第五章热力学第二定律 The second law of thermodynamics
第五章 热力学第二定律 The second law of thermodynamics
§5-1热力学第二定律 自发过程的方向性 T4>78 H○T Heat COFFE A 只要Q不大于Q,B向A传热并不违反第一定律
§5–1 热力学第二定律 一、自发过程的方向性 只要Q'不大于Q，B向A传热并不违反第一定律 Q Q' ?
重物下落,水温升高 水温下降,重物升高? 只要重物位能增加小于 He eat 等于水降内能减少,不 违反第一定律。 Heat 电流通过电阻,产生热量 Ww=0对电阻加热,电阻内产生反向 电流? 只要电能不大于加入热能,不 违反第一定律
4 重物下落，水温升高 水温下降，重物升高？ 只要重物位能增加小于 等于水降内能减少，不 违反第一定律。 电流通过电阻，产生热量 对电阻加热，电阻内产生反向 电流？ 只要电能不大于加入热能，不 违反第一定律
归纳:1)自发过程有方向性 2)自发过程的反方向过程并非不可进行,而是 要有附加条件; 3)并非所有不违反第一定律的过程均可进行。 无限可转换能—机械能,电能 能量转换方向性的部分可转换能一热能T≠T7 实质是能质有差异 不可转换能—环境介质的热力学能
归纳：1）自发过程有方向性； 2）自发过程的反方向过程并非不可进行，而是 要有附加条件； 3）并非所有不违反第一定律的过程均可进行。 能量转换方向性的 实质是能质有差异 无限可转换能—机械能，电能 部分可转换能—热能 T T0 不可转换能—环境介质的热力学能
能质降低的过程可自发进行,反之需一定条件一 补偿过程,其总效果是总体能质降低。 听 net q1-q2)->W 7 h 代价 代价 T-数>7 Wnet→>q1-q
能质降低的过程可自发进行，反之需一定条件— 补偿过程，其总效果是总体能质降低。 ( ) 2 1 2 net q h L q q w T T − → ⎯⎯→ 代价 2 net 1 2 q T T L h w q q ⎯⎯→ → − 代价
热二律的表述与实质 热二律的表述有60-70种 热功转换 传热 1851年 1850年 开尔文一普朗克表述 克劳修斯表述 热功转换的角度 热量传递的角度
热二律的表述与实质 热功转换 传 热 热二律的表述有 60-70 种 1851年 开尔文－普朗克表述 热功转换的角度 1850年 克劳修斯表述 热量传递的角度
第二定律的两种典型表述 1.克劳修斯叙述——热量不可能自发地不花代价地 从低温物体传向高温物体。 2开尔文—普朗克叙述——不可能制造循环热机 只从一个热源吸热,将之全部转化为功,而 不在外界留下任何影响。 3第二定律各种表述的等效性
二.第二定律的两种典型表述 1.克劳修斯叙述——热量不可能自发地不花代价地 从低温物体传向高温物体。 2.开尔文—普朗克叙述——不可能制造循环热机， 只从一个热源吸热，将之全部转化为功，而 不在外界留下任何影响。 3.第二定律各种表述的等效性
证明1、违反开表述导致违反克表述 证法:假定违反开表述 热机A从单热源吸热全部作功 Q=WA T1热源 用热机A带动可逆制冷机B 取绝对值 A W下 B C1=WA+O2 21-O2=WA-2 Q1,-Q1=Q2 违反克表述 冷源T2<T1
证明1、违反开表述导致违反克表述 Q1 ’ = WA + Q2 ’ 反证法：假定违反开表述 热机A从单热源吸热全部作功 Q1 = WA 用热机A带动可逆制冷机B 取绝对值 Q1 ’ -Q2 ’= WA = Q1 Q1 ’ -Q1 = Q2 ’ 违反克表述 T1 热源 A B 冷源 T2 <T1 Q2 ’ Q1 ’ WA Q1
证明2、违反克表述导致违反开表述 正法:假定违反克表述 Q2热量无偿从冷源送到热源 假定热机A从热源吸热Q1 T1热源 对外作功WA 对冷源放热Q2 A WA=2-02 W 冷源无变化 O 从热源吸收Q-Q全变成功A冷源T2<T 违反开表述
证明2、违反克表述导致违反开表述 WA = Q1 - Q2 反证法：假定违反克表述 Q2热量无偿从冷源送到热源 假定热机A从热源吸热Q1 冷源无变化 从热源吸收Q1 -Q2全变成功WA 违反开表述 T1 热源 A 冷源 T2 <T1 Q2 Q2 WA Q1 Q2 对外作功WA 对冷源放热Q2
两种表述的关系 开尔文一普朗克 克劳修斯表述 表述 完全等效!! 违反一种表述必违反另一种表述
两种表述的关系 开尔文－普朗克 表述 完全等效!!! 克劳修斯表述： 违反一种表述,必违反另一种表述!!!