8-3 熱 力 學(xué) 第 二 定 律 與 不 可 逆 過 程 1 一 切 熱 力 學(xué) 過 程 都 應(yīng) 該 滿 足 能 量 守 恒 。 滿 足 能 量 守 恒 的 過 程 都 能 進(jìn) 行 嗎 ?過 程 的 進(jìn) 行 還 有 個 方 向 性 的 問 題 ， 滿 足 能 量 守 恒 的 過 程 不 一 定 都 能 進(jìn) 行 。 “熱 自 動 地 轉(zhuǎn) 換 為 功 的 過 程 不 可 能 發(fā) 生 ” ，“ 熱 量 不 可 能 自 動 地 從 低 溫 物 體 傳 向 高 溫 物 體 ” 。 8-3 熱 力 學(xué) 第 二 定 律 與 不 可 逆 過 程 2“氣 體 向 真 空 中 絕 熱 自 由膨 脹 的 過 程 是 不 可 逆 的 ” 氣 體 絕 熱 自 由 膨 脹 的 方 向 性 在 絕 熱 容 器 中 的 隔 板 被 抽 去 的 瞬 間 ， 分 子 都 聚 在 左 半 部 (這 是 一 種 非 平 衡 態(tài) ， 因 為 容 器 內(nèi) 各 處 壓 強 或 密 度 不 盡 相 同 )， 此 后 分 子 將 自 動 膨 脹 充 滿 整 個 容 器 ， 最 后 達(dá) 到 平 衡 態(tài) 。 8-3 熱 力 學(xué) 第 二 定 律 與 不 可 逆 過 程 3 一 、 開 爾 文 說 法 不 可 能 制 造 出 這 樣 一 種循 環(huán) 工 作 的 熱 機 ， 它 只 從 單一 熱 源 吸 熱 來 做 功 ， 而 不 產(chǎn)生 其 它 影 響 （ 不 放 出 熱 量 給其 它 物 體 ， 或 者 說 不 使 外 界發(fā) 生 任 何 變 化 ） . 熱 力 學(xué) 第 二 定 律 的 兩 種 表 述 高 溫 熱 源 T1低 溫 熱 源 T2 WQ W 8-3 熱 力 學(xué) 第 二 定 律 與 不 可 逆 過 程 4 等 溫 膨 脹 過 程 是 從單 一 熱 源 吸 熱 作 功 ， 而不 放 出 熱 量 給 其 它 物 體 ,但 它 是 非 循 環(huán) 過 程 . 1 2),( 11 TVp ),( 22 TVp1p 2p 1V 2V p Vo W ETQ W 8-3 熱 力 學(xué) 第 二 定 律 與 不 可 逆 過 程 5低 溫 熱 源 2T 高 溫 熱 源 1T卡 諾 熱 機 1Q 2Q WVo p 2TW1TA B CD 21 TT 卡 諾 循 環(huán) 是 循 環(huán) 過 程 ， 但 需 兩 個 熱源 ， 同 時 放 出 熱 量 給 其 它 物 體 . 8-3 熱 力 學(xué) 第 二 定 律 與 不 可 逆 過 程 6 二 、 克 勞 修 斯 說 法 不 可 能 把 熱 量 從 低 溫 物 體 自 動 傳 到 高溫 物 體 而 不 引 起 外 界 的 變 化 .高 溫 熱 源 T1低 溫 熱 源 T 22Q2Q 8-3 熱 力 學(xué) 第 二 定 律 與 不 可 逆 過 程 7 雖 然 卡 諾 致 冷 機 能 把 熱 量 從 低 溫 物 體 移 至高 溫 物 體 ， 但 需 外 界 作 功 且 使 環(huán) 境 發(fā) 生 變 化 . 高 溫 熱 源 1T低 溫 熱 源 2T卡 諾 致 冷 機1Q 2Q WVo p 2TW 1TA B CD 21 TT 2Q1Q 8-3 熱 力 學(xué) 第 二 定 律 與 不 可 逆 過 程 8 注 意 1 熱 力 學(xué) 第 二 定 律 是 大 量 實 驗 和 經(jīng) 驗的 總 結(jié) . 3 熱 力 學(xué) 第 二 定 律 可 有 多 種 說 法 ， 每種 說 法 都 反 映 了 自 然 界 過 程 進(jìn) 行 的 方 向 性 . 2 熱 力 學(xué) 第 二 定 律 開 爾 文 說 法 與 克 勞修 斯 說 法 具 有 等 效 性 . 8-3 熱 力 學(xué) 第 二 定 律 與 不 可 逆 過 程 9 三 、 兩 種 表 述 的 一 致 性 高 溫 熱 源 T1低 溫 熱 源 T2 2Q2Q高 溫 熱 源 T1低 溫 熱 源 T2Q 2Q 21 QQQ 8-3 熱 力 學(xué) 第 二 定 律 與 不 可 逆 過 程 102Q 高 溫 熱 源 T1低 溫 熱 源 T22Q2Q 21 QWQ W 高 溫 熱 源 T1低 溫 熱 源 T2 WQ W 8-3 熱 力 學(xué) 第 二 定 律 與 不 可 逆 過 程 11 各 種 實 際 宏 觀 過 程 的 方 向 性 都 是 相 互溝 通 的 , 一 種 過 程 的 方 向 性 存 在 (或 消 失 )， 則另 一 過 程 的 方 向 性 也 存 在 (或 消 失 )。 1.若 功 熱 轉(zhuǎn) 換 的 方 向 性 消 失 熱 傳 導(dǎo) 的 方 向 性 也 消 失2.若 熱 傳 導(dǎo) 的 方 向 性 消 失 功 熱 轉(zhuǎn) 換 的 方 向 性 也 消 失 8-3 熱 力 學(xué) 第 二 定 律 與 不 可 逆 過 程 12 可 逆 過 程 : 在 系 統(tǒng) 狀 態(tài) 變 化 過 程 中 ， 如果 逆 過 程 能 重 復(fù) 正 過 程 的 每 一 狀 態(tài) , 而 且不 引 起 其 它 變 化 (系 統(tǒng) 還 原 ， 外 界 還 原 )， 這 樣 的 過 程 叫 做 可 逆 過 程 。四 可 逆 過 程 與 不 可 逆 過 程準(zhǔn) 靜 態(tài) 無 摩 擦 過 程 為 可 逆 過 程 8-3 熱 力 學(xué) 第 二 定 律 與 不 可 逆 過 程 13 不 可 逆 過 程 ： 在 不 引 起 其 它 變 化 的 條 件 下 ，不 能 使 逆 過 程 重 復(fù) 正 過 程 的 每 一 狀 態(tài) ， 或 者 雖能 重 復(fù) 但 必 然 會 引 起 其 它 變 化 ， (系 統(tǒng) 、 外 界不 能 同 時 還 原 )， 這 樣 的 過 程 叫 做 不 可 逆 過 程 .非 準(zhǔn) 靜 態(tài) 過 程 為 不 可 逆 過 程 . 準(zhǔn) 靜 態(tài) 過 程 （ 無 限 緩 慢 的 過 程 ） ， 且 無摩 擦 力 、 粘 滯 力 或 其 它 耗 散 力 作 功 ， 無 能 量耗 散 的 過 程 . 可 逆 過 程 的 條 件一 切 實 際 宏 觀 過 程 都 是 不 可 逆 過 程 . 8-3 熱 力 學(xué) 第 二 定 律 與 不 可 逆 過 程 14流 行 歌 曲 ： “ 今 天 的 你 我 怎 能 重 復(fù) 昨 天 的 故 事 !” 實 例 ： 生 命 過 程 是 不 可 逆 的 ： 出 生 童 年 少 年 青 年 中 年 老 年 不 可 逆 ！