1、只要吸收的熱量不大于內(nèi)能的增加，不違反熱力學第一定律。,6-4 熱力學第二定律,由熱力學第一定律知道,一切熱力學過程都應該滿足能量守恒。,但是滿足能量守恒的過程都能進行嗎?,Q,水釋放熱量，溫度降低,水吸收熱量，溫度升高？,Q,?,一、自發(fā)過程,重物下落，水溫升高; 水溫下降，重物升高？ 只要重物勢能增加不大于水的內(nèi)能減少，不違反第一定律。,電流通過電阻，產(chǎn)生熱量,對電阻加熱，電阻內(nèi)產(chǎn)生反向電流？ 只要電能不大于吸收熱能，不違反第一定律。,1）自發(fā)過程有方向性； 2）自發(fā)過程的反方向過程并非不可進行，而是 要有附加條件； 3）并非所有不違反第一定律的過程均可進行。,自發(fā)過程：是指系統(tǒng)不需外力的

2、幫助，任其自然，就能自動發(fā)生的變化，稱為自發(fā)過程 。,結論：,二、熱力學第二定律,開爾文表述（1851）：不可能制造出這樣一種循環(huán)工作的熱機，它只從單一熱源吸收熱對外做功而不產(chǎn)生其它影響。功轉變?yōu)闊岬倪^程不可逆,1 熱力學第二定律的兩種表述,開爾文,各種宏觀過程的方向性的相互溝通,說明宏觀過程的進行遵從共同的規(guī)律熱力學第二定律.,克勞修斯表述(1850)：不可能把熱量從低溫物傳到高溫物體而不引起外界的變化.熱傳導過程的不可逆性。,克勞修斯,第二類永動機: 從單一熱源吸熱，并將所吸收的熱全部變?yōu)楣Χ鵁o其他影響的機器.,第二種開爾文單表述：第二類永動機不可能造成。,三、 兩種表述的等價性,違反開爾

3、文表述也就違反克勞修斯表述,違反克勞修斯表述也就違反開爾文表述,一.可逆過程 ：假設所考慮的系統(tǒng)由一個狀態(tài)a出發(fā)經(jīng)過某一過程達到另一狀態(tài)b，如果存在另一個逆過程，它能使系統(tǒng)和外界完全復原，則這樣的過程稱為可逆過程。,1）系統(tǒng)復原,2）外界復原,6-4 可逆過程和不可逆過程 卡諾定理,二、不可逆過程: 在不引起其他變化的條件下，不能使逆過程重復正過程的每一狀態(tài)，或者雖能重復但必然會引起其他變化，這樣的過程叫做不可逆過程.,準靜態(tài)過程（無限緩慢的過程），且無摩擦力、粘滯力或其他耗散力作功，無能量耗散的過程 .,可逆過程的條件:,一切與熱現(xiàn)象有關的實際過程都是不可逆的。,3）氣體絕熱自由膨脹是不可逆

4、過程,2）熱傳導是不可逆過程,1）功轉換為熱是不可逆過程,結論：,1） 在相同高溫熱源和低溫熱源之間工作的任 意工作物質的可逆機都具有相同的效率 .,2） 工作在相同的高溫熱源和低溫熱源之間的一切不可逆機的效率都不可能大于可逆機的效率 .,不可逆機,可逆機,三、卡諾定理,孤立系統(tǒng)不可逆過程,孤立系統(tǒng)可逆過程,所有的不可逆過程都是相互依存的，找出一個判別所有不可逆過程的共同準則熵(S),6-4 熵 熵增加原理熱力學 第二定律的統(tǒng)計意義,可逆卡諾熱機的效率,熵的微觀意義是系統(tǒng)內(nèi)分子熱運動的無序性的一種量度。,從微觀上講，孤立系統(tǒng)中一切自發(fā)過程或不可逆過程總是向無序性增大方向進行。,熱力學第二定律的

5、統(tǒng)計意義,一、宏觀狀態(tài)和微觀狀態(tài),微觀狀態(tài) 如果把每個分子編號，把容器分成 N 個部分，則這些分子的每種分布花樣稱為一種微觀狀態(tài).,2. 宏觀狀態(tài) 如果不考慮分子之間的差別，只考慮每個部分有多少分子這樣的狀態(tài)稱為宏觀狀態(tài).,3. 熱力學概率 與同一宏觀態(tài)相應的微觀態(tài)數(shù)目稱為熱力學概率,記為 .,熱力學概率,宏觀態(tài),微觀態(tài),分子自動收縮的概率1/16,從上面例子中得到： 1) 4 個分子在容器中的分布對應 5 種宏觀態(tài)。 2) 一種宏觀態(tài)對應若干種微觀態(tài)。,3) 不同的宏觀態(tài)對應的微觀態(tài)數(shù)不同。 4) 均勻分布對應的微觀態(tài)數(shù)最多。 5) 全部退回 A 邊僅對應一種微觀態(tài)。,哪種宏觀態(tài)包含的微觀態(tài)

6、數(shù)多，這種宏觀態(tài)出現(xiàn)的可能性就大。,均勻分布這種宏觀態(tài)對應的微觀態(tài)最多，實際觀測到的可能性或概率最大。,若N=100,微觀態(tài)總數(shù),分子自動收縮的概率為10 -30，若改變一次微觀狀態(tài)歷時10-9s，則所有微觀狀態(tài)都經(jīng)歷一遍需時,即30萬億年中自動收縮到A部的狀態(tài)只閃現(xiàn)10-9s.,一般熱力學系統(tǒng)N 的數(shù)量級約為1023，分子自動收縮的概率為,此數(shù)值極小，意味著此事件永遠不會發(fā)生.,孤立系統(tǒng)內(nèi)部所發(fā)生的過程總是從包含微觀態(tài)數(shù)少的宏觀態(tài)向包含微觀態(tài)數(shù)多的宏觀態(tài)過渡，從熱力學概率小的狀態(tài)向熱力學概率大的狀態(tài)過渡。,宏觀上認為不可能出現(xiàn)的狀態(tài)在微觀上認為是可能的, 只不過概率太小而已.,熱力學第二定律是統(tǒng)計規(guī)律 。,二、玻爾茲曼熵公式,平衡態(tài)相應于一定宏觀條件下 最大的狀態(tài)。,熱力學概率 與熵函數(shù)S之間有一定的關系。,1877年玻爾茲曼給出,系統(tǒng)