热力学第二定律怎么理解热力学第二定律说熵变大于等于0 为什么熵变小于0的反应能够发生 ΔG=ΔH-TΔS 如果是可逆反应 是不是吉氏函数仅决定于焓变 只有放热反应能自发进行
来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/11/15 07:11:43
热力学第二定律怎么理解热力学第二定律说熵变大于等于0 为什么熵变小于0的反应能够发生 ΔG=ΔH-TΔS 如果是可逆反应 是不是吉氏函数仅决定于焓变 只有放热反应能自发进行
热力学第二定律怎么理解
热力学第二定律说熵变大于等于0 为什么熵变小于0的反应能够发生
ΔG=ΔH-TΔS 如果是可逆反应 是不是吉氏函数仅决定于焓变 只有放热反应能自发进行
热力学第二定律怎么理解热力学第二定律说熵变大于等于0 为什么熵变小于0的反应能够发生 ΔG=ΔH-TΔS 如果是可逆反应 是不是吉氏函数仅决定于焓变 只有放热反应能自发进行
第一,热力学第二定律的表述(说法)虽然繁多,但都反映了客观事物的一个共同本质,即自然界的一切自发过程都有“方向性”,并且一切自发过程都是不可逆的.
第二,热力过程的方向性,是可以用“熵”来衡量的,也即孤立系的一切实际过程,其总熵是增加的,理想条件下(即可逆),总熵不变.
现以最常见的热力学二种说法进行理解.
1、克劳修斯说法(1850年):热不可能自发地、不付代价地从低温物体传到高温物体.
解释:
(1)这里需要强调的是“自发地、不付代价地”.我们通过热泵装置是可以实现“将热从低温物体传向高温物体的”,但这里是付出代价的,即以驱动热泵消耗功为代价,是“人为”的,是“强制”的,不是“自发”的.所以,非自发过程,如热从低温物体传向高温物体,必须同时要有一个自发过程为代价(这里是机械能转化为热能)为补偿,这个过程叫“补偿过程”.
(2)非自发过程(如热从低温物体传向高温物体)能否进行,还要看花的“代价”是否够,就是总系统(孤立系)的熵必须是增加的,或可逆下总熵不变.也就是说,如果投入的“代价”不够的话,非自发过程是不能进行的,或是进行得不够彻底(不能达到预计的状态).孤立系总熵变不小于零,非自发过程才有可能进行.
2、开尔文-普朗特说法(1851年):不可能制造出从单一热源吸热,使之全部转化为功而不留下其他任何变化的热力发电机.
解释:
(1)这里强调的是“不留下其他任何变化”,是指对热机内部、外界环境及其他所有(一切)物体都没有任何变化.
开尔文-普朗特说法说明了热转化为功,必须要将一部分热量转给低温物体(注意,这可是一个自发过程,高温向低温传热哦),也即必须要有一个“补偿过程”为代价.
(2)热全部转化为功,是可以的,但必须要“留下其他变化”.如等温过程中,热可以全部转变成功,但这时热机内部工质的“状态”变了(即工质不能回到初始状态.其实,这样的热机实际上是不存在的),是留下了变化的.
总之,要正确理解热力学第二定律,以下几点是需要把握的:
1、上述热力学第二定律的两种表述及其等效性;
2、卡诺循环与卡诺定理、卡诺效率,且 ηT≤ ηC;
3、克劳修斯积分等式和不等式;
4、熵的过程方程式:dS≥dQ/Tr;
5、孤立系统熵增原理:△Siso=∑△Si=Sg≥0;
6、闭口系(控制质量)熵方程:dS=dSg+dQ/Tr;(开口系也要掌握好)
7、能量贬值原理:dEx,iso≤0;
8、熵产与机械能(火用)的损失关系:I=To×Sg .
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