2021届人教版高三物理课件：熵增加原理17张PPT

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可逆卡诺机
一 熵
如何判断孤立系统中过程进行的方向？
1 熵概念的引入
2020年高中物理竞赛辅导课件★★
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结论 ：可逆卡诺循环中，热温比总和为零 .
热温比
等温过程中吸收或放出的热量与热源温度之比 .
任意的可逆循环可视为由许多可逆卡诺循环所组成.
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一微小可逆卡诺循环
对所有微小循环求和
时，则
结论 : 对任一可逆循环过程，热温比之和为零 .
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2 熵是态函数
可逆过程
A
B
C
D
可逆过程
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在可逆过程中，系统从状态A变化到状态B ，其热温比的积分只决定于初末状态，而与过程无关. 据此可知热温比的积分是一态函数的增量，此态函数称为熵.
热力学系统从初态 A 变化到末态 B ，系统熵的增量等于初态 A 和末态 B 之间任意一可逆过程热温比（ ）的积分.
物理意义
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无限小可逆过程
熵的单位
可逆过程
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二 熵变的计算
（1）熵是态函数，与过程无关. 因此, 可在两平衡态之间假设任一可逆过程，从而可计算熵变 .
（2）当系统分为几个部分时， 各部分的熵变之和等于系统的熵变 .
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例1 计算不同温度液体混合后的熵变 . 质量为0.30 kg、温度为 的水, 与质量为 0.70 kg、 温度为 的水混合后，最后达到平衡状态. 试求水的熵变. 设整个系统与外界间无能量传递 .
解 系统为孤立系统 , 混合是不可逆的等压过程. 为计算熵变 , 可假设一可逆等压混合过程.
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设平衡时水温为 , 水的定压比热容为
由能量守恒得
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各部分热水的熵变
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绝热壁
例2 求热传导中的熵变.
设在微小时间 内，从 A 传到 B 的热量为 .
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同样，此孤立系统中不可逆过程熵亦是增加的 .
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三 熵增加原理：
孤立系统中的熵永不减少.
孤立系统不可逆过程
孤立系统可逆过程
孤立系统中的可逆过程，其熵不变；孤立系统中的不可逆过程，其熵要增加 .
≥
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平衡态 A
平衡态 B （熵不变）
可逆过程
非平衡态
平衡态（熵增加）
不可逆过程
自发过程
熵增加原理成立的条件: 孤立系统或绝热过程.
熵增加原理的应用 ：给出自发过程进行方向的判据 .
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热力学第二定律亦可表述为 ：一切自发过程总是向着熵增加的方向进行 .
四 熵增加原理与热力学第二定律
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证明 理想气体绝热自由膨胀过程是不可逆的 .
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在态1和态2之间假设一可逆等温膨胀过程
不可逆
1
2
END