第11章 熱力學第二定律

第11章熱力學第二定律任何熱力學過程都必須滿足熱力學第一定律。但是，滿足熱力學第一定律的熱力學過程不一定都能發生。即宏觀的熱力學過程具有方向性，反方向的逆過程不可能自動地進行——熱力學第二定律解決的問題。熱力學第二定律是獨力于熱力學第一定律之外的另一條深刻的自然界的規律。海南大學－大學物理電子教案11.1自然過程的方向11.2不可逆性的互相依存11.3熱力學第二定律及其微觀意義11.4熱力學概率與自然過程的方向11.5玻耳茲曼熵公式與熵增加原理11.6可逆過程11.7克勞修斯熵公式海南大學－大學物理電子教案m——功熱轉換過程具有方向性。功熱轉換11.1自然過程的方向通過摩擦而使功變熱的過程是不可逆的或熱不能自動轉化為功唯一效果是熱全部變成功的過程是不可能的。海南大學－大學物理電子教案熱傳導熱量由高溫物體向低溫物體傳遞的過程是不可逆的。氣體的絕熱自由膨脹氣體向真空中絕熱自由膨脹的過程是不可逆的。——非平衡態到平衡態的過程是不可逆的一切與熱現象有關的實際宏觀過程都是不可逆的?！獰醾鬟f過程具有方向性。海南大學－大學物理電子教案11.2不可逆性的互相依存一種實際宏觀過程的不可逆性保證了另一種實際過程的不可逆性。一種實際宏觀過程的不可逆性消失，其它實際過程的不可逆性也隨之消失。舉例說明各種宏觀實際熱力學過程都是互相聯系或者互相依存。只要承認其中之一的不可逆性，便可論證其它過程的不可逆性。海南大學－大學物理電子教案假設，熱可以全部轉變成有用功，這將導致熱可以自動從低溫物體傳向高溫物體。假設，熱可以自動從低溫物體傳向高溫物體，這將導致熱可以全部轉變成有用功。以上是：功變熱熱傳導氣體向真空中絕熱自由膨脹的不可逆性功變熱的不可逆性假設，熱可以全部轉變成功，這將導致氣體可以自動壓縮。AT0QT0QT>T0T>T0T=常量，A=QTA所有宏觀過程的不可逆性都是等價的。單熱源熱機是不可能制成的。（熱機的工質是做循環）TTTA反之，假設氣體可以自動被壓縮必然導致，熱可以全部轉變成功等溫膨脹，吸熱對外作功氣體自動被壓縮11.3熱力學第二定律及其微觀意義各種宏觀實際熱力學過程都是互相聯系或者互相依存。一切與熱現象有關的實際宏觀過程都是不可逆的。任何一個實際過程進行的方向的說明都可作為熱力學第二定律的表述。熱力學第二定律的表述克勞修斯表述Clausiusstatement（1850年提出）：熱量不能自動地從低溫物體傳向高溫物體海南大學－大學物理電子教案開爾文表述Kelvinstatement：即不可能制成一種循環動作的熱機，只從單一熱源吸取熱量，使之全部變為有用的功，而其他物體不發生任何變化。其唯一效果是熱全部轉化為功的過程是不可能的。單熱源熱機（第二類永動機）是不可能制造的。熱力學第二定律的兩種表述形式是等效的，若其中一種說法成立，則另一種說法也成立；反之亦然。海南大學－大學物理電子教案熱力學第二定律的微觀意義：從微觀上看，任何熱力學過程總包含大量分子的無序運動狀態的變化。熱傳導：是倆物體分子平動動能不同的較為有序的狀態向倆物體分子平動動能完全相同的無序狀態的轉化，這是可能的。反之是不可能的。

功熱轉換：是大量分子的有序運動（整體運動）向無序運動的轉化，這是可能的。反之是不可能的。

海南大學－大學物理電子教案氣體自由膨脹：是氣體分子整體從占有較小空間的初態向占有較大空間的末態（分子位置較初態更為無序）的轉化，這是可能的。反之是不可能的。自然過程的方向：一切自然過程總是沿著分子熱運