Vật lý đại cương - Nguyên lý thứ hai nhiệt động lực học phần 3 pps

Quá trình Th nghịch: S=0 (entrôpi không đổi) Quá trình không Th ngh: S>0 (entrôpi tăng) Trong thực tế các quá trình l không thuận nghịch: Trong hệ cô lập các quá trình nhiệt động lực luôn xảy ra theo chiều entrôpi tăng Hệ cô lập thực không thể 2 lần qua cùng một trạng thái. Quá trình chấm dứt thì S đạt cực đại v hệ ở trạng thái cân bằng )2( )1( T Q S Đây l biểu thức định lợng NL hai NĐLH viết dới dạng hmentropi Dấu = ứng với QT thuận nghịch Dấu > ứng với QT không Th nghịch 2 2 1 1 21 T Q T Q dSdSdS + =+= Vật nhận nhiệt (2) phải có nhiệt T 2 độ thấp hơn: T 1 >T 2 Nguyênlýtăngentrôpitơng đơng với nguyên lý 2 nhiệt động lực học * Hệ gồm 2 vật với T 1 v T 2 : Q 2 -Vật 2 nhận Q 1 =-Q 2 <0 vật 1 thải Ví dụ 2 2 1 2 T Q T Q + = 0 T 1 T 1 12 > 0) T 1 T 1 (QdS 21 2 >+= *Hiệu suất cực đại: Chu trình TN Q 1 nhả từ nguồn nóng S 1 Q 2 nguồn lạnh nhận S 2 = + 12 SS 1 2 1 21 T T 1 Q 'A QQ'A = == max 4. Thuyết chết nhiệt vũ trụ v sai lầm của nó: * Clausius coi vũ trụ l hệ cô lập v áp dụng nguyên lý 2 cho ton vũ trụ: Khi S tăng đến cực đại vũ trụ ở trạng thái cân bằng-> chết 1 1 2 2 Q T T Q = 0 T Q T Q 1 1 2 2 = = Sai lầm của Clausius: a. áp dụng hệ cô lập trên trái đất cho ton vũ trụ vô hạn b. Mâu thuẫn với ĐL bảo tonbiếnhoánăng lợng c. Vũ trụ biến đổi không ngừng: Sao chết, sao mới, vùng nhiệt độ cao biến đổi entrôpi giảm. d. Những thăng giáng lớn trongvũtrụ (Boltzmann) c. Không tính đến trờng hấp dẫn vũ trụ. Thuyết vụ nổ Big Bang: entrôpi tăng đúng theo nguyên lý 2. c. Qu¸ tr×nh thuËn nghÞch bÊt kú: ∫ δ =Δ 2 1 T Q S 21 SS0S0Q = ⇒ = Δ ⇒ = δ ∫ = δ =Δ⇒= 2 1 T Q T Q SconstT AdUQ δ − = δ 5. §é biÕn thiªn entr«pi cña khÝ lý t−ë ng 1(p 1 V 1 T 1 )->2(p 2 V 2 T 2 )-> a. Qu¸ tr ®o¹n nhiÖt: b. Qu¸ tr×nh ®¼ng nhiÖt: NguyªnlýI: V dV RTpdVA μ −=−=δ m dTC m dU V μ = ∫ μ + μ =Δ )2( )1( V ) V dV R m T dT C m (S V C mR pV T −= μ = P CR vμ 1 2 VP 1 2 1 2 V V V ln)CC( m ) V V p p ln(C m S − μ + μ =Δ 1 2 1 2 V V V lnR m T T lnC m S μ + μ =Δ §èi víi qu¸ tr×nh ®¼ng ¸p: §èi víi qu¸ tr×nh ®¼ng tÝch: 1 2 P V V lnC m S μ =Δ 1 2 V p p lnC m S μ =Δ 1 2 P 1 2 V V V lnC m p p lnC m S μ + μ =Δ 6. Đồ thị entrôpi, tính Q: == 2 1 S S 2 1 TdSQQ 7. ý nghĩa của Nguyên lý NĐH II v entrôpi: Nhiệtkhông thể truyền từ vật lạnh hơn sang vật nóng hơn. Khi T 1 =T 2 hệ cân bằng không thể trở về trạng thái không cân bằng. Hệ không qua 1 trạng thái 2 lần. Đẳng nhiệt Q=T.S T 1 2 S 1 S 2 S Bất kì T S 1 dS S 2 S 1 2 Trạng thái vĩ mô = tổng hợp các trạng thái vi mô Nhiều khả năng. w-xác suất nhiệt động của trạng thái vĩ mô. Theo Boltzmann S=k.lnw; k- hằng số Boltzmann entrôpi l một hm trạng thái đặc trng cho mức độ hỗn loạn các phân tử. không đo trực tiếp đợc entrôpi. T S : (Rắnlỏngkhí), NếuT S : (Khílỏng rắn). Trong hệ cô lập S 0. Khi S =0 hệ ở trạng thái cân bằng Tính S của hệ tại T: 0Slim 0T = = T 0 T Q S = T 0 P T dT)T(c S 7. Định lý Nernst Khi nhiệt độ tuyệt đối tiến tới 0, entrôpi của bất cứ vật no cũng tiến tới 0: Trong QT đẳng áp: Hệ quả của Định lý Nernst S=S 12 +S 23 +S 34 +S 41 =0 S 34 =Q/0? 1 T 1 2 3 4 S 12 =Q/T 1 S 23 =S 41 =0 S T 0 Không thể có QT 34 Không thể đạt đợc 0K Đ8. Các hm thế nhiệt động 1. Định nghĩa: Hm nhiệt động l hm trạng thái, m khi trạng thái thay đổi thì vi phân của nó l vi phân ton chỉnh. 'AQ AQ dU = + = Lấy vi phân U có thể tính ra các đại lợng khác: dV) V U (dS) S U (dU SV + = Từ Ng.lý I: a. Hm nội năng U(S,V) pdV-TdSdU = V)U(S,U = Nếu S=const, V=const thì U=const. SV ) V U (p & ) S U (T = = [...]...7 Định lý Nernst Khi nhiệt độ tuyệt đối tiến tới 0, entrôpi của bất cứ vật no cũng tiến tới 0: lim S = 0 T Tính S của hệ tại T: S = 0 Q T T 0 T c P (T )dT S= T 0 Trong QT đẳng áp: Hệ quả của Định lý Nernst T S12=Q/T1 S=S +S +S +S =0 12 23 34 41 1 T1 2 S 23 =S41=0 Không thể có QT 34 4 3 S 0 Không thể đạt đợc 0K S34=Q/0? Đ8 Các hm thế nhiệt động 1 Định nghĩa: Hm nhiệt động l hm trạng thái,... nhiệt động l hm trạng thái, m khi trạng thái thay đổi thì vi phân của nó l vi phân ton chỉnh a Hm nội năng U(S,V) dU = Q + A = Q A' Từ Ng .lý I: dU = TdS - pdV U = U(S, V) Nếu S=const, V=const thì U=const U U dU = ( ) V dS + ( ) S dV Lấy vi phân U có S V thể tính ra các đại U U lợng khác: T = ( ) V & p = ( )S S V . nhiệt T 2 độ thấp hơn: T 1 >T 2 Nguyênlýtăngentrôpitơng đơng với nguyên lý 2 nhiệt động lực học * Hệ gồm 2 vật với T 1 v T 2 : Q 2 -Vật 2 nhận Q 1 =-Q 2 <0 vật 1 thải Ví dụ 2 2 1 2 T Q T Q + = 0 T 1 T 1 . 0Slim 0T = = T 0 T Q S = T 0 P T dT)T(c S 7. Định lý Nernst Khi nhiệt độ tuyệt đối tiến tới 0, entrôpi của bất cứ vật no cũng tiến tới 0: Trong QT đẳng áp: Hệ quả của Định lý Nernst S=S 12 +S 23 +S 34 +S 41 =0 S 34 =Q/0? 1 T 1 2 3 4 S 12 =Q/T 1 S 23 =S 41 =0 S T 0 Không. Nernst S=S 12 +S 23 +S 34 +S 41 =0 S 34 =Q/0? 1 T 1 2 3 4 S 12 =Q/T 1 S 23 =S 41 =0 S T 0 Không thể có QT 34 Không thể đạt đợc 0K Đ8. Các hm thế nhiệt động 1. Định nghĩa: Hm nhiệt động l hm trạng thái, m khi trạng thái thay