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——第二章不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其它变化任务：研究过程进行的方向和限度第二章热力学第二定律2.1自发过程的共同特征2.2热力学第二定律的经典表述2.3卡诺循环2.4熵的概念2.6熵变的计算2.7热力学第二定律的本质及其熵的统计意义2.8亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能2.5Clausius不等式与熵增加原理2.9热力学函数的一些重要关系2.10ΔG的计算示例2.11热力学第三定律及规定熵经验表明，一切自发过程都具有一定的方向性。如：•热的流动方向—热总是由高温物体流向低温物体•气体扩散方向—从压力高向压力小的地方扩散§2.1自发过程的共同特征限度—温度相等Q限度—压力相等扩散•电流的流动方向—是由电位高处流向电位低处限度—电位相等电流自发变化：某种变化有自动发生的趋势，一旦发生就无须借助外力，可以自动进行，这种变化称为自发变化。自发变化的共同特征：（1）理想气体向真空膨胀膨胀：W＝0 Q＝0 △U＝０ △T＝0压缩：环境付出WJ的功，等温，△U＝0W＝－Q，有功变热变化。§2.1自发过程的共同特征决定自发过程方向和限度的共同因素是什么？（２）热由高温物体传向低温物体热由高温物体传向低温物体，是自发过程。将热由低温物体传向高温物体，环境付出了功，却得到了等量的热，环境产生了功变热的变化。§2.1自发过程的共同特征结论：一切自发过程都是热力学的不可逆过程。热功转换的方向性： 功可以全部转化为热，而热却不能全部转化为功而不留有其他任何影响。§2.2热力学第二定律的经典表述1.克劳修斯说法：不可能把热从低温物体传向高温物体而不引起其它任何变化。2.开尔文说法：不可能从单一热源吸热使之全部转化为功而不引起其他变化。后来被奥斯瓦德表述为：“第二类永动机是不可能造成的。”第二类永动机：从单一热源吸热使之全部转变为功而不留有其他任何影响的机器。卡诺循环：1824年，法国工程师卡诺（Canot）设计了一个循环（两个等温过程和两个绝热过程）。以理想气体为工作物质，从高温热源吸收Qh的热量，一部分通过热机用来对外做功W，另一部份Qc的热量传给低温热源。这种循环就叫卡诺循环。§2.3卡诺循环卡诺循环的构成：1.等温可逆膨胀A—B2.绝热可逆膨胀B—C3.等温可逆压缩C—D4.绝热可逆压缩D—A1mol理想气体的卡诺循环在pV图上可以分为四步：§2.3卡诺循环1.卡诺热机的效率热机的效率是指从高温热源取出热量Qh转化为功W的比例。Qh=－W1所作功如AB曲线下的面积。过程1：等温可逆膨胀由到§2.3卡诺循环＝Cv,m（Tc－Th）所作功如BC曲线下的面积所示。过程2：绝热可逆膨胀由到绝热§2.3卡诺循环环境对体系所作功如DC曲线下的面积所示过程3：等温(TC)可逆压缩由到§2.3卡诺循环环境对体系所作的功如DA曲线下的面积所示。＝Cv,m（Th－Tc）过程4：绝热可逆压缩由到§2.3卡诺循环整个循环：W＝W1+W3（W2和W4对消）卡诺循环过程热机所做总功为ABCD曲线所围面积。是体系放出的热，为负值。是体系所吸的热，为正值，§2.3卡诺循环过程2：过程4：相除得根据绝热可逆过程方程式§2.3卡诺循环热机的效率：说明：①热机的效率只取决于两个热源的温差，温差越大，效率越高。②η永远小于1，说明热不可能全部转化为功而不留有任何影响。§2.3卡诺循环2.卡诺循环的热温商系统循环一周复原△U＝0－W＝Qc+Qh或即卡诺循环中，热效应与温度商值的加和等于零。§2.3卡诺循环热温商3.卡诺定理卡诺定理：（1）工作在同一高温热源和低温热源之间的所有热机，以卡诺热机的效率为最大。（2）卡诺热机的效率只与两个热源的温度有关，而与工作物质无关。（2）解决了热机效率的极限值问题。卡诺定理的意义：（1）引入了一个不等号，原则上解决了变化过程的方向问题。§2.3卡诺循环两个热机从高温热源吸收等量的热Q2lW′l＞lWl|Q′|＜|Q1|，以不可逆机带动可逆机，结果：高温热源没有变化；低温热源：少了热|Q1|－|Q′|，环境得到了功lW′l－lWl用反证法证明卡诺定理I为不可逆机，效率为R为可逆机，效率为IR假设：ηI＞ηR§2.3卡诺循环可逆机：Q2＝|W|＋|Q1|不可逆机：Q2＝|W′|＋|Q′|联合两式：|W′|－|W|=|Q1|－|Q′|这个等式说明，低温热源少掉的这部分热却全部转化为功，除此之外没有任何变化，显然违反了热力学第二定律，所以不可逆机的效率大于可逆机的效率的假设是错误的，结论是可逆机的效率最大。§2.3卡诺循环4.可逆致冷机思考题：199页1.（1），（2）。见例题91页。§2.3卡诺循环
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