第五章 热力学第二定律
1 第五章 热力学第二定律
本章主要内容 热力学第二定律解决的问题: 化学变化过程进行的方向和限度 主要内容: 第二定律的表述,判断方向及限度的熵S 状态函数F、G及热力学基本关系式 热力学第三定律 化学势、活度、逸度等概念
2 热力学第二定律解决的问题: 化学变化过程进行的方向和限度 主要内容: 第二定律的表述，判断方向及限度的熵S 状态函数F、G及热力学基本关系式 热力学第三定律 化学势、活度、逸度等概念 本章主要内容
化学反应的规律,特别是变化的方向性和 反应进行的程度等问题,一直被人们所重视。 石墨 金刚石 高温高压催化剂 +H NH 能否在常温常压下进行固颤?
3 化学反应的规律，特别是变化的方向性和 反应进行的程度等问题，一直被人们所重视。 石墨 金刚石 N2＋H2 NH3 高温高压 催化剂 能否在常温常压下进行固氮？
§5.1过程的方向性热力学第二定律 511自发过程的不可逆性 有些物质混合在一起,在给定条件下反应一经 开始,就能自动地进行下去。 碳在空气中燃烧生成二氧化碳 C(s)+02(g)co2(g) 锌与稀盐酸作用生成氢气 Zn(s)+ 2H+(aq)) Zn2+(aq)+H2(g)
4 5.1.1 自发过程的不可逆性 §5.1 过程的方向性 热力学第二定律 有些物质混合在一起，在给定条件下反应一经 开始，就能自动地进行下去。 碳在空气中燃烧生成二氧化碳 C（s）＋ O2（g） CO2 （g） 锌与稀盐酸作用生成氢气 Zn（s）＋ 2H＋（aq） Zn2＋（aq） ＋H2 （g）
这种在给定条件下能自动进行的反应或过程叫做 自发反应或自发过程 1.共同特征 自发变化:能自动发生的变化,即无需外力(环境) 对体系做功,就可以发生的变化。 切自发变化都有一定的变化方向,并且 都不会自动逆向进行的。 简称:自发变化,是热力学的不可逆过程
5 自发变化：能自动发生的变化，即无需外力(环境） 对体系做功，就可以发生的变化。 一切自发变化都有一定的变化方向，并且 都不会自动逆向进行的。 简称：自发变化，是热力学的不可逆过程。 1. 共同特征 这种在给定条件下能自动进行的反应或过程叫做 自发反应或自发过程
例1:水,由高处流到低处。 例2:气体,由高压流向低压 例3:热功转换P153 例4:热传导 两个不同温度的物体相接触,热总是由高温 物体自发地传向低温物体,直至两物体温度 相等。其逆过程,即热自动由低温物体自发 地传向高温物体是不可能发生的
6 例1：水，由高处流到低处。 例2：气体，由高压流向低压。 例3：热功转换 P153 例4：热传导 两个不同温度的物体相接触，热总是由高温 物体自发地传向低温物体，直至两物体温度 相等。其逆过程，即热自动由低温物体自发 地传向高温物体是不可能发生的
注意:④自发不等于迅速; ②反应能否自发进行,与给定的条件有关。 ③自发变化都不会自动逆向进行,但这并不 意味着它们根本不能倒转,借助于外力是 可以使一个自动变化逆向进行的。 通常条件N0 N2(g)+O2(g) 少NO(g) 雷电的极高温度条件Yes (g)+O2(g) H20(g)
7 注意：① 自发不等于迅速； ② 反应能否自发进行，与给定的条件有关。 ③ 自发变化都不会自动逆向进行，但这并不 意味着它们根本不能倒转，借助于外力是 可以使一个自动变化逆向进行的。 N2（g）＋ O2（g） NO （g） 雷电的极高温度条件 Yes 通常条件 No H2（g）＋ O2（g） H2O （g）
2.自发变化的方向和限度 任何自发变化总是自动趋向平衡态,而其 逆过程不会自动发生,要使逆过程进行,则需 外力作用,引起其他变化 方向:指最终的去向 限度:平衡态为止 自发过程是热力学不可逆的 指自发变化后,不可能使体系和环境都恢 复到原来的状态,而不留下任何影响
8 2.自发变化的方向和限度 任何自发变化总是自动趋向平衡态，而其 逆过程不会自动发生，要使逆过程进行，则需 外力作用，引起其他变化。 方向：指最终的去向 限度：平衡态为止 自发过程是热力学不可逆的： 指自发变化后，不可能使体系和环境都恢 复到原来的状态，而不留下任何影响
512热力学第二定律 1.开尔文( Kelvin)说法 “不可能从单一热源取热使之完全变为功,而不发 生其它变化” 从单一热源吸热全部变成功,是不可能的,只能部分 变成功,且需低温热源容纳,即必须有两个热源,高 温吸热低温放热。 “第二类永动机使不可能造成的”。 第一类永动机:不需能量供应,而永远做功 第二类永动机:永远从单一热源取热向外做功
9 1. 开尔文（Kelvin）说法 “不可能从单一热源取热使之完全变为功，而不发 生其它变化”。 从单一热源吸热全部变成功，是不可能的，只能部分 变成功，且需低温热源容纳，即必须有两个热源，高 温吸热低温放热。 5.1.2 热力学第二定律 “第二类永动机使不可能造成的”。 第一类永动机：不需能量供应，而永远做功。 第二类永动机：永远从单一热源取热向外做功
2.克劳修斯的说法 “不可能把热从低温物体传到高温物体,而不引起 其它变化”。 热从低温物体传到高温物体,必消耗功。 说明:有限温差的热传导的不可逆性。 开氏和克氏的说法是等效的。 换句说法: a)不是说热不能变成功,但需从两个热源取 热全部变成功。 b)不是说不能从单一热源取热全部变成功, 而是强调产生其它影响
10 2. 克劳修斯的说法 “不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起 其它变化” 。 热从低温物体传到高温物体，必消耗功。 说明：有限温差的热传导的不可逆性。 开氏和克氏的说法是等效的。 换句说法： a）不是说热不能变成功，但需从两个热源取 热全部变成功。 b）不是说不能从单一热源取热全部变成功， 而是强调产生其它影响