物理化学-三.ppt

热力学第二定律 第3章 重点与难点 1、理解热力学第二定律，第三定律的叙述及数学表达式 2、掌握热力学函数S、A、G定义，性质，各热力学函数间关系，热力学基本方程，掌握ΔS、ΔG的计算 3、掌握ΔrSmΘ、 ΔfGmΘ、 ΔrGmΘ、 ΔrGm的概念，且ΔrSmΘ、 ΔrGmΘ的计算，掌握熵增原理，能熟练应用ΔS、ΔG判据 4、理解掌握克拉佩龙-克劳修斯方程推导及应用 §3-1 热力学第二定律 一、自发过程及其共同特征 自发过程：指定条件下，能够或者原则上能够不需外力帮助自动进行的过程成为自发过程。 自然条件下自发过程举例 高温物体向低温物体的传热过程 高压气体向低压气体的扩散过程 溶质自高浓度向低浓度的扩散过程 锌与硫酸铜溶液的化学反应 §3-1 热力学第二定律 一、自发过程及其共同特征 自发过程共同特征：自发过程都是热力学不可逆过程，都有确定的变化方向，不可能沿原途径自动返回。——不可逆性 二、热力学第二定律 克劳修斯说法：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其它影响。 开尔文说法：不可能从单一热源吸取热量使之完全转变成功而不产生其它影响。即第二类永动机（效率为100%）是不可能创造的。 §3-2 卡诺循环及热机效率 一、卡诺循环 §3-2 卡诺循环及热机效率 一、卡诺循环 恒温可逆膨胀（A→B） 绝热可逆膨胀（B →C） 恒温可逆压缩（C →D） 绝热可逆压缩（D →A） §3-2 卡诺循环及热机效率 一、卡诺循环 过程一：恒温Th可逆膨胀由p1V1到p2V2（A→B） §3-2 卡诺循环及热机效率 一、卡诺循环 过程二：绝热可逆膨胀由p2V2Th到p3V3Tc（B→C） §3-2 卡诺循环及热机效率 一、卡诺循环 过程三：恒温Tc可逆压缩由p3V3到p4V4（C→D） §3-2 卡诺循环及热机效率 一、卡诺循环 过程四：绝热可逆压缩由p4V4Tc到p1V1Th（D→A） §3-2 卡诺循环及热机效率 一、卡诺循环 整个循环 §3-2 卡诺循环及热机效率 一、卡诺循环 整个循环 §3-2 卡诺循环及热机效率 二、卡诺热机效率 热机效率：在一次循环中，热机对环境所作的功-W与其从高温热源吸收的热Qh之比称为热机效率 卡诺热机效率： §3-3 熵,熵增原理 一、熵概念的引出——以卡诺效率为基础的引出方法 从卡诺效率引出卡诺循环的热温商 §3-3 熵,熵增原理 一、熵概念的引出——以卡诺效率为基础的引出方法 从卡诺定理引出不可逆循环过程的热温商 §3-3 熵,熵增原理 一、熵概念的引出——以卡诺效率为基础的引出方法 熵的引出 §3-3 熵,熵增原理 一、熵概念的引出——以卡诺效率为基础的引出方法 熵的引出 §3-3 熵,熵增原理 一、熵概念的引出——以卡诺效率为基础的引出方法 熵的引出 §3-3 熵,熵增原理 一、熵概念的引出——以卡诺效率为基础的引出方法 熵的引出 §3-3 熵,熵增原理 一、熵概念的引出——以卡诺效率为基础的引出方法 熵的引出 §3-3 熵,熵增原理 一、熵概念的引出——以卡诺效率为基础的引出方法 熵的引出 §3-3 熵,熵增原理 一、熵概念的引出——以卡诺效率为基础的引出方法 熵的引出 §3-3 熵,熵增原理 二、克劳修斯不等式 §3-3 熵,熵增原理 二、克劳修斯不等式 §3-3 熵,熵增原理 二、克劳修斯不等式 §3-3 熵,熵增原理 三、熵判据——熵增原理 §3-3 熵,熵增原理 三、熵判据——熵增原理 §3-3 熵,熵增原理 三、熵增原理 §3-3 熵,熵增原理 四、熵的物理意义 物理意义：熵是系统混乱度的量度 事实说明： §3-4 单纯pVT变化熵变的计算 一、计算原则 体系熵变必须沿可逆过程求其热温商 环境熵变必须沿实际过程求其热温商，且体系热与环境热大小相同，符号相反 判断过程的方向必须用总熵变，绝热时可用体系熵变 计算体系熵变的基本公式： §3-4 单纯pVT变化熵变的计算 二、pVT变化的熵变 §3-4 单纯pVT变化熵变的计算 二、pVT变化的熵变 §3-4 单纯pVT变化熵变的计算 二、等温过程 §3-4 单纯pVT变化熵变的计算 三、等容过程 §3-4 单纯pVT变化熵变的计算 四、等压过程 §3-4 单纯pVT变化熵变的计算 五、绝热可逆过程 §3-4 单纯pVT变化熵变的计算 六、环境熵变 §3-5 相变过程熵变的计算 一、可逆相变熵变 可逆相变：在无限接近平衡条件（平衡温度、平衡压力）下进行的相变化成可逆相变。 恒温、恒压、可逆 §3-5 相变过程熵变的计算 二、不可逆相变熵变