热力学第二定律的经典表述.ppt

§23热力学第二定律的经典表述
从上面的讨论可知,一切自发过程(如:
理气真空膨胀、热由高温流向低温、自
发化学反应)的方向,最终都可归结为
功热转化的方向问题:
“功可全部变为热,而热不能全部变为
功而不引起任何其他变化”。
、克劳修斯和开尔文对热力学第二
定律的经典表述
( Clausius)表述:
不可能把热从低温物体传到高温物
体,而不引起任何其他变化。”(上
例2)
( Kelvin)表述
■不可能从单一热源取出热使之完全变为
功,而不发生其他变化。或者说
■不可能设计成这样一种机器,这种机器
能循环不断地工作,它仅仅从单一热源
吸取热量变为功,而没有任何其他变化。
■这种机器有别于第一类永动机(不供给
能量而可连续不断产生能量的机器)
所以开尔文表述也可表达为
第二类永动机是不可能造成的。”
事实上,表述A和表述B是等价的;
对于具体的不同的过程,可方便地用不
同的表述判断其不可逆性。
■例如上例2中“热由高温→低温的过
程”,可直接用克劳修斯表述说明其不
可逆性:
■要回复原状,即热从低温→高温,不可
能不引起其他变化。
证明表述A,B的等价性
要证明命题A及B的等价性(A=B)
可先证明其逆否命题成立,即
①若非A成立,则非B也成立
BA(B包含A);
②若非B成立,则非A也成立
→AB(A包含B)
③若①②成立,则A=B
即表述A、B等价。
B
AB
BsA
(B包含A)
A
ADB
B
A
(A包含B)
证明若 Kelvin表达不成立(非B),则
Clausius表述也不成立(非A)
高温热库T
Q1
低温热库
若非B, Kelvin表达不成立,即可用一热机
(R)从单一热源(T2)吸热Q2并全部变为功
W(=Q2)而不发生其他变化(如图)。
高温热库T2
Q1+Q2
W=Q2
Q
低温热库T1
■再将此功作用于制冷机(I),使其从低
温热源(T1)吸取Q1热量,并向高温热
源(T2)放出热量
Q1+W=Q1+Q2
为方便理解,图
高温热库T
中热量Q已用箭
Q1+Q2
Q2
W=2
头标明流向,其
值为绝对值大小
(下一图同)。
低温热库T1
这样,环境无功的得失,高温热源得到Q1
低温热源失去Q1,总效果是: