第三章 热力学第二定律
第 三 章 热力学第二定律
热力学第一定律:能量守恒 局限性:无法确定过程的方向和限度 内容方向限度特点共同因素 热传导1-T24T=0自发T 气体扩散P1一P2|4=0发P 水流|1-h2Lh=0自发第二定律 电流1-4=0自发U需解决的 化学反应? ?中心课题
热力学第一定律：能量守恒 局限性： 无法确定过程的方向和限度 内 容 热传导 气体扩散 水 流 电 流 化学反应 方 向 T1 T2 h1 h2 p1 p2 U1 U2 ？ 限 度 T =0 p= 0 h= 0 U= 0 ？ 特点 自发 自发 自发 自发 T p h U 共同因素 ？ 第二定律 需解决的 ? 中心课题
热力学第二定律任务 1.研究热功转化的规律; 2.判断过程自发进行的方向 3.确定自发过程最终的平衡状态。 推测其数学表达式:不等式 §3-1卡诺循环 热机:通过工质(如气缸中的气体) 不断将热转化为功的机器。 热机效率:n
热力学第二定律任务： 1. 研究热功转化的规律； 2. 判断过程自发进行的方向； 3. 确定自发过程最终的平衡状态。 推测其数学表达式：不等式 §3-1 卡 诺 循 环 热机： Q1 W 热机效率： = − 通过工质（如气缸中的气体）， 不断将热转化为功的机器
卡诺循环系统=工质—理想气体 1系统复原 1.恒温可逆膨胀 P △U=0Q1=-W12 Q=0 Q(Q=02.绝热可逆膨胀 △U=W 2-3 2 nCTm(T2-T1 3.恒温可逆压缩: △U=0 o2 3-4 4.绝热可逆压缩: △U=W41 nCkmTi-n2)
p V T1 Q= 0 1 1. 恒温可逆膨胀 卡诺循环： 工质 理想气体 U = 0 Q1 = -W1-2 2 2. 绝热可逆膨胀 U = W2-3 T2 Q2 3 3. 恒温可逆压缩: U = 0 Q2 = -W3-4 Q= 0 4 4. 绝热可逆压缩: 系统复原 = nCV,m(T2 -T1 ) U = W4-1 = nCV,m(T1 -T2 ) 系统 =
1→2g1=-W(1→2)= RTIn(V2/H1) 3-4Q2=-W(34=nRT2ln(V4/13) P =-W W (1→2)-(3→)4) Q1+g2 由绝热方程: 2 3 v4/13=1/2 (T2/7)wm(vV1)=1 相除 (T2/T1)w"(Vy2)=1 Q2=-W(3)4=-nRT2ln(2/1
1 2 Q1= -W(1→2)= nRT1 ln(V2 / V1 ) 3 4 Q2= -W(3→4)= nRT2 ln(V4 / V3 ) 4 3 1 2 V /V =V /V 相除 Q2= -W(3→4)= - nRT2 ln(V2 / V1 ) 由绝热方程: V1 V2 V3 V4 P T1 T2 V -W= -W(1→2) -W(3→4) = Q1 + Q2 (T2 / T1 ) Cv,m(V4 / V1 ) R =1 (T2 / T1 ) Cv,m(V3 / V2 ) R =1