它的进行造成作功能力的损失
热力学第二定律 克劳修斯说法：“不可能把热从低温物体传 到高温物体而不产生其他影响。” Q开尔文说法：“不可能从单一热源吸取热量 使之完全转变为功而不产生其他影响。” 克劳修斯反映了传热过程的不可逆性；开尔 文反映了功转变为热的不可逆性
热力学第二定律 U克劳修斯说法： “不可能把热从低温物体传 到高温物体而不产生其他影响。 ” U开尔文说法： “不可能从单一热源吸取热量 使之完全转变为功而不产生其他影响。 ” U克劳修斯反映了传热过程的不可逆性；开尔 文反映了功转变为热的不可逆性
热力学系统状态的变化伴随能量形式的 变化。具体而言，物质状态的变化过程是与热 和功的相互转换密切相关。 功可以全部转化为热，而热转化为功则有 一定的限制。正是这种限制使得物质状态的变 化存在着一定的方向和限度
热力学系统状态的变化伴随能量形式的 变化。具体而言，物质状态的变化过程是与热 和功的相互转换密切相关。 功可以全部转化为热，而热转化为功则有 一定的限制。正是这种限制使得物质状态的变 化存在着一定的方向和限度
从高温热源吸热、向低温热 源放热并对环境作功的循环操作 的机器称为热机。 热机效率n n=-W/9 1824年，卡诺发现：热机不 可能把吸收的热全部转化为 功。 图3.1.1热机的能流图
从高温热源吸热、向低温热 源放热并对环境作功的循环操作 的机器称为热机。 1 W /Q 热机效率 1824年，卡诺发现：热机不 可能把吸收的热全部转化为 功
什么是热机？什么是第二类永动机？
什么是热机？什么是第二类永动机？
卡诺循环与可逆热机效率 (1)恒温可逆膨胀 PrVT 辽p2T g=-所-na=-nR,in (2)绝热可逆膨胀 Q'=0 3 Q'=0,W'=AU'=nCv.m(T2-T) P4'4T2 Q, p3,T2 (3)恒温可逆压缩 图3.1.2卡诺循环 e,=-%-pr=mznf） (4)绝热可逆压缩 Q"=0,W"=△U"=nCrm(T-T2）
卡诺循环与可逆热机效率 , 1 2 3 4 2 2 2 , 2 1 1 2 1 1 1 " 0, " " (4) ln (3) ' 0, ' ' (2) ln (1) 4 3 2 1 Q W U nC T T V V Q W pdV nRT Q W U nC T T V V Q W pdV nRT V m V V V m V V 绝热可逆压缩 恒温可逆压缩 绝热可逆膨胀 恒温可逆膨胀
对于循环过程△U=0,则卡诺循环系统作功为 -W=Q=Q1+Q2 卡诺热机效率 W-9+22_T-工 2+2=0 T 卡诺循环热机效率只取决于热源的温度
对于循环过程△U＝0，则卡诺循环系统作功为 －W=Q=Q1+Q2 0 2 2 1 1 1 1 2 1 1 2 1 T Q T Q T T T Q Q Q Q W ＝ 卡诺热机效率 卡诺循环热机效率只取决于热源的温度
卡诺定理及反证法 在高低温两个热源间工 T 9 Q1.Q1 作的所有热机中，以可 不可逆 可 一W 逆热机的热机效率为最 热机 热机 大，即卡诺定理。 T 图3.3.1卡诺定理的证明 采用反证法证明卡诺定理， 见74页
卡诺定理及反证法 在高低温两个热源间工 作的所有热机中，以可 逆热机的热机效率为最 大，即卡诺定理。 采用反证法证明卡诺定理， 见74页