等温膨胀→ H,(1000Pa, 3m)例:1molH,(3000Pa,1m)W=?(1)若P外=0(自由膨胀):W=0(2)若 p外=1000 Pa (一次膨胀):W=1000x(3-1)J=2000J(3可逆膨胀:VW = nRT In2 =30001" ln=)J = 3296JV可见,发生同样的状态变化,过程不同,功则不同(热也不同)。30
30 例:1mol H2 (3000Pa, 1m3 ) H2 (1000Pa, 3m3 等温膨胀 ) W=? (1) 若 p外=0 (自由膨胀):W=0 (2) 若 p外=1000 Pa (一次膨胀): W=1000×(3-1) J =2000 J (3) 可逆膨胀: 可见,发生同样的状态变化,过程不同,功则不同 (热也不同)
三、可逆过程reversibleprocess系统恢复原状的同时,环境也恢复原状,没有留下任何永久性的变化,这样的过程叫做可逆过程特点:(1)“双复原”:逆向进行之后系统恢复到原状态,在环境中不留下影响。9.=-Q逆W.=-W逆可逆意味着平衡:(2)T~T环,p~p外,,动力无限小,速度无限慢。等温可逆过程功值最大:3WTWVTT,ir35
35 系统恢复原状的同时,环境也恢复原状,没有留 下任何永久性的变化,这样的过程叫做可逆过程。 三、可逆过程 reversible process 特点: (1) “双复原”:逆向进行之后系统恢复到 原状态,在环境中不留下影响。 (2) 可逆意味着平衡: T≈T环,p≈p外,动力无限小,速度无限慢。 (3) 等温可逆过程功值最大:
为何向真空膨胀一定不是可逆过程?设真空膨胀到V,后,可用压缩过程使系统恢复原状V但W,=0,W,=-Jp.dV0,则W(总)=W,+ W,+0而^U (总)=0:Q(总)=△U(总) -W(总)#0即总过程中环境对系统做了功,系统恢复原状时,环境留下了永久性的变化,所以自由膨胀为不可逆过程同理,恒外压膨胀也是不可逆过程。36
36 设真空膨胀到V2后,可用压缩过程使系 统恢复原状V1 但W1 =0, W2 = -∫pe dV≠0, 则W (总) =W1 + W2 ≠0 而ΔU (总) =0 ∴ Q(总)=ΔU (总) -W (总) ≠0 为何向真空膨胀一定不是可逆过程? 即总过程中环境对系统做了功, 系统恢复原状时, 环境 留下了永久性的变化,所以自由膨胀为不可逆过程。 同理, 恒外压膨胀也是不可逆过程
等温膨胀例:1molH,(3000Pa,1m3)H(1000Pa,3m3)W-?(1)若p外=0(自由膨胀):W=0(2)若P外=1000 Pa(一次膨胀):W=1000x(3-1)J=2000J(3)可逆膨胀:VW = nRT In2 =(3000°1' In=)J =3296JV.上例:(2)一次膨胀W=2000J反向(—次压缩)W逆=3000×(1-3)=-6000J在环境中留下影响。(3)可逆膨胀W=3296J反向(可逆压缩)W逆=-3296J:在环境中没有留下影响。37
37 上例:(2) 一次膨胀 W=2000 J 反向(一次压缩) W逆=3000×(1-3)=-6000 J ∴ 在环境中留下影响。 (3) 可逆膨胀 W=3296 J 反向(可逆压缩) W逆=-3296 J ∴ 在环境中没有留下影响。 例:1mol H2 (3000Pa, 1m3 ) H2 (1000Pa, 3m3 等温膨胀 ) W=? (1) 若 p外=0 (自由膨胀):W=0 (2) 若 p外=1000 Pa (一次膨胀): W=1000×(3-1) J =2000 J (3) 可逆膨胀:
可逆过程的特点:准静态过程;1.系统始终无限接近于平衡2.推动力和阻力只差一个无限小值:3.可逆过程无限缓慢:4.定温可逆膨胀过程系统所做的功最大;定温可逆压缩过程,环境对系统所做的功最小几种典型可逆过程:可逆膨胀和可逆压缩:力学平衡1O可逆传热:热平衡203可逆相变:相平衡C40可逆化学反应:A +B+38
38 可逆过程的特点: 1. 系统始终无限接近于平衡——准静态过程; 2.推动力和阻力只差一个无限小值; 3.可逆过程无限缓慢; 4.定温可逆膨胀过程系统所做的功最大;定温可逆 压缩过程,环境对系统所做的功最小。 几种典型可逆过程: (1)可逆膨胀和可逆压缩:力学平衡 (2)可逆传热:热平衡 (3)可逆相变:相平衡 (4)可逆化学反应:A + B C