热力学第二定律的经典表述_课件.ppt

§ 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”。一、克劳修斯和开尔文对热力学第二定律的经典表述 A. ( ( Clausius) Clausius) 表述: 表述: ??““不可能把热从低温物体传到高温物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。体,而不引起任何其他变化。””(上例(上例 2 2) ) B. 开尔文 ( 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?B? A(B包含 A); ②若非 B成立,则非 A也成立?A? B(A包含 B); ③若①②成立,则 A= B , 即表述 A、 B 等价。 B ? A (B包含 A) A ? B (A包含 B) I. 证明若 Kelvin 表达不成立 (非 B) ,则 Clausius 表述也不成立(非 A) ?若非 B, Kelvin 表达不成立,即可用一热机( R) 从单一热源( T 2) 吸热 Q 2 并全部变为功 W ( =Q 2 )而不发生其他变化 (如图)。?再将此功作用于制冷机( I ), 使其从低温热源( T 1) 吸取 Q 1 热量,并向高温热源( T 2)放出热量: Q 1 + W = Q 1 + Q 2 ?为方便理解,图中热量 Q已用箭头标明流向,其值为绝对值大小(下一图同)。?这样,环境无功的得失,高温热源得到 Q 1,低温热源失去 Q 1,总效果是: