62大学物理下册(热力学（三）)-江西理工大学

热力学(三)

1、热力学第二定律的重要意义是：反映自然界过程进行方向的规律。

2、1mol理想气体，温度为T0经等温膨胀，使其体积增加一倍，理想气体的熵增量为 Rln2 ，若理想气体在等温膨胀时吸收的热量是由一温度为T0的巨大热源提供的，那么把理想气体和恒温热源看作一系统，在上述变化过程中，其总熵_________(填“增加”、“减少”、或“不变”) （此题不作要求）

举例——封闭体系理想气体的等温膨胀

对于封闭体系理想气体的等温膨胀，有Q=△U+W 由于过程是等温的，故 △U=0 因而 Q=W. 即在此条件下，热（系统吸热）全部转化为功，但此时，系统（气体）不能恢复原有状态了，即p、v发生了变化（不能复原），是有“变化”的，因而是不违背热力学第二定律。

实际上，工质熵变为 △S=Q/T，环境熵变为 △So=-Q/To, 由于系统从环境吸热，故 To≥T . 现将环境与系统组成一个孤立系，则孤立系的总熵变为

△Siso=△S+△So=Q(1/T-1/To)=Sg≥0, 显然是不违背热力学第二定律的。但从这也是可以看出，只要系统等温膨胀，就可以实现热最大程度地转化为功，且当系统温度与环境温度相等时，整个系统可逆（无功损失），是最理想的。

3、熵增加原理可表达为孤立系统熵永不减少，即ΔS≥0 4、用热力学第二定律作判断，下列说法正确的是： ( D )

(A)功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功

(B)热量能够从高温物体传给低温物体，但不能从低温物体传给高温物体

(C) 气体可以自由膨胀，也可以自动收缩

(D)热量不能通过一循环全部变为功，但可以从高温物体传给低温物体

5、 0.1kg的水在一标准大气压下，温度由27℃上升到57℃，设水的比热为4.18×103JKg-1k-1，则在过程中熵的增量为：( ) （此题不作要求）

(A)312JK-1 (B)41.8JK-1 (C)39.8JK-1 (D)0

M

δQ=dU+δA=CpdT μ

T2dTT2MM∫∴ΔS=S2-S1=Cp=CplnTμμT11T等压膨胀， T2 > T1 ,ΔS > 0 , 熵增加；等压压缩， T2 < T1 ,ΔS < 0 , 熵减少；

6.高温热源与低温热源均相同，但工作物质不同的两部可逆热机和它们的效率η1、η2的关系为：( B )

(A) η1＞η2 (B) η1＝η2 (C) η1＜η2

7.在1atm下，将10g、27℃的水与10g、87℃的水混合，求二者的总熵变，已知水的Cp＝4.18J/kg （此题不作要求）

8.试用热力学第二定律证明一条等温线和一条绝热线不能有两个交点，以及两条绝热线不能相交。（此题不作要求）

证明1)若一条等温线和一条绝热线有两个交点，则考虑从b绝热压缩至a再等温膨胀至b这样一个正循环过程,

a b 在该正循环中,系统只在a→b的等温过程中从单一热源吸热，但整个循环过程中系统对外做了正功,违反了热力学第二定律。所以一条等温线和一条绝热线不能有两个交点。 2）设绝热线1和绝热线2有一交点c，从绝热线1的a点至绝热线2的b点引一条等温线ab,考虑正循环abca.系统只在a→b的等温过程中从单一热源吸热，但整个循环过程中系统对外做了正

功, 违反了热力学第二定律。所以两条绝热线不能相交。

a 等温 b 绝热2 〃 c 绝热1