热力学第二定律的应用VIP免费

热力学第二定律的文字表述及相关应用化工制药类一班,电话:,邮箱:摘要：热力学第二定律是用来判断过程的方向和限度的，在教学中主要介绍Clausius不等式的应用.对第二定律文字表述的应用涉及很少。文章主要介绍了热力学第二定律文字表述的应用和引出墒函数概念的必要性。关键字：热力学第二定律;文字表述;应用;讨论引言：热力学第二定律是用来判断过程的方向和限度的。在现行的物理化学教材中，热力学第二定律的应用主要局限于墒判据的应用，很少有介绍热力学第二定律文字表述的应用方面的问题，本文力图从热力学第二定律文字表述的应用加以讨论，进而说明引人嫡函数的必要性。1热力学第二定律的文字表述1.1Clausius表述:不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其它任何变化;1.2Kdvin表述:不可能从单一热源取出热使之完全变为功而不发生任何其它变化;Kelvin表述也可表述为:第二类永动机是不可能造成的.1.3热力学第二定律的其它表述(l)功可自发地全部变为热，但热不可能全部转变为功而不引起任何其它变化;(2)一切自发过程都是热力学不可逆的;(3)一切实际过程都是热力学不可逆的;(4)孤立体系发生的实际过程一定是自发的;(5)孤立体系所发生的任意过程总是向着体系嫡值增加的方向进行一嫡增加原理。2热力学第二定律文字表述的应用2.1热力学第二定律的各种表述都是等效的热力学第二定律的各种表述都是等效的，一旦违背了其中一种表述，也必然同时违背另外几种表述。假设违背了Clausius表述:热可以从低温物体传到高温物体而不引起任何其它变化.即Q，的热能从低热源自动地传到高温热源几(图1).用一热机A在T2和T1间工作，使之从T2取出Q2的热，将Q1的热传给T1，对外做功W，并且有Q1的热从T1自动传给T2循环终了的净结果;热机从T2吸取-的热，对外净做功=-，热全部变为功而没有其它变化，这是第二类永动机，是不可能造成的.所以违背Clausius表述也必然违背Kelvin表述。设有一部违背Kelvin表述的热机A(图2)它从温度为毛的高温热源吸热Q2，全部用来做功，w=Q2，用热机A去带动致冷机B工作，致冷机得到W的功从温度为T1的低温热源吸热Q1，并将+的热传给高温热源T2。于是，热机A和致冷机B联合工作的净结果，除了将Q1的热从低温热源T1传到高温热源T2外，再不产生其它变化，显然，这违背了Clausius的表述。2.2判断过程的方向热力学第二定律是用来判断过程的方向和限度的.教材上所讲授的都是用嫡判据来判断过程的方向和限度，实际上热力学第二定律的文字表述也可用来判断过程的方向.其具体方法如下:对系统状态发生的变化A、B，设法使系统和环境复原，若存在热必须全部变为功的过程(实际上不能)则从A一B这一过程为不违背热力学第二定律的能进行的不可逆过程;若出现了热全部变为功(违反热力学第二定律)则从A一B为实际不能进行的过程(逆向可进行);若不存在热功转换的问题，则从A、B为可逆过程.例1lmol理想气体，5p*1mol理想气体，5P*正向过程:dT=0，△U=O，Q=W;逆向过程:dT=O，△U=0，=W1结果:系统复原时，环境净做功-净得热-,想使环境复原，必须使-=-转变为功(实际上是不可能的)结论:正向过程为实际能进行的不可逆过程.例21mol理想气体，p*1mol理想气体，5p*正向过程:假定lmol理想气体在P’下能等温自动压缩为SPe，dT=0，△U=0,Q=0,W=0;逆向过程:dT=0,U=O.Q=W结果:经过一个循环，系统净吸热，失功!WI，且=，系统吸收的热已全部转变为功而没有其它变化(违反热力学第二定律).结论:正向过程实际上不能按指定方向自动进行.例3lmol理想气体,5p*1mol理想气体，p*正向过程:dT=0，△U=，Q=W=nRln逆向过程:dT=0，△U=0,=W1=nRTln结果:系统复原的同时，环境得功，失功，且=，;环境失热，得热1且=结论:不存在热功转换问题，为可逆过程.3结论从以上讨论可知，热力学第二定律是用来判断过程的方向和限度的.但用热力学第二定律的文字表述来判断过程的方向的方法太抽象了，而且往往需要繁杂的手续和特殊的技巧，这种方法也不能明确地告诉我们过程进行到什么程度为止，即不能指出过程的限度.有签于此，促使人们从热功转换的方向和限度寻找一个新的状态函数，用这个状态函数的改变量来判断过程的方向和限度，而这个新的状态...