第二章热力学第二定律 - USTC.pdf
第二章热力学第二定律
2.1热力学第二定律的一般表述
2.2热的Caloric理论
2.3Carnot定理
2.4热力学第二定律
2.5热力学温标
2.6新的状态函数—熵
2.7熵流与熵产生
2.8热力学第二定律的熵表述
2.1热力学第二定律的一般表述
可逆过程和不可逆过程
可逆过程：过程中每一步都可以沿相反方向发生，并且不
引起外界的其他改变。
不可逆过程：非可逆过程的过程。
要么不能反向发生
要么反向发生引起外界的变化
无摩擦准静态过程是唯一一种可逆过程。但它是理想化的过程
（无限慢，无摩擦），实际上是不存在的。
热力学第二定律的一般表述
自然界的所有宏观过程都是不可逆的。
和热力学有关的两种表述
Clausius表述：热传导是不可逆的，或者热不可能自发的
从低温转移到高温
Kelvin表述：不可能从单一热源取热并完全转成功而不
引起其他变化
热力学第二定律很容易从经验、实践中得到验证
但它和其他物理学定律非常不同
一般定律均可以表示为等式的形式
如何从第二定律这种一般的表述里得到等式？
2.2热的Caloric理论
JamesWatt(1736—1819)
wasaScottishinventor,mechanical
engineer,andchemistwhosesteam
enginepatentedin1769greatly
increasedtheefficiencyandrangeof
useoftheearlyatmosphericsteam
engine
热力学第一定律∆=∆−∆1842年
2.2热的Caloric理论
Ancientgreeks,Lavoisier,Poisson,Laplace,Carnot···
Caloric:无质量，自我排斥的液体；温度∼Caloric浓度
AntoinLavoisier(1743–1794)andMarieLavoisier(1758–1836)
2.2热的Caloric理论
Ancientgreeks,Lavoisier,Poisson,Laplace,Carnot···
Caloric:无质量，自我排斥的液体；温度∼Caloric浓度
热平衡：液体达到相同的高度（浓度）
热容：体积内容纳的液体数量
①保持压强不变，升温导致体积变大，热容增加：
②DelarocheandBérard错误的实验结果：理想气体体积变大，热容增加
热传导：液体从高处流向低处
①热可以在真空中传播
②Fourier热传导理论
相变、潜热：热可以附着在分子附近，使得分子间排斥变大
气体绝热过程导致温度改变
Lapalace据此修正了Newton理论，得到更准确的声速
Carnot定理：正确解释了热机的工作原理
2.3Carnot定理