2020年高中物理竞赛-热学A（联赛版）05热力学第二定律：熵增加原理(共10张PPT)

2020高中物理竞赛 热学A （三）熵增加原理 绝热过程中的熵变 理想气体在准静态（可逆）绝热过程中的熵变 理想气体在自由膨胀过程（不可逆）中的熵变 理想气体由初态 i 自由膨胀到末态 f， n > 1: 膨胀比 由理想气体的熵公式知， 或 由此知，不论以什么状态参量表示熵，在自由膨胀过程中理想气体的熵变都是 热传递过程中熵变 如图，物体（TA） 与热库（TB）接触，在等压条件下吸收热量 Q=Cp(TB—TA),达到温度TB，由于物体与热库组 成的系统是独立的，则该过程为绝热过程。在该过程中 则 因为 即 那么，无论TB > TA ，或是 TA > TB，都有 所以 扩散过程中的熵变 多种气体经扩散而混合引起的熵变为 摩尔分数 相变过程中的熵变 熔解过程，温度保持 吸热 同理可证，对所有相变过程都有 一般情况 如图示，系统从初态 i 到末态 f 可以有各种不同路径，设 p-V 图上的 L 是讨论的过程（可逆、不可逆均可），再选另一连接 i 和 f 的可逆路径 L0, 则 L 和 L0 的逆路径构成一个循环，由克劳修斯不等式知 即 那么， 的过程中的熵变为 因为路径 L 任意， 可正可负，所以 对绝热过程则有 所以，对任意绝热过程 实例计算和一般计算都表明，在绝热过程中 熵增加原理 热力学系统从一个平衡态经绝热过程到达另一个平衡态时, 它的熵永不减少。如果过程是可逆的，则其熵不变；如果过程是不可逆的，则其熵增加。 克劳修斯不等式的另一种表述 代入热力学第一定律，则有 判断绝热过程是否可逆。实际计算熵变， 若 则该绝热过程不可逆； 若 则该绝热过程可逆。 讨论 熵增加原理仅对绝热过程成立，对其他过程不成立。 熵增加原理仅适用于封闭的孤立系统。 熵定理： 态函数熵的存在性、熵增加原理和热力学温标的引进统称为熵定理。 孤立系统中绝热过程进行方向的判据： 孤立系统热平衡的判据：熵取得极大值， 即 严格地，在内能和体积不变的条件下，对于一切可能的变动来说，平衡态的熵最大，此时 $$