Chapter 3 The second law of thermodynamics $3-1 Carnotcycle S 3-2 The common characteristic of spontaneous changes S3-3 The second law of thermodynamics §3-4 Entropy、Helmholz function、Gibbs function S 3-5 Thermodynamics of perfect gase S 3-6 The second law in action:The general liquid and solid S 3-7 The second law in action:The phase transition $3-8 Fundamental equation for closed systems and The Maxwell relations S 3-9 The second law in action:Real gases S 3-10 The phase equilibrium of pure materials
Chapter 3 The second law of thermodynamics §3-1 Carnot cycle §3-2 The common characteristic of spontaneous changes §3-3 The second law of thermodynamics §3-4 Entropy、Helmholz function、Gibbs function §3-5 Thermodynamics of perfect gase §3-6 The second law in action:The general liquid and solid §3-7 The second law in action:The phase transition §3-8 Fundamental equation for closed systems and The Maxwell relations §3-9 The second law in action:Real gases §3-10 The phase equilibrium of pure materials
第三章热力学第二定律 §3-1卡诺循还 §32自发过程的共同特征 §33热力学第二定律 §3-4熵、亥姆霍兹函数、吉布斯函数 §3-5热力学第二定律对理想气体的应用 §36热力学第二定律对纯液体和固体的应用 §3-7热力学第二定律纯组分相平衡的应用 §3-8热力学基本方程及麦克斯韦关系式 §3-9热力学第二定律对实际气体的应用 §3-10热力学第二定律在两相平衡中的应用 理论与科研结合应用实例 科学家史话 参考书
第三章 热力学第二定律 §3-1 卡诺循环 §3-2自发过程的共同特征 §3-3 热力学第二定律 §3-4 熵、亥姆霍兹函数、吉布斯函数 §3-5 热力学第二定律对理想气体的应用 §3-6 热力学第二定律对纯液体和固体的应用 §3-7 热力学第二定律纯组分相平衡的应用 §3-8 热力学基本方程及麦克斯韦关系式 §3-9 热力学第二定律对实际气体的应用 §3-10热力学第二定律在两相平衡中的应用 理论与科研结合应用实例 科学家史话 参考书
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、克劳修斯一克拉佩龙方程，掌握其 计算
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。 本章基本要求：
§3-1卡诺循环 Carnot cycle 卡诺热机The efficiency of heat engines 二、卡诺循环Carnot cycle 三、卡诺热机效率 The efficiency of Carnot heat engine
§3-1卡诺循环 Carnot cycle 一、卡诺热机 The efficiency of heat engines 二、卡诺循环 Carnot cycle 三、卡诺热机效率 The efficiency of Carnot heat engine
一、热机效率 The efficiency of heat engines 1.热机(Heat engines) T 1Q:1 通过工作介质从高温 热源吸热作功，然后向低 温热源放热本身复原，如 此循环操作，不断将热转 化为功的机器。 T2
一、热机效率 The efficiency of heat engines 通过工作介质从高温 热源吸热作功，然后向低 温热源放热本身复原，如 此循环操作，不断将热转 化为功的机器。 1. 热机（Heat engines）
2.热机效率(The efficiency of heat engines) 热机从高温T热源吸热Q,转化为功-W的分数，就是热机效率，用η 表示。 -W_ g+92=1+ 9 g -W是系统（在一个循环过程中)对外作的功，Q是从高温热源吸热 ，热机除对外作的功还将部分热Q传给低温热源
-W是系统（在一个循环过程中）对外作的功，Q1是从高温热源吸热 ， 热机除对外作的功还将部分热Q2传给低温热源。 2. 热机效率（The efficiency of heat engines） 热机从高温T1热源吸热Q1转化为功-W的分数，就是热机效率，用 表示。 1 2 1 1 2 1 1 Q Q Q Q Q Q W = + + = − =
二、卡诺循环 Carnot cycle 卡诺为研究热机效率设计了工作物质： 理想气体的四个可逆步骤组成的称为循环卡 诺循环。 1.Reversible isothermal expansion p/[P] PiViT (piViTi (P2V2T) 2.Reversible adiabatic expansion P2V2Ti (P2V2T1) (p3V3T2) 3.Reversible isothermal compression (p3V3T2) (p4V4T2) 4.Reversible adiabatic compression P4V4T2 P3V3T2 (P4V4T2)(pIVT) V/[V]
二、卡诺循环 Carnot cycle 1.Reversible isothermal expansion (p1V1T1 )——(p2V2T1 ) 2.Reversible adiabatic expansion (p2V2T1 )——(p3V3T2 ) 3. Reversible isothermal compression (p3V3T2 )——(p4V4T2 ) 4. Reversible adiabatic compression (p4V4T2 )——(p1V1T1 ) 卡诺为研究热机效率设计了工作物质： 理想气体的四个可逆步骤组成的称为循环卡 诺循环。 p/[P] V/[V] p1V1T1 p2V2T1 p4V4T2 p3V3T2
三、卡诺热机效率 The efficiency of Carnot heat engine 循环过程：△U=0,-W=Q=Q+Q2 理想气体为工作介质： Q=nRT In(V2/V) Q2=nRTln(V4/V3) 由理想气体绝热过程过程方程： T V2rl=T2V3Yl,T VIrI=T2Var-I 可得：V4/V3=VV2 Q2=nRT2In(V/V2)=-nRT2In(V2/V)
三、卡诺热机效率 The efficiency of Carnot heat engine 由理想气体绝热过程过程方程： T1V2 -1= T2V3 -1 ， T1V1 -1 =T2V4 -1 可得：V4 /V3 =V1 /V2 Q2=nRT2 ln(V1 /V2 )=-nRT2 ln(V2 /V1 ) 循环过程：U=0，-W=Q=Q1+Q2 理想气体为工作介质： Q1=nRT1 ln(V2 /V1 ) Q2=nRTln(V4 /V3 )
n=- W+e2 Q Q nRT In -nRT2 In nRT In V2 T 2+Q2-T-T☑ 2=0 0 T T T 由卡诺循环可知：可逆热机热温商之和等于零
1 1 2 1 2 1 1 2 2 1 2 1 1 1 2 1 ln ln ln T T T V V nRT V V nRT V V nRT Q Q Q Q W − = − = + = − = 1 1 2 1 1 2 T T T Q Q Q − = + 0 2 2 1 1 + = T Q T Q 由卡诺循环可知：可逆热机热温商之和等于零
卡诺循环结论： 1、卡诺循环后系统复原，系统从高温热源吸热部分转化为功，其 余的热流向低温热源。热机效率<1 2、卡诺热机效率只与热源的温度T,T2有关。 3、卡诺循环是可逆循环，它的逆循环是冷冻机的工作原理
卡诺循环结论： 1、卡诺循环后系统复原，系统从高温热源吸热部分转化为功，其 余的热流向低温热源。热机效率<1 2、卡诺热机效率只与热源的温度T1 T2有关。 3、卡诺循环是可逆循环，它的逆循环是冷冻机的工作原理
