2022-2023学年高二物理竞赛课件：熵和热力学基本方程

1 熵和热力学基本方程 2 一、克劳修斯等式和不等式 工作于两个一定温度之间的任何一个热机的效率不能大 于工作于这两个温度之间的可逆热机的效率。 等号适用于可逆热机 Q1、Q2分别表示从热源T1、T2吸收的热量，称克劳修斯 等式和不等式。 3 推广到n个热源： 一个系统在循环过程中与温度为T1、T2、…… Tn的n个热源接触，从这n个热源分别吸收Q1、Q2、…… Qn的热量。 等号对应可逆过程。 对于更普遍的循环过程有： 注意：T是热源温度并非系统温度，过程可逆时等号成立。 4 二、 熵和热力学基本方程 对于可逆过程有: 系统温度和与之交换热量的热源的温度必须相等，T在可逆时亦可看成系统温度。 5 若系统从初态A经可逆过程R到达终态B以后，又经另一可逆过程R’回到初态A，构成一个循环过程 上式表明，在初态和终态给定后，积分与可逆过程的路径无关。 A B R’ R 6 定义熵 积分形式: 微分形式： 是积分因子。 熵是状态函数，是广延量。 7 可逆过程中外界对系统所作的功是 热力学基本方程的一般形式为： 热力学基本微分方程： 热力学基本方程： 8 求理想气体的熵 9 如Cp与温度无关，则： 对于一个以T、V为状态变量的过程，同理可得： 要多少个热力学量做独立变量才能完全确定一个平衡态？ 选哪几个热力学量做状态参量？ 10 热力学第二定律的数学表述和熵增加原理 设系统经一过程由初态A变到终态B，令系统经 过一个设想的可逆过程由状态B回到状态A。 a A B b 11 热力学第二定律的数学表述： dU ≤TdS +dW 违反此不等式的过程是不可能实现的。 对可逆过程： dU =TdS +dW 对不可逆过程： dU <TdS +dW 12 系统在绝热条件下： dQ = 0 SB-SA ≥0 熵增加原理：系统经可逆绝热过程后熵不变，经不可逆绝热过程后熵增加；在绝热条件下熵减少的过程是不可能实现的。 13 1. 不同的系统在同样的过程有不同的热容量； 2. 同一系统在不同的过程有不同的热容量； 3. 热容是热响应函数，只有当过程性质确定后，热容才是体系的性质。因此, C 不是状态函数。 4. Cp，CV 是广延性质的状态函数, 而摩尔 Cp,m 和CV,m 则是强度性质的状态函数。 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 $