本文目录一览:
简述热力学第二定律。
①从能量传递角度来讲:热不可以能自发地不付代价地,从低温物体传至高温物体。
②从能量转换角度来讲:不可能制造出从单一热源吸热,使之全部转化成为功而不留下任何其它变化的热力发动机。
热力学基本定律
(一)热力学第一定律
1.体系和环境
被划定的研究对象称为体系,亦称为物系或系统。与体系密切相关、有相互作用或影响所能及的部分称为环境。根据体系与环境的关系可以把体系分为三类:①开放体系,体系与环境之间既有物质交换,又有能量交换;②封闭体系,体系与环境之间无物质交换,但有能量交换;③孤立体系,体系与环境之间既无物质交换,又无能量交换,故又称为隔离体系。有时把封闭体系和体系影响所及的环境一起作为孤立体系来考虑。
2.体系的性质
用宏观可测性质来描述体系的热力学状态,这些性质又称为热力学变量。分为两类:①广度性质,又称为容量性质,它的数值与体系的物质的量成正比,如体积、质量、熵等。这种性质有加和性,在数学上是一次齐函数。②强度性质,它的数值取决于体系自身的特点,与体系的数量无关,不具有加和性,如温度、压力等。它在数学上是零次齐函数。指定了物质的量的容量性质即成为强度性质,如摩尔热容。
3.热力学平衡态
当体系的性质不随时间而改变,则体系就处于热力学平衡态,它包括:①热平衡,体系各部分温度相等。②力学平衡,体系各部分压力都相等,边界不再移动。③相平衡,多相共存时,各相的组成和数量不随时间而改变。④化学平衡,反应体系中各物质的数量不再随时间而改变。
4.状态函数
体系的一些性质,其数值仅取决于体系所处的状态,而与体系的历程无关;它的变化值仅取决于体系的始态和终态,而与变化的途径无关。具有这种特性的物理量称为状态函数。状态函数的特性可描述为异途同归、值变相等;周而复始,数值还原。状态函数在数学上具有全微分的性质。
5.状态方程
体系状态函数之间的定量关系式称为状态方程。这些方程大体上可以分为四种类型:立方型方程 (Duan et al.,2004;Patel et al.,1982;Peng et al.,1976;Redlich et al.,1949;Soave,1972)、维里 (virial)型方程 (Duan et al.,1992a,1992b;Soave,1999)、半经验统计力学方程 (Churakov et al.,2003a,2003b;Duan et al.,1995,2003)和 Helmholtz自由能参考方程 (Bucker et al.,2006;Setzmann et al.,1991;Span et al.,1996;Wagner et al.,2002)。如范德华方程
(Vm-b)=RT(a和b为常数,P、T和Vm分别为压力、温度和摩尔体积)就是立方型方程的一种,展开后为Vm的一元三次方程。
6.热和功
体系与环境之间因温差而传递的能量称为热,用符号Q表示。一般地,体系吸热, Q0;体系放热,Q0。体系与环境之间传递的除热以外的其他能量都称为功,用符号W表示。功可分为膨胀功和非膨胀功两大类。W的取号:环境对体系做功,W0;体系对环境做功,W0。Q和W都不是状态函数,其数值与变化途径有关。
7.热力学能
又称内能,是指体系内部能量的总和,包括分子运动的平动能、分子内的转动能、振动能、电子能、核能以及各种粒子之间的相互作用位能等。热力学能是状态函数,用符号U表示,它的绝对值无法测定,只能求出它的变化值。
8.热力学第一定律的表示
热力学第一定律是能量守恒与转化定律在热现象领域内所具有的特殊形式,说明热力学能、热和功之间可以相互转化,但总的能量不变。热力学第一定律是人类经验的总结,说明第一类永动机不可能造成。
地球化学
对于微小变化有
地球化学
因为热力学能是状态函数,数学上具有全微分性质,微小变化可用 dU表示;Q和W不是状态函数,微小变化用δ表示,以示区别。
(二)热力学第二定律
有两种说法,一是克劳修斯 (Clausius)的说法:“不可能把热从低温物体传到高温物体,而不引起其他变化”。二是开尔文 (Kelvin)的说法:“不可能从单一热源取出热使之完全变为功,而不发生其他的变化”。后来被奥斯特瓦德 (Ostward)表述为:“第二类永动机(从单一热源吸热使之完全变为功而不留下任何影响)是不可能造成的”。这三种说法都是等价的。在地球化学研究领域中,热力学第二定律及其派生的热力学参数被广泛应用。
(三)热力学第三定律
一种说法是在热力学温度 0K 时,任何完整晶体 (只有一种排列方式)的熵等于零。另一种说法是在温度趋近于 0K 时的等温过程中,体系的熵值不变,这称为 Nernst 热定理。即:
地球化学
热力学第二定律
比如氯化钠的结晶,是从无序向有序的转变,应该从外界吸收热量,用热力学第二定律解释应该是这样。
你的解释是错的,当然就会造成与实验矛盾了。
氯化钠从溶液态变成结晶是熵减小的过程,不会自发发生(即不受外界任何影响下不会发生),既然实际可以发生,必然结晶过程中受到了外界(溶剂、器皿以及周围的空气)影响。对于整个孤立系统(溶液、器皿和空气)总熵必然增大,外界的熵一定增加,并且比氯化钠熵的减小来的更大。外界可以近似为温度不变的恒温热源,故外界的熵增加,必然是从系统获得了热量引起的。所以结晶过程一定是放热的。
任何从无序变成有序的系统或一直能维持有序状态的系统(包括人和一切生物),都必须向外界放热,以克服自身永远存在的有序向无序变化的趋势。放热就是“转嫁危机”(让外界变得更加无序,以保持自己的有序)的唯一手段。
如有不明欢迎追问。
热力学三大定律内容及公式是什么?
热力学定律与公式
第一定律:
△U=Q-W
△U是系统内能改变,Q是系统吸收的热量,W是系统对外做功。
第二定律:
很多种表述,最基本的克劳修斯表述和开尔文表述。
这个定律的一个推论是熵增原理:选取任意两个热力学态A、B,从A到B沿任何可能路径做积分:∫dQ/T,最大的那个定义为熵。孤立系(有限空间)情况下,熵只增不减。
第三定律:
绝对零度永远不可以达到。
似乎没有什么数学表达吧。非要写一个的话:上面的话可以用这个式子表示:P(T→0)→0。
2热力学的四大定律简述如下
热力学第零定律——如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡(温度相同),则它们彼此也必定处于热平衡。
热力学第一定律——能量守恒定律在热学形式的表现。热力学第二定律——力学能可全部转换成热能, 但是热能却不能以有限次的实验操作全部转换成功 (热机不可得)。
热力学第三定律——绝对零度不可达到但可以无限趋近。热力学第零定律用来作为进行体系测量的基本依据,其重要性在于它说明了温度的定义和温度的测量方法。
热力学第一定律与能量守恒定律有着极其密切的关系,热力学第二定律是在能量守恒定律建立之后,在探讨热力学的宏观过程中而得出的一个重要的结论。
什么是热力学第二定律?
热力学第二定律是阐明与热现象相关的各种过程进行的方向、条件及限度的定律。
热力学第二定律指明了自然界的热功转化中的普遍规律,即热不可能全部转化为功,而不引起其它变化。
热力学第二定律,指出了热功转化的效率的问题。即,热机的效率不可能达到100%. 所以常说的“第二类永动机无法实现”中的第二类永动机就是指热机效率为100%的热机。
扩展资料
热力学第二定律是从经验中得到的,它有几种表述方式。一般的表述为:任何一个宏观过程向相反方向进行而不引起其它变化是不可能的。我们来看一下其它的表述方式:
1850年克劳修斯根据热传导的逆过程的不可能性提出:不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其它变化;
1851年开尔文根据摩擦生热的逆过程不可能性提出一个说法:不可能从单一热源取热使它全部变成功而不引起其它变化;
奥斯特瓦尔德提出另外一个重要的说法:第二类永动机是不可能实现的。所谓的第二类永动机是指一个热机仅从单一热源吸收热而转变成功,而无其它变化。
参考资料来源:百度百科-热力学定律
热力学第二定理
热力学第二定律是描述热量的传递方向的:
分子有规则运动的机械能可以完全转化为分子无规则运动的热能;热能却不能完全转化为机械能。此定律的一种常用的表达方式是,每一个自发的物理或化学过程总是向著熵(entropy)增高的方向发展。熵是一种不能转化为功的热能。熵的改变量等于热量的改变量除以绝对温度。高、低温度各自集中时,熵值很低;温度均匀扩散时,熵值增高。物体有秩序时,熵值低;物体无序时,熵值便增高。现在整个宇宙正在由有序趋于无序,由有规则趋于无规则,宇宙间熵的总量在增加。
克劳修斯表述
不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。
开尔文表述
不可能从单一热源吸取热量,使之完全变为有用功而不产生其他影响。
开尔文表述还可以表述成:第二类永动机不可能造成。
若要简捷:
热能不能完全转化为机械能,只能从高温物体传到低温物体。