热力学第二定律-概念及公式总结.doc

热力学第二定律
一、 自发反应-不可逆性（自发反应乃是热力学的不可逆过程）
一个自发反应发生之后，不可能使系统和环境都恢复到原来的状态而不留下任何影响，也就是说自发反应是有方向性的,是不可逆的。
二、 热力学第二定律
1. 热力学的两种说法:
Clausius：不可能把热从低温物体传到高温物体,而不引起其它变化
Kelvin:不可能从单一热源取出热使之完全变为功，而不发生其他的变化
2. 文字表述：
第二类永动机是不可能造成的（单一热源吸热,并将所吸收的热完全转化为功)
功 热 【功完全转化为热，热不完全转化为功】
(无条件，无痕迹，不引起环境的改变) 可逆性:系统和环境同时复原
3. 自发过程：（无需依靠消耗环境的作用就能自动进行的过程）
特征：（1)自发过程单方面趋于平衡；(2）均不可逆性；（3）对环境做功，可从自发过程获得可用功
三、 卡诺定理（在相同高温热源和低温热源之间工作的热机）
（不可逆热机的效率小于可逆热机）
所有工作于同温热源与同温冷源之间的可逆机，其热机效率都相同,且与工作物质无关
四、 熵的概念
1. 在卡诺循环中，得到热效应与温度的商值加和等于零:
任意可逆过程的热温商的值决定于始终状态，而与可逆途径无关
热温商具有状态函数的性质 :周而复始 数值还原
从物理学概念，对任意一个循环过程，若一个物理量的改变值的总和为0，则该物理量为状态函数
2. 热温商：热量与温度的商
3。 熵:热力学状态函数 熵的变化值可用可逆过程的热温商值来衡量 （数值上相等)
4. 熵的性质:
(1）熵是状态函数，是体系自身的性质 是系统的状态函数，是容量性质
（2）熵是一个广度性质的函数，总的熵的变化量等于各部分熵的变化量之和
（3)只有可逆过程的热温商之和等于熵变
(4)可逆过程热温商不是熵,只是过程中熵函数变化值的度量
（5）可用克劳修斯不等式来判别过程的可逆性
(6）在绝热过程中，若过程是可逆的,则系统的熵不变
（7)在任何一个隔离系统中,若进行了不可逆过程，系统的熵就要增大,所以在隔离系统中,一切能自动进行的过程都引起熵的增大。若系统已处于平衡状态，则其中的任何过程一定是可逆的.
五、克劳修斯不等式与熵增加原理
不可逆过程中，熵的变化量大于热温商
1. 某一过程发生后，体系的热温商小于过程的熵变，过程有可能进行不可逆过程
2. 某一过程发生后，热温商等于熵变，则该过程是可逆过程
3. 热温商大于熵变的过程是不可能发生的
4. 热力学第二定律的数学表达式：
>0,过程可发生，且是绝热不可逆过程
5. 隔离系统中， （一个隔离系统的熵永不减少）
=0,过程可发生，且是绝热可逆过程

6. 熵增加原理：
<0,过程不可能发生

7. 隔离系统中有： 【根据熵增加原理知，若从体系的熵值变化量判断过程一定是自发过程，那么该过程一定是隔离系统】
六、 热力学基本方程式与T-S图
1. 热力学基本方程：
2. 根据热二定律基本方程得： 可逆过程中有
3. 绝热可逆过程：
七、 熵变的计算
1.等温过程中熵的变化值:
(1）理想气体等温可逆变化：、、

（2)等温、等压可逆相变：
I :在标准压力下，任何物质之间的熔沸点之间的相变为可逆相变；
II : 任意温度下,饱和蒸气压下的相变为可逆相变
（3）理想气体等温、等压混合过程：
八、 熵和能量退降（系统中能量的一部分失去了做功的能力）
1.热和功即使数量相等，但“质量"不等，功是“高质量”的能量;
2。高温热源的热与低温热源的热，即使数量相同,但“质量”相同
九、赫姆霍兹自由能和吉布斯自由能：
1。赫姆霍兹自由能：
若系统的初始与终了的温度与环境的温度相等,则有：
定义 ：
(在等温过程中，一个封闭系统所能做的最大功等于其赫姆霍兹自由能的减少）
若系统在等温、等容且无其它功的情况下，
“=” ，可逆，平衡

“<” , 不可逆 ，自发

在等温等压的条件下，一个封闭系统所能做的最大非膨胀功等于其吉布斯自由能的减少
十、变化的方向与平衡条件
1. 熵判据： （隔离、绝热）
2.赫姆霍兹自由能判据：
3.吉布斯自由能判据: