物理化学电子教案 第二章熟力学第二定豫 淮阴师范学院牝学系 淮阴师范学院化学系物理化学教研室 http://202.195.113.152:2080/wlhx/index.htm
淮阴师范学院化学系 淮阴师范学院化学系物理化学教研室 http://202.195.113.152:2080/wlhx/index.htm 物理化学电子教案
第二章熟力学第二定律 姆几个 力 兹熟力 自发变 第阳官 变定∥学 的律的卢由川数间 化杯计质能的类定 系 律 ←上一内容下一内容令回主目录 ←返回 2021/12
上一内容 下一内容 回主目录 返回 2021/1/21 第二章 热力学第二定律 自 发 变 化 卡 若 循 环 熵 及 熵 变 的 计 算 热力 学第 二定 律的 本质 亥姆 霍兹 和吉 布斯 自由 能 几个 热力 学函 数间 的关 系 热 力 学 第 三 定 律 克 拉 贝 龙 方 程 习 题 课
回本章基本要求 1.理解自发过程、卡诺循环、卡诺定理。 2掌握热力学第二定律的文字表述和数学表达式。 3理解熵、亥姆霍兹函数、吉布斯函数定义;掌握熵增原理、 熵判锯、亥姆霍兹函数判锯、吉布斯函数判锯。 4掌握物质纯PV变化、相变化中熵、亥姆霍兹函数、吉布 斯函数的计算及热力学第二定律的应用。 5掌握主要热力学公式的推导和适用条件。 6掌握热力学基本方程和麦克斯韦关系式;理解推导热力学 公式的演绎方法。 7理解克拉佩龙方程、克劳修斯一一克拉佩龙方程,掌握其 计算。 ←上一内容下一内容令回主目录 ←返回 2021/12
上一内容 下一内容 回主目录 返回 2021/1/21 本章基本要求： 1.理解自发过程、卡诺循环、卡诺定理。 2.掌握热力学第二定律的文字表述和数学表达式。 3.理解熵、亥姆霍兹函数、吉布斯函数定义；掌握熵增原理、 熵判锯、亥姆霍兹函数判锯、吉布斯函数判锯。 4.掌握物质纯PVT变化、相变化中熵、亥姆霍兹函数、吉布 斯函数的计算及热力学第二定律的应用。 5.掌握主要热力学公式的推导和适用条件。 6.掌握热力学基本方程和麦克斯韦关系式；理解推导热力学 公式的演绎方法。 7.理解克拉佩龙方程、克劳修斯――克拉佩龙方程，掌握其 计算
21自发变化的共同特征 自发过程的方向性归结为热功转换的方向性。 1.理想气体自由膨胀:Q=W=△U=△H=0,△V>0 要使系统恢复原状,可经定温压缩过程 (r△U=0,A△H=0,Q=W, 2.热由高温物体传向低温物体: 冷冻机做功后,系统恢复原状, 3.化学反应:Cd(s+PbC2aq)=CdCl2(aq)+Pb(s) 电解使反应逆向进行,系统恢复原状,… 结果环境失去功w,得到热Q,环境是否能恢 复原状Q→W? ←上一内容下一内容令回主目录 ←返回 2021/12
上一内容 下一内容 回主目录 返回 2021/1/21 2.1 自发变化的共同特征 1．理想气体自由膨胀: Q=W=U=H=0, V>0 要使系统恢复原状，可经定温压缩过程 ( )T U=0, H=0, Q = W， 自发过程的方向性归结为热功转换的方向性。 结果环境失去功W，得到热Q ，环境是否能恢 复原状 Q→W ? 2．热由高温物体传向低温物体: 冷冻机做功后，系统恢复原状，… 3．化学反应: Cd(s)+PbCl2 (aq)=CdCl2 (aq)+Pb(s) 电解使反应逆向进行，系统恢复原状，…
凹结沦: 要使环境也恢复原状,必须热全部变为功而 不留下任何永久性变化。 人类经验总结:“功可以自发地全部变为 热,但热不可能全部变为功,而不留任何其它变化 所以自发过程都是不可逆过程。 热力学第二定律的实质是“一切自发过程 都是不可逆过程” ←上一内容下一内容令回主目录 ←返回 2021/12
上一内容 下一内容 回主目录 返回 2021/1/21 结 论： 要使环境也恢复原状，必须热全部变为功而 不留下任何永久性变化。 人类经验总结： “功可以自发地全部变为 热，但热不可能全部变为功，而不留任何其它变化 ”。所以自发过程都是不可逆过程。 热力学第二定律的实质是 “一切自发过程 都是不可逆过程
22熟力学第二定律 The Second Law thErmodynamics)) 克劳修斯( Clausius)的说法:“不可能把热从低 温物体传到高温物体,而不引起其它变化。” 开尔文( Kelvin)的说法:“不可能从单一热源取 出热使之完全变为功,而不发生其它的变化。”后 来被奥斯特瓦德( Ostward)表述为:“第二类永动机 是不可能造成的”。 第二类永动机:从单一热源吸热使之完全变为功而不 留下任何影响。 ←上一内容下一内容令回主目录 ←返回 2021/12
上一内容 下一内容 回主目录 返回 2021/1/21 2.2 热力学第二定律（The Second Law of Thermodynamics） 克劳修斯（Clausius）的说法：“不可能把热从低 温物体传到高温物体，而不引起其它变化。” 开尔文（Kelvin）的说法：“不可能从单一热源取 出热使之完全变为功，而不发生其它的变化。” 后 来被奥斯特瓦德(Ostward)表述为：“第二类永动机 是不可能造成的” 。 第二类永动机：从单一热源吸热使之完全变为功而不 留下任何影响
强调说明: 1.关于“不能从单一热源吸热变为功,而没有 任何其它变化”这句话必须完整理解,否则就不 符合事实。例如理想气体定温膨胀AU=0,Q=W, 就是从环境中吸热全部变为功,但体积变大了, 留下了其它变化。 2.“第二类永动机不可能造成”可用来判断过程 的方向。热力学第二定律的提出是起源于热功转 化的研究,寻找相应的热力学函数需从进一步分 析热功转化入手 ←上一内容下一内容令回主目录 ←返回 2021/12
上一内容 下一内容 回主目录 返回 2021/1/21 强调说明： 1．关于“不能从单一热源吸热变为功，而没有 任何其它变化”这句话必须完整理解，否则就不 符合事实。例如理想气体定温膨胀U=0, Q=W， 就是从环境中吸热全部变为功，但体积变大了， 留下了其它变化。 2.“第二类永动机不可能造成”可用来判断过程 的方向。热力学第二定律的提出是起源于热功转 化的研究，寻找相应的热力学函数需从进一步分 析热功转化入手
23卡诺循环与卡诺定理 卡诺循环 热机效率 冷冻系数 °卡诺定理 ←上一内容下一内容令回主目录 ←返回 2021/12
上一内容 下一内容 回主目录 返回 2021/1/21 2.3 卡诺循环与卡诺定理 •卡诺循环 •热机效率 •冷冻系数 •卡诺定理
卡诺循环( Carnot cycle) 1824年,法国工程师 T 高温存储器 NL.S Carnot(1796~1832)设计 了一个循环,以理想气体为 工作物质,从高温(7)热源吸热机 收Q的热量,一部分通过理 想热机用来对外做功W,另一 部分2的热量放给低温()热低温存储器 源。这种循环称为卡诺循环。 卡诺循环 ←上一内容下一内容令回主目录 ←返回 2021/12
上一内容 下一内容 回主目录 返回 2021/1/21 卡诺循环（Carnot cycle） 1824 年，法国工程师 N.L.S.Carnot (1796~1832)设计 了一个循环，以理想气体为 工作物质，从高温 热源吸 收 的热量，一部分通过理 想热机用来对外做功W，另一 部分 的热量放给低温 热 源。这种循环称为卡诺循环。 ( ) Th Qh Qc ( ) Tc N.L.S.Carnot
卡诺籍环 Carnot cycle) 热机:在T1,T2两热源之间工作,将热转化为 功的机器。如蒸汽机、内燃机。 高温热源T2 吸热Q2 n(热机=W/Q2 做功W 放热Q1B(冷冻机=-Q1W 低温热源T1 ←上一内容下一内容令回主目录 ←返回 2021/12
上一内容 下一内容 回主目录 返回 2021/1/21 卡诺循环（Carnot cycle） 热机 (热机)=W/Q2 (冷冻机)= - Q1 /W 高温热源T2 低温热源T1 吸热Q2 放热Q1 做功W 热机：在T1 , T2两热源之间工作，将热转化为 功的机器。如蒸汽机、内燃机