高中物理竞赛—热学篇（基础版）16热力学第二定律与熵(共25张PPT)

2020物理竞赛 热力学第二定律与熵 6－7 热力学第二定律的表述 卡诺定理 热力学第二定律 卡诺定理 6－8 熵 熵增加原理 熵 熵的计算 熵增加原理与热力学第二定律 复 习 理想气体的等温过程和绝热过程 多方过程 循环过程 热机和制冷机 卡诺循环 热力学第一定律给出了各种形式的能量在相互转化过程中必须遵循的规律，但并未限定过程进行的方向。 观察与实验表明，自然界中一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的，或者说是有方向性的。 对这类问题的解释需要一个独立于热力学第一定律的新的自然规律，即热力学第二定律。 6－7 热力学第二定律的表述 卡诺定理 引言 一、可逆过程和不可逆过程 1、引入： 热传递： 正过程——热量从高温物体→低温物体，成立 逆过程——热量从低温物体→高温物体，不成立 热功转换： 正过程——功→热量，成立 逆过程——热量→功，不成立 热力学的过程是有方向的。 2、定义： 在系统状态的变化过程中，系统由一个状态出发经过某一过程达到另一状态，如果存在另一个过程，它能使系统和外界完全恢复原来的状态（即系统回到原来状态，同时原过程对外界引起的一切影响）则这样的过程称为可逆过程；反之，如果用任何曲折复杂的方法都不能使系统和外界完全恢复原来的状态，则这样的过程称为不可逆过程。 3、可逆过程的条件 过程要无限缓慢地进行，即属于准静态过程； 过程无耗散（没有摩擦力、粘滞力或其它耗散力作功）。 即只有在准静态和无摩擦的条件下才有可能是可逆的。 自然界中真实存在的过程都是按一定方向进行的，都是不可逆的。例如： 理想气体绝热自由膨胀是不可逆的。 热传导过程是不可逆的。 二、热力学第二定律 1、热力学第二定律的两种表述 热力学第二定律的克劳修斯表述（ 1850）： 不可能把热量从低温物体自动地传到高温物体而不引起其他变化。 克劳修斯表述指明热传导过程是不可逆的。 克劳修斯（Rudolf Clausius，1822-1888），德国物理学家，对热力学理论有杰出的贡献，曾提出热力学第二定律的克劳修斯表述和 熵的概念，并得出孤立系统的熵增加原理。他还是气体动理论创始人之一，提出统计概念和自由程概念，导出平均自由程公式和气体压强公式，提出比范德瓦耳斯更普遍的气体物态方程。 开尔文（W. Thomson，1824-1907），原