陕西师范火学精品课程……《物理化学》 第二章热力学第二定律 绪言 、热力学第二定律的任务:判断过程进行的方向和限度。 热力学第一定律是能量守恒与转化定律(第一类永动机不能产生、造成),那么任 何违反热力学第一定律的过程都不能发生。然而,大量事实已证明,有些不违反热力学 第一定律的过程也并不能发生。 大家都知道在自然界中存在许许多多朝一定方向自发进行的自然过程,即在一定 条件无需人为地施加任何外力就能自动发生的过程。例如: (1)水从高处流向低处,直至水面的高度相同。 (2)气体自动地从高压区流向低压区,直至压力相等。 (3)两个温度不同的金属棒接触,热自动的从高温棒传向低温棒,直到温度相同 (4)浓度不均的溶液体系会自动地变成浓度均匀一致等等。 这些过程都属于自动发生的过程,但是从来也不会自动发生上述这些过程的逆过 程,即水自动从低处流向高处。虽然这些逆过程若能发生,也并不违反热力学第一定律。 从这还看出:自发过程都具有单向性、有限性。所以说,热力学第一定律不能告述人们 过程进行的方向及限度,要解决过程的方向和限度必须依赖于热力学第二定律。所以热 力学第二定律要解决的中心任务就是如何判断过程的方向和限度问题。下面学习热力学 第二定律。基本路线与讨论热力学第一定律相似,先从人们在大量实验中的经验得出热 力学第二定律,建立几个热力学函数S、G、F,再用其改变量判断过程的方向与限度 第一节自发变化的共同特征—不可逆性 对周围发生的实际过程进行研究,据热力学第二定律说明实际过程的不可逆性。 例1:理想气体向真空膨胀过程:是一实际发生过程,在此过程中O1=0,W1=0, 过程发生后体系的状态发生了变化(体积增大)。若想使体系复原可以做到,只要消耗 W2的功把气体压缩回去就行。压缩过程中,气体会传给环境与W2相等的热|Q2|=W2, 环境能不能复原取决于热能否全部转化为功而不再引起任何其它变化。在学习可逆过程 中知道,不可逆膨胀及反向不可逆压缩时W2≠|W1|,而是W>|W1。因此|Q2 >O1,W2-|W|=|Q2|-Q1>0。即环境付出了功W2-|W1,而得到了热|Q2 第1页共48页 2004-7-15陕西师范大学精品课程 …… 《物理化学》 第 1 页 共 48 页 2004-7-15 第二章 热力学第二定律 绪言 一、热力学第二定律的任务：判断过程进行的方向和限度。 热力学第一定律是能量守恒与转化定律（第一类永动机不能产生、造成），那么任 何违反热力学第一定律的过程都不能发生。然而，大量事实已证明，有些不违反热力学 第一定律的过程也并不能发生。 大家都知道在自然界中存在许许多多朝一定方向自发进行的自然过程 ，即在一定 条件无需人为地施加任何外力就能自动发生的过程。例如： (1) 水从高处流向低处，直至水面的高度相同。 (2) 气体自动地从高压区流向低压区，直至压力相等。 (3) 两个温度不同的金属棒接触，热自动的从高温棒传向低温棒，直到温度相同。 (4) 浓度不均的溶液体系会自动地变成浓度均匀一致等等。 这些过程都属于自动发生的过程，但是从来也不会自动发生上述这些过程的逆过 程，即水自动从低处流向高处。虽然这些逆过程若能发生，也并不违反热力学第一定律。 从这还看出：自发过程都具有单向性、有限性。所以说，热力学第一定律不能告述人们 过程进行的方向及限度，要解决过程的方向和限度必须依赖于热力学第二定律。所以热 力学第二定律要解决的中心任务就是如何判断过程的方向和限度问题。下面学习热力学 第二定律。基本路线与讨论热力学第一定律相似，先从人们在大量实验中的经验得出热 力学第二定律，建立几个热力学函数 S、G、F，再用其改变量判断过程的方向与限度。 第一节 自发变化的共同特征——不可逆性 对周围发生的实际过程进行研究，据热力学第二定律说明实际过程的不可逆性。 例 1: 理想气体向真空膨胀过程：是一实际发生过程，在此过程中 Q1 = 0，W1 = 0， 过程发生后体系的状态发生了变化（体积增大）。若想使体系复原可以做到，只要消耗 W2 的功把气体压缩回去就行。压缩过程中，气体会传给环境与 W2 相等的热∣Q2∣= W2， 环境能不能复原取决于热能否全部转化为功而不再引起任何其它变化。在学习可逆过程 中知道，不可逆膨胀及反向不可逆压缩时 W2≠∣W1∣，而是 W2 >∣W1∣。因此︱Q2︱ > Q1, W2－∣W1∣=︱Q2︱－Q1 > 0。即环境付出了功 W2－∣W1∣，而得到了热︱Q2︱