§74热力学第二定律 (The second law of thermodynamics) 自然过程的方向 direction of natural process ●只满足能量守恒的过程一定能实现吗? ◆功热转换 transform between work and heat 通过摩擦而使功变热的过程是 不可逆的( irreversible);或 热不能自动转化为功;或,唯 效果是热全部变成功的过程 是不可能的。 HoO 功热转换过程具有方向性
一、自然过程的方向 direction of natural process 只满足能量守恒的过程一定能实现吗？ 功热转换 transform between work and heat 通过摩擦而使功变热的过程是 不可逆的（irreversible）；或 热不能自动转化为功；或，唯 一效果是热全部变成功的过程 是不可能的。 功热转换过程具有方向性。 §7.4 热力学第二定律 （The second law of thermodynamics）
◆热传导( heat conduction) 热量由高温物体传向低温物体的过程是不可逆的; 或,热量不能自动地由低温物体传向高温物体。 ◆气体的绝热自由膨胀( adiabatic free expansion) 气体向真空中绝热自由膨胀的过程是不可逆的。 ◆非平衡态到平衡态的过程是不可逆的 不可逆的 自动地 ●一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的
热量由高温物体传向低温物体的过程是不可逆的； 或， 热量不能自动地由低温物体传向高温物体。 气体的绝热自由膨胀（adiabatic free expansion） 气体向真空中绝热自由膨胀的过程是不可逆的。 非平衡态到平衡态的过程是不可逆的 不可逆的 自动地 一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。 热传导 （heat conduction）
热力学第二定律 The second law of thermodynamics 与热现象有关的宏 观过程的不可逆性 宏观过程的方向性 自然宏观过程按一定方向进行的规律就是热力学第二定律 怎样精确表述? 1、热力学第二定律的开尔文表述 Kelvin statement: “不可能制成一种循环动作的热机,只从单 热源吸取热量,使之全部变为有用的功,而其他物体 不发生任何变化。” 在不引起其他变化的条件下,把吸收的热全部 转换成机械功是不可能的,但,相反的过程却完全可 能发生,如摩擦生热现象 热与功的转换过程具 有方向性,是不可逆的
与热现象有关的宏 观过程的不可逆性 宏观过程的方向性 自然 宏观过程按一定方向进行的规律就是 热力学第二定律 怎样精确表述？ 二、热力学第二定律 The second law of thermodynamics 1、热力学第二定律的 开尔文表述 Kelvin statement ： “不可能制成一种循环动作的热机，只从单一 热源吸取热量，使之全部变为有用的功，而其他物体 不发生任何变化。 ” 在不引起其他变化的条件下，把吸收的热全部 转换成机械功是不可能的，但，相反的过程却完全可 能发生，如摩擦生热现象。——热与功的转换过程具 有方向性，是不可逆的
2、热力学第二定律的克劳修斯表述 Clausius statement “热量不能自动地从低温物体传向高温物体。” 热传导过程具有方向性,也是不可逆的 3、热力学第二定律的两种表述又可简述为 ①开尔文:第二类永动机不可能制成。 Perpetual motion machine of the second kind ②可劳修斯:理想制冷机不可能制成。 从单一热源吸热,并将其全部转变为功的热机,叫第 类永动机,如果能制成,从海水吸热,只要使海水冷却1K, 就会给出1031kJ能量,相当于104吨煤燃烧所提供的热量,可 供全世界所有的工厂用数万年。这并不违背热力学第一定律( 能量守恒),无数事实证明,这种努力是徒劳的。 能够不需要外界作功而把热量从低温物体传向高温物体 的装置,叫理想制冷机
2、热力学第二定律的克劳修斯表述 Clausius statement： “热量不能自动地从低温物体传向高温物体。 ” ——热传导过程具有方向性，也是不可逆的。 从单一热源吸热，并将其全部转变为功的热机，叫第二 类永动机，如果能制成，从海水吸热，只要使海水冷却1K， 就会给出1021 kJ 能量，相当于1014吨煤燃烧所提供的热量，可 供全世界所有的工厂用数万年。这并不违背热力学第一定律（ 能量守恒），无数事实证明，这种努力是徒劳的。 能够不需要外界作功而把热量从低温物体传向高温物体 的装置，叫理想制冷机。 3、热力学第二定律的两种表述又可简述为： ①开尔文：第二类永动机不可能制成。Perpetual motion machine of the second kind ②可劳修斯：理想制冷机不可能制成
两种表述的等价性 equivalence character 如果开尔文表述成立,则克劳修斯表述也成立,反之亦然。 反证法,如果开尔文不成立,那么可劳修斯表述也不能成立。 假设,热可以全部转变成有用功,这将导致热可以自动从 低温物体传向高温物体。 T1 A 卡 诺 T2<11 假想复合机
假设， 热可以全部转变成有用功，这将导致热可以自动从 低温物体传向高温物体。 三、两种表述的等价性 equivalence character 如果开尔文表述成立，则克劳修斯表述也成立，反之亦然。 反证法，如果开尔文不成立，那么可劳修斯表述也不能成立