> 例：对热传导过程，热从高温物体(T)→低温物体(T2) 为一自发变化。判断这一过程是可逆还是不可逆，关 键在于能否使系统复原的同时不引起环境的任何变化。 高温物体(T) ▣热传导过程若为可逆过程 之假设一： ☒热自动从低温物体向高温 物体传递，而不引起系统和 环境的其他变化。 低温物体(T2) 6
6 ¾ ֻ˖ሩ✝Րሬ䗷〻ˈ✝Ӿ儈⢙փ(T1)oվ⢙փ(T2) Ѫа㠚ਁਈॆDŽࡔᯝ䘉а䗷〻ᱟਟ䘶䘈ᱟнਟ䘶ˈޣ 䭞൘Ҿ㜭֯㌫㔏༽Ⲵ਼ᰦнᕅ䎧⧟ຳⲴԫօਈॆDŽ 儈⢙փ(T1) վ⢙փ(T2) _Q_ _Q_ ✝Րሬ䗷〻㤕Ѫਟ䘶䗷〻 ѻۇٴ䇮а˖ :✝㠚ࣘӾվ⢙փੁ儈 ⢙փՐ䙂ˈ㘼нᕅ䎧㌫㔏઼ ⧟ຳⲴަԆਈॆDŽ 8
高温物体(T) 口热传导过程若为可逆过程 之假设二： ☒从单一热源T取出热，使 其|Q'1-1Q完全变为等当 量的功W(输入可逆机R), 而不引起系统和环境的其他 低温物体(T2) 变化。 √热力学第二定律指出：上述两种假设不成立。 √一切实际的自发单向过程都是热力学不可逆过程
7 9 ✝࣋ᆖㅜҼᇊᖻᤷࠪ˖к䘠є⿽ۇٴ䇮нᡀ・DŽ 9 а࠷ᇎ䱵Ⲵ㠚ਁঅੁ䗷〻䜭ᱟ✝࣋ᆖнਟ䘶䗷〻DŽ ✝Րሬ䗷〻㤕Ѫਟ䘶䗷〻 ѻۇٴ䇮Ҽ˖ : Ӿঅа✝ⓀT1ਆࠪ✝ˈ֯ ަ_ Q’ _ _ Q_ᆼޘਈѪㅹᖃ 䟿Ⲵ࣏W (䗃ޕਟ䘶ᵪR)ˈ 㘼нᕅ䎧㌫㔏઼⧟ຳⲴަԆ ਈॆDŽ _ Q’_ _Q_ 儈⢙փ(T1) վ⢙փ(T2) _Q_ _Q_ _Q’_ R _W_ 8
§3.2热力学第二定律 Rudolf Clausius ·德国物理学家和数学家 ·Carnot?定理的重新表述 ·热力学第二定律，提出熵的概念 Rudolf Clausius ·气体动力学理论，平均自由程 (1822-1888) Lord Kelvin,原名W.Thomson ·英国物理学家和工程师 ·提出热力学温标 ·热力学第二定律 The Lord Kelvin ·装设大西洋海底电缆 (1824-1907) 8
8 c3.2 ✣࣑ᆜㅢӂᇐᗁ The Lord Kelvin (1824-1907) Lord Kelvinˈ W. Thomson • 㤡ഭ⢙⨶ᆖᇦ઼ᐕ〻ᐸ • ᨀࠪ✝࣋ᆖḷ ᆖㅜҼᇊᖻ࣋✝ • • 㻵䇮བྷ㾯⌻⎧ᓅ⭥㔶 Rudolf Clausius • ᗧഭ⢙⨶ᆖᇦ઼ᮠᆖᇦ • Carnotᇊ⨶Ⲵ䟽ᯠ㺘䘠 • ✝࣋ᆖㅜҼᇊᖻˈᨀࠪ⟥Ⲵᾲᘥ Rudolf Clausius • ≄փ࣋ࣘᆖ⨶䇪ˈᒣ൷㠚⭡〻 (1822-1888)
一、热力学第二定律的两种典型说法 1.Clausius说法：不可能把热从低温物体传到高温物 体，而不引起其他变化。 >No process is possible whose sole result is the transfer of heat from a colder to a hotter body. ·“其他变化”指除了热从低温物体传到高温物体以外 的所有变化（包括系统和环境中的）。 热从高温物体传到低温物体是自发过程；反之，热从低温 物体传到高温物体虽然可以进行，但不是自发的，有条件 的，如通过制冷机将热从低温物体取出，传到高温物体。 除了这部分热交换之外，必然引起其他变化一 需要消耗 电功使制冷机工作，最后这部分功也变成热，即环境发生 了功→热的转换，而这种转换是不可逆的。 9
9 жȽ✣࣑ᆜㅢӂᇐᗁⲺњ〃ޮශ䈪⌋ 1. Clausius䈤⌅˖нਟ㜭ᢺ✝Ӿվ⢙փՐࡠ儈⢙ փˈ㘼нᕅ䎧ަԆਈॆDŽ ¾ No process is possible whose sole result is the transfer of heat from a colder to a hotter body. • “ަԆਈॆāᤷ䲔Ҷ✝Ӿվ⢙փՐࡠ儈⢙փԕཆ Ⲵᡰᴹਈॆ˄वᤜ㌫㔏઼⧟ຳѝⲴ˅DŽ • ✝Ӿ儈⢙փՐࡠվ⢙փᱟ㠚ਁ䗷〻˗৽ѻˈ✝Ӿվ ⢙փՐࡠ儈⢙փ㲭❦ਟԕ䘋㹼ˈնнᱟ㠚ਁⲴˈᴹᶑԦ Ⲵˈྲ䙊䗷ߧࡦᵪሶ✝Ӿվ⢙փਆࠪˈՐࡠ儈⢙փDŽ • 䲔Ҷ䘉䜘࠶✝Ӕᦒѻཆˈᗵ❦ᕅ䎧ަԆਈॆ——䴰㾱⎸㙇 ⭥࣏֯ߧࡦᵪᐕˈᴰਾ䘉䜘࣏࠶ҏਈᡀ✝ˈণ⧟ຳਁ⭏ Ҷ࣏o✝Ⲵ䖜ᦒˈ㘼䘉⿽䖜ᦒᱟнਟ䘶ⲴDŽ
2.Kelvin说法：不可能从单一热源取出热使之完全变 为功，而不发生其他变化。 >No process is possible in which the sole result is the absorption of heat from a reservoir and its complete conversion into work. ·“单一热源”指温度均匀且恒定不变的一个热源。 ·“其他变化”指除了从单一热源取出热并使之完全变 为功以外的任何变化。 ·从功完全转变为热可以不引起其他变化；但是其逆过 程，将单一热源吸收到的热完全变为功（无论用多复 杂的步骤和方法)，除了这些能量转换之外，必然引 起其他变化。 10
10 2. Kelvin䈤⌅˖нਟ㜭Ӿঅа✝Ⓚਆࠪ✝֯ѻᆼޘਈ Ѫ࣏ˈ㘼нਁ⭏ަԆਈॆDŽ ¾ No process is possible in which the sole result is the absorption of heat from a reservoir and its complete conversion into work. • “অа✝Ⓚāᤷᓖ൷रфᚂᇊнਈⲴањ✝ⓀDŽ • ĀަԆਈॆāᤷ䲔ҶӾঅа✝Ⓚਆࠪ✝ᒦ֯ѻᆼޘਈ Ѫ࣏ԕཆⲴԫօਈॆDŽ • Ӿ࣏ᆼޘ䖜ਈѪ✝ਟԕнᕅ䎧ަԆਈॆ˗նᱟަ䘶䗷 〻ˈሶঅа✝Ⓚ੨᭦ࡠⲴ✝ᆼޘਈѪ࣏˄ᰐ䇪⭘ཊ༽ ᵲⲴ↕僔઼ᯩ⌅˅ˈ䲔Ҷ䘉Ӌ㜭䟿䖜ᦒѻཆˈᗵ❦ᕅ 䎧ަԆਈॆDŽ