单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,68,熵 熵增加原理,一个不可逆过程，不仅在直接逆向进行时不能消除外界的所有影响，而且无论用什么曲折复杂的方法，也都不能使系统和外界完全恢复原状而不引起任何变化。因此，一个过程的不可逆性与其说是决定于过程本身，不如说是决定于它的初态和终态。这预示着存在着一个与初态和终态有关而与过程无关的状态函数，用以判断过程的方向。,68 熵 熵增加原理一个不可逆过程，不仅在直接逆向进行,1,结论：,可逆卡诺循环中,热温比总和为零.,热温比,等温过程中吸收或放出的热量与热源温度之比.,可逆卡诺机,一 熵概念的引进,如何判断,孤立,系统中过程进行的,方向,？,结论：可逆卡诺循环中,热温比总和为零.,2,任一微小可逆卡诺循环,对所有微小循环求和,当,时，则,任意的可逆循环可视为由许多可逆卡诺循环所组成,结论:,对任一可逆循环过程,热温比之和为零.,任一微小可逆卡诺循环对所有微小循环求和当时，则 任意的可,3,在可逆过程中，系统从状态,A,改变到状态,B,其热温比的积分只决定于始末状态，而与过程无关.据此可知热温比的积分是一态函数的增量，此,态函数,称,熵,.,二 熵是态函数,可逆过程,*,*,A,B,C,D,可逆过程,在可逆过程中，系统从状态A改变到状态B,其热,4,无限小可逆过程,热力学系统从初态,A,变化到末态,B,，系统,熵的增量,等于初态,A,和末态,B,之间任意一可逆过程热温比（）的积分.,物理意义,熵的单位,*,*,A,B,C,D,E,可逆过程,无限小可逆过程 热力学系统从初态 A 变化到,5,熵增加原理,对于绝热过程,Q=0，由第二定律可得,即，系统经一绝热过程后，熵永不减少。如果,过程是可逆的，则熵的数值不变；如果过程是不,可逆的，则熵的数值增加。,熵增加原理,或第二定律熵表述,熵增加原理对于绝热过程Q=0，由第二定律可得熵增加原,6,孤立系统中所发生的过程必然是绝热的，,故还可表述为孤立系统的熵永不减小。,若系统是不绝热的，则可将系统和外界看作一复合系统，此复合系统是绝热的，则有,(dS),复合,=dS,系统,+dS,外界,若系统经绝热过程后熵不变，则此过程是可逆的；若熵增加，则此过程是不可逆的。,可判断过程的性质,孤立系统 内所发生的过程的方向就是熵增加的方向。,可判断过程的方向,孤立系统中所发生的过程必然是绝热的，若系统是不绝热的，则可将,7,三 熵变的计算,1）,熵是态函数，当始末两平衡态确定后，系,统的熵变也是确定的,与过程无关.因此,可在两平,衡态之间假设任一可逆过程，从而可计算熵变.,2）,当系统分为几个部分时，各部分的熵变之,和等于系统的熵变.,三 熵变的计算 1）熵是态函数，当始末两平,8,例1,计算不同温度液体混合后的熵变.质量为,0.30 kg,、温度为 的水,与质量为,0.70 kg,、温度为 的水混合后，最后达到平衡状态.试求水的熵变.设整个系统与外界间无能量传递.,解,系统为孤立系统,混合是不可逆的等压过程.为计算熵变,可假设一可逆等压混合过程.,设 平衡时水温为 ,水的定压比热容为,由能量守恒得,例1 计算不同温度液体混合后的熵变.,9,各部分热水的熵变,显然,孤立,系统中,不,可逆过程熵是,增加,的.,各部分热水的熵变显然孤立系统中不可逆过程熵是增加的.,10,绝热壁,例2,求热传导中的熵变,设在微小时间 内,从 A 传到 B 的热量为 .,同样，此,孤立,系统中,不,可逆过程熵亦是,增加,的,.,绝热壁例2 求热传导中的熵变 设在微小时间,11,四 熵增加原理：,孤立系统中的熵永不减少.,平衡态,A,平衡态,B,（熵不变）,可逆,过程,非平衡态,平衡态（熵增加）,不可逆,过程,自发过程,孤立系统,不,可逆过程,孤立系统,可逆,过程,孤立系统中的,可逆,过程，其熵不变；,孤立系统中的,不,可逆过程，其熵要增加.,熵增加原理成立的,条件,:,孤立系统或绝热过程.,四 熵增加原理：孤立系统中的熵永不减少.平衡态 A平衡态,12,热力学第二定律亦可表述为：,一切自发过程,总是向着熵增加的方向进行.,熵增加原理的应用：给出自发过程进行方向,的判椐.,五 熵增加原理与热力学第二定律,热力学第二定律亦可表述为：一切自发过程,13,热源温度愈高它所输出的热能转变为功的潜力就愈大，即较高温度的热能有较高的品质。当热量从高温热源不可逆的传到低温热源时，尽管能量在数量上守恒，但能量品质降低。,熵的增加是能量退化的量度。可用能的损失或不可利用能的增加等于环境温度T,0,与不可逆过程的熵的增量的乘积。,一切不可逆过程实际上都是能量品质降低的过程，热力学第二定律提供了估计能量品质的方法。,热源温度愈高它所输出的热能转变为功的潜力就愈大，即较高温度的,14,证明,理想气体真空膨胀过程是不可逆的.,在态1和态2之间假设一可逆等温膨胀过程,不可逆,1,2,证明 理想气体真空膨胀过程是不可逆的.,15,