04不可逆过程的热力学解析

04不可逆过程的热力学解析

不可逆过程是指系统在进行过程的过程中，无法完全恢复系统原来的

热力学状态的过程。这种过程是不可逆的,与可逆过程相对。

可逆过程是指系统在进行过程的过程中，可以通过无限慢地调整过程

条件，使得系统在过程结束时可以完全恢复到其原始状态的过程。在可逆

过程中，系统与外界之间的相互作用是躲避的，能够达到最大程度地利用

能量。但是在许多实际情况下，这种理想状态很难实现，因此产生了不可

逆过程。

不可逆过程存在一定的耗散。在一个热力学系统中，能量和熵是不可

逆过程的两个基本概念。

1.能量耗散：

不可逆过程会导致能量的损失。例如，当一个物体在一个高温环境中

放置时，其温度会逐渐降低，直到和环境温度相等。这个过程中，物体的

热能会转移到周围的环境中。因为热能是不可逆过程的一种消耗形式，这

种能量的耗散是不可逆过程中的一个重要特征。

2.熵的增加：

熵是一个衡量系统无序程度的物理量。不可逆过程会使系统的熵增加。例如，当一个气体从一个密封的容器中流出时，气体的分子会向更大的空

间扩散，增加了系统的无序程度。这个过程导致系统的熵增加。

物理学中，熵是一个非常重要的概念，它对于不可逆过程的研究很有

帮助。熵增定律指出，在孤立系统中，熵不会减少，而是随着时间的推移

而增加。这也是不可逆过程的一个重要特征。

不可逆过程的热力学解析可以通过两种方法进行：微观和宏观。

从微观角度来看，不可逆过程可以通过考虑系统的分子运动和相互作

用来解释。通过使用统计力学的方法，研究系统的微观状态和概率分布，

可以得到不可逆过程的一些定量描述。

从宏观角度来看，不可逆过程可以通过考虑系统的热力学性质来解释。通过研究系统的热力学状态和性质，如熵的增加、能量的耗散等，可以对

不可逆过程进行一些定性和定量的解释。

总之，不可逆过程是一个热力学中重要的概念。不可逆过程的研究可

以帮助我们理解自然界中许多实际过程和现象，如热传递、能量转换等。

不可逆过程的热力学解析可以通过微观和宏观两种方法进行，并且需要考

虑能量的耗散和熵的增加等因素。

热力学第二定律

第二章热力学第二定律 §2.1 热力学第二定律 2.1.1 自发过程 1、物质自发变化过程的方向与限度——自发过程 A、温度不同的两个物体相互接触 热总是从高温物体传到低温物体，直到两物体温度相等达到平稳为止。相反，热不会自动从低温物体传给高温物体，使温差增大。 B、气箱中充有压力不等的空气，抽去隔板 空气必定从压力大的左边向压力小的右边扩散，直到整个气箱中压力相等达到平稳为止。相反，空气不会自动地从低压向高压方向移动，使压力差增大。 C、水总是自发的从高处向低处流动，直到各处的水位相等。相反，水绝不会自动倒流。 D、锌片投入硫酸铜溶液中，自动地发生置换反应，生成Cu和ZnSO4。相反，其逆过程是不会自动发生。 ………… 以上实例说明：自然界中自动发生的过程是自然地朝着一定方向变化而趋向平衡。 结论：一切自发过程都有方向性和限度。 、自发过程特点 ?局限性：热力学不可逆性（过程）(单向，趋向平衡) 区别于不可能倒着来（以上过程均可以倒着来进行，但环境必须对系统做功。） 3、自发过程的热力学不可逆性——不可逆过程 Ex1. 理想气体的真空膨胀（恒温槽中），自发过程。 （1）过程L：W=0、△T=0、△U=0、Q=0；环境没有变化； 系统：若要使系统复原，我们可以对系统进行等温可逆压缩L`，使系统回复到始态。 （2）过程L`：环境对系统做功W，由热力学第一定律：0=△U=Q +W ∴Q= -W 系统散失了热Q。 环境：损失了功- W、得到了热-Q，总能量不变。 （3）系统经真空膨胀L和等温可逆压缩过程L`的循环后： 系统：回复到始态 环境：损失了功W、得到了热-Q，总能量不变。 要使环境也复原，就要： 从环境（单一热源）中取出热-Q，全部转变为功W，而不留下任何痕迹（即不引起其他变化）。 ——是不可能的。 ∴理想气体的真空自由膨胀是热力学不可逆过程。 Ex2.高温物体自发传热给低温物体自发过程 高温物体T1（环境）传给低温物体T2（系统）热量Q1，达到平衡。要使系统复原，就必须用

第三章思考题及解答

第三章思考题及解答 1. 理想气体等温膨胀过程中△U = 0， 故有Q = －W ， 即膨胀过程中系统所吸收的热全部变成了功，这是否违反了热力学第二定律？为什么？ 答：不违反热力学第二定律。热力学第二定律的前提是“不发生其他变化”，应该理解为“系统和环境都完全复原”。也就是说热力学第二定律是产生在系统“工作了一个循环”这样的前提之下的结论。 2．理想气体等温膨胀过程2 1 Δln V S nR V =，因为V 2＞V 1，所以ΔS ＞0。但是根据熵增原理，可逆过程0S ?=，这两个结论是否矛盾？为什么？ 答：不矛盾。恒温过程只能用克劳修斯不等式判断过程是否可逆，只有绝热过程或隔离系统中发生的变化才能用熵增原理判断过程是否可逆。 3．理想气体自由膨胀过程△T = 0，Q = 0，因此△S = Q T = 0， 此结论对吗？ 答： 不对。 因该过程为不可逆过程， 所以△S 不能由过程的热温商求算，而应通过设计可逆途径求算。 4．在恒定压力下，用酒精灯加热某物质，使其温度由T 1上升至T 2，此间，没有物质的相变化，则此过程的熵变为2 1 ,m d ΔT p T nC T S T =?，对吗？如果此间物质发生了相变化，过程熵 变应该怎样计算？ 答：正确。如果有相变化，设计可逆过程进行计算。根据题目给出的相变温度不同，将有不同形式的计算公式。 5．“所有能发生过程一定是不可逆的，所以不可逆过程也一定是能发生过程。”这种说法是否正确？为什么？ 答：正确。因为这是热力学第二定律的结论。 6．“自然界存在着温度降低但是熵值增加的过程。”的结论是否正确？为什么？举例说明。（绝热不可逆膨胀）。 答：正确。熵值不仅与温度一个变量有关，还与其它状态性质有关。如与体积、压力有关。如双变量系统，S = f (T,V )或S = f (T,p )系统经历某变化后，熵值的改变取决于这些变量的综合效应。一个典型的例子是绝热不可逆膨胀 7．“不可逆过程的熵不能减小”对吗？为什么？ 答：不正确。该说法仅对绝热系统或隔离系统正确。本题说法忽略了前提条件。 8．“熵值不可能是负值”的结论对吗？ 答：正确，根据玻尔兹曼定理 S =kln Ω，Ω（热力学概率）一定大于或等于1，故S ≥0。 9. “在绝热系统中发生一个从状态A→B 的不可逆过程，不论用什么方法，系统再也不能回到原来的状态。”结论对吗？为什么？ 答：正确. 绝热系统中发生一个不可逆过程，从A →B ，△S ＞0，即S B ＞S A ，仍在绝热系统中从B 出发，无论经过什么过程系统的熵值有增无减，所以不能回到原态。 10．1mol 双原子理想气体经历下列不同过程，体积变为原来体积的2倍，其熵变相等

工程热力学 第五章 思考题

工程热力学第五章思考题 工程热力学第五章思考题 5-1 热力学第二定律的下列说法能否成立 1功量可以转换成热量但热量不能转换成功量。答违反热力学第一定律。功量可以转换成热量热量不能自发转换成功量。热力学第二定律的开尔文叙述强调的是循环的热机但对于可逆定温过程所吸收的热量可以全部转换为功量与此同时自身状态也发生了变化。从自发过程是单向发生的经验事实出发补充说明热不能自发转化为功。 2自发过程是不可逆的但非自发过程是可逆的。答自发过程是不可逆的但非自发过程不一定是可逆的。可逆过程的物理意义是一个热力过程进行完了以后如能使热力系沿相同路径逆行而回复至原态且相互作用中所涉及到的外界也回复到原态而不留下任何痕迹则此过程称为可逆过程。自发过程是不可逆的既不违反热力学第一定律也不违反第二定律。根据孤立系统熵增原理可逆过程只是理想化极限的概念。所以非自发过程是可逆的是一种错误的理解。 3从任何具有一定温度的热源取热都能进行热变功的循环。答违反普朗克-开尔文说法。从具有一定温度的热源取热才可能进行热变功的循环。 5-2 下列说法是否正确 1系统熵增大的过程必须是不可逆过程。答系统熵增大的过程不一定是不可逆过程。只有孤立系统熵增大的过程必是不可逆的过程。根据孤立系统熵增原理非自发过程发生必有自发补偿过程伴随由自发过程引起的熵增大补偿非自发过程的熵减小总的效果必须使孤立系统上增大或保持。可逆过程只是理想化极限的概念。 2系统熵减小的过程无法进行。答系统熵减小的过程可以进行比如系统的理想气体的可逆定温压缩过程系统对外放热熵减小。 3系统熵不变的过程必须是绝热过程。答可逆绝热过程就是系统熵不变的过程但系统熵不变的过程可能由于熵减恰等于各种原因造成的熵增不一定是可逆绝热过程。 4系统熵增大的过程必然是吸热过程它可能是放热过程吗答因为反应放热所以体系的焓一定减小。但体系的熵不一定增大因为只要体系和环境的总熵增

热力学第二定律思考题

1．自发过程一定是不可逆的，所以不可逆过程一定是自发的。这说法对吗 答： 前半句是对的，但后半句是错的。因为不可逆过程不一定是自发的，如不可逆压缩过程就是一个不自发的过程。 2．空调、冰箱不是可以把热从低温热源吸出、放给高温热源吗，这是否与热力学第二定律矛盾呢 答： 不矛盾。Claususe 说的是：“不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化”。而冷冻机系列，把热从低温物体传到了高温物体，环境做了电功，却得到了热。而热变为功是个不可逆过程，所以环境发生了变化。 3．能否说系统达平衡时熵值最大，Gibbs 自由能最小 答：不能一概而论，这样说要有前提，即：绝热系统或隔离系统达平衡时，熵值最大。等温、等压、不做非膨胀功，系统达平衡时，Gibbs 自由能最小。也就是说，使用判据时一定要符合判据所要求的适用条件。 4．某系统从始态出发，经一个绝热不可逆过程到达终态。为了计算熵值，能否设计一个绝热可逆过程来计算 答：不可能。若从同一始态出发，绝热可逆和绝热不可逆两个过程的终态绝不会相同。反之，若有相同的终态，两个过程绝不会有相同的始态。所以只有设计一个除绝热以外的其他可逆过程，才能有相同的始、终态。 5．对处于绝热钢瓶中的气体，进行不可逆压缩，这过程的熵变一定大于零，这说法对吗 答：对。因为是绝热系统，凡是进行一个不可逆过程，熵值一定增大，这就是熵增加原理。处于绝热钢瓶中的气体，虽然被压缩后体积会减小，但是它的温度会升高，总的熵值一定增大。 6．相变过程的熵变，可以用公式H S T ??=来计算，这说法对吗 答：不对，至少不完整。一定要强调是等温、等压可逆相变，H ?是可逆相变时焓的变化值（,R p H Q ?=），T 是可逆相变的温度。 7．是否,m p C 恒大于,m V C 答：对气体和绝大部分物质是如此。但有例外，4摄氏度时的水，它的,m p C 等于,m V C 。

热力学知识：热力学中的可逆过程和热不可逆过程

热力学知识：热力学中的可逆过程和热不可 逆过程 热力学中的可逆过程和热不可逆过程 热力学是一门研究热力学系统、热力学宏观性质以及宏观演化规 律的学科，热力学系统的运动是由能量和熵这两个概念来描述的。在 热力学中，过程可以分为可逆过程和热不可逆过程。本文将从这两个 方面来介绍热力学中可逆过程和热不可逆过程的概念、特征、应用以 及在能源利用方面的问题。 一、可逆过程 在热力学中，可逆过程（reversible process）是指将系统从一 个平衡状态转化为另一个平衡状态的过程，使系统在整个过程中可逆，即过程可以在任意时间段内反转。换句话说，可逆过程是能够通过微 小的变化来实现状态的逆转。在可逆过程中，系统中的能量守恒，系 统的熵保持不变。 可逆过程具有以下三个特征：

1.可逆性：在可逆过程中，熵增加的总量等于零，即系统的熵是不变的。 2.回弹性：如果发生扰动，系统要回到原来的状态，力与位移的乘积负责抵消了失去的能量。 3.经济性：可逆过程的能量损失极小，因为它们是先被吸收然后又被释放的，之间进行循环。 可逆过程适用于理想热机和理想气体的等温和等容过程。 二、热不可逆过程 热不可逆过程（irreversible process）是指系统从一个非平衡状态转化到另一个平衡状态的过程，使过程中的能量不仅仅由于热传递而流失，还有其他形式损失，如机械运动、电能、声能等都可能造成。换句话说，热不可逆过程是一种不可逆转的过程，系统中的熵不断增加。 热不可逆过程具有以下特征： 1.时间不可逆性：热不可逆过程是一种有向过程，时间流逝方向不能改变。

2.能量不可恢复性：热不可逆过程导致一部分能量被消耗，不能 恢复。 3.热不可逆性：热不可逆过程不能通过温度较低的物体获得能量，因为物体已经到达平衡状态。 热不可逆过程适用于热机和汽车发动机的实际和现实气体过程， 可以产生功和效率。 三、应用 热力学中的可逆过程和热不可逆过程在生产和制造过程、环境和 能源开发方面具有重要应用。 1.生产和制造过程 在生产和制造过程中，通过对物质的传递和变换来获得更高的效 率和更高的产量，但是这些过程总是会导致能量的消耗和浪费。因此，如何减少能量的损失和浪费，提高生产和制造效率就成为了制造业中 最重要的问题之一。在这里，可逆性和热不可逆性是两个重要的概念，在制造过程中应用得较多。 2.环境

热力学中的不可逆过程研究

热力学中的不可逆过程研究 热力学是物理学的一个分支，主要研究物质的热学性质及其与 能量、热量之间的关系。不可逆过程是热力学领域中的一个重要 概念，他被广泛应用在工程环节和科研领域，并且是各种物理过 程中都会遇到的现象。 热力学的不可逆过程是指系统在外界扰动下，随着时间的流逝，系统的状态从初始状态慢慢向终态转换的过程。在这个过程中， 就会出现很多关于熵增和熵减的现象。熵增和熵减是热力学非常 重要的概念，也是指引着熵变的过程。 当一个系统处于平衡状态时，系统的熵变为零，这是为可逆过程。而当系统不处于平衡状态，熵发生改变时，这个过程就是不 可逆过程。在这个过程中，系统的状态发生了变化，能够执行的 工作也会发生改变；相反，在可逆过程中，没有能量转换浪费的 情况。 不可逆过程并非完全独立的过程，事实上，任何物理系统的运 行都是可逆和不可逆过程共存的结果。比如，当我们开启一个电 热水壶时，电器会将电能转化为热能，在这个过程中，热能会逐 渐传递到水中，同时温度也会逐渐升高，到达一定程度时，水会

沸腾。这是一个不可逆过程，因为在整个过程中，系统的熵增加了。同时也是可逆的原因在于，这个过程是可以倒转的，如果我 们将水的温度降下来，那么水就会缓慢变为冰。 物理系统的不可逆过程是非常重要的，因为他们能够提供一个 定量分析物理系统状态改变的框架。在不可逆过程的研究中，我 们需要学会如何进行熵的定量测量。熵定义的一种方式就是通过 热力学第二定律得到的：不可逆过程的熵变永远大于零。 热力学不可逆过程的研究涉及到几个重要的方面。首先是热传递，可以通过热传递方程和传热系数等参数进行描述。热传递是 物理过程中不可逆过程的一部分，因为热量传导的过程中总会有 一部分能量被消耗掉，这就叫做传热的损失。 其次是物质扩散过程的不可逆性。自然界中，物质的自由扩散 会导致熵的增加。比如，在一个密闭的房间中，如果有一盒香烟 被打开，那么房间中就会充满烟雾，这个过程没有消耗能量，但 是熵却增加了。因此，我们可以从热传递和物质扩散的过程入手，推导出系统熵增加的原因，这有助于我们进一步研究熵的计算公式。

04不可逆过程的热力学解析

04不可逆过程的热力学解析 不可逆过程是指系统在进行过程的过程中，无法完全恢复系统原来的 热力学状态的过程。这种过程是不可逆的,与可逆过程相对。 可逆过程是指系统在进行过程的过程中，可以通过无限慢地调整过程 条件，使得系统在过程结束时可以完全恢复到其原始状态的过程。在可逆 过程中，系统与外界之间的相互作用是躲避的，能够达到最大程度地利用 能量。但是在许多实际情况下，这种理想状态很难实现，因此产生了不可 逆过程。 不可逆过程存在一定的耗散。在一个热力学系统中，能量和熵是不可 逆过程的两个基本概念。 1.能量耗散： 不可逆过程会导致能量的损失。例如，当一个物体在一个高温环境中 放置时，其温度会逐渐降低，直到和环境温度相等。这个过程中，物体的 热能会转移到周围的环境中。因为热能是不可逆过程的一种消耗形式，这 种能量的耗散是不可逆过程中的一个重要特征。 2.熵的增加： 熵是一个衡量系统无序程度的物理量。不可逆过程会使系统的熵增加。例如，当一个气体从一个密封的容器中流出时，气体的分子会向更大的空 间扩散，增加了系统的无序程度。这个过程导致系统的熵增加。 物理学中，熵是一个非常重要的概念，它对于不可逆过程的研究很有 帮助。熵增定律指出，在孤立系统中，熵不会减少，而是随着时间的推移 而增加。这也是不可逆过程的一个重要特征。

不可逆过程的热力学解析可以通过两种方法进行：微观和宏观。 从微观角度来看，不可逆过程可以通过考虑系统的分子运动和相互作 用来解释。通过使用统计力学的方法，研究系统的微观状态和概率分布， 可以得到不可逆过程的一些定量描述。 从宏观角度来看，不可逆过程可以通过考虑系统的热力学性质来解释。通过研究系统的热力学状态和性质，如熵的增加、能量的耗散等，可以对 不可逆过程进行一些定性和定量的解释。 总之，不可逆过程是一个热力学中重要的概念。不可逆过程的研究可 以帮助我们理解自然界中许多实际过程和现象，如热传递、能量转换等。 不可逆过程的热力学解析可以通过微观和宏观两种方法进行，并且需要考 虑能量的耗散和熵的增加等因素。

工程热力学思考题及答案(A4)

工程热力学思考题及答案 第 一 章 基本概念与定义 1.闭口系与外界无物质交换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗？ 答：不一定。稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定。 2.有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系统不可能是绝热系。对不对，为什么？ 答：这种说法是不对的。工质在越过边界时，其热力学能也越过了边界。但热力学能不是热量，只要系统和外界没有热量地交换就是绝热系。 3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系，平衡状态与均匀状态有何区别和联系？ 答：只有在没有外界影响的条件下，工质的状态不随时间变化，这种状态称之为平衡状态。稳定状态只要其工质的状态不随时间变化，就称之为稳定状态，不考虑是否在外界的影响下，这是他们的本质区别。平衡状态并非稳定状态之必要条件。物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。平衡状态不一定为均匀状态，均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。 4.倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？绝对压力计算公式e b p p p += )(b p p >，v b p p p -= )(b p p <中，当地大气压是否必定是环境大气压？ 答：压力表的读数可能会改变，根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变。当地大气压不一定是环境大气压。环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力。 5.温度计测温的基本原理是什么？ 答：温度计随物体的冷热程度不同有显著的变化。 6.经验温标的缺点是什么？为什么？ 答：任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。由于经验温标依赖于测温物质的性质，当选用不同测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时，除选定为基准点的温度，其他温度的测定值可能有微小的差异。 7.促使系统状态变化的原因是什么？ 答：系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变。 8 (1)将容器分成两部分，一部分装气体，一部分抽成真空，中间是隔板。若突然抽去隔板，气体（系统）是否做功？ (2)设真空部分装有许多隔板，每抽去一块隔板让气体先恢复平衡再抽去一块，问气体（系统）是否做功？ (3)上述两种情况从初态变化到终态，其过程是否都可在v p -图上表示？ 答：（1）第一种情况如图1-1（a ）,不作功（2）第二种情况如图1-1（b ）,作功（3）第一种情况为不可逆过程不可以在p-v 图上表示出来，第二种情况为可逆过程可以在p-v 图上表示出来。

热力学中的热力学不可逆性的分析

热力学中的热力学不可逆性的分析热力学是研究能量转化和传递的科学领域，它研究的对象包括热力学平衡的系统以及热力学非平衡的过程。而热力学不可逆性是指在热力学系统中存在的不可逆过程，即无法完全恢复到初始状态的过程。本文将从理论和实践两个方面对热力学不可逆性进行分析并探讨其影响。 一、理论分析 1. 熵增原理 熵增原理是热力学中描述不可逆过程的重要定律，它指出在孤立系统中，总熵只能增加或保持不变，而不能减少。这意味着自然界中的过程往往趋向于无序状态。例如，将一个热杯放置在室温下，热量会从热杯传递到环境中，热杯的温度会逐渐降低，而环境的温度会逐渐升高，整个系统的熵会增加。 2. 热力学过程的可逆性和不可逆性 热力学过程可以分为可逆过程和不可逆过程。可逆过程是指系统在无限小时间内可逆转的过程，它的特点是完全可逆的能量转化，没有任何能量损失；而不可逆过程则是指系统在有限时间内发生的过程，它的特点是在能量转换中存在能量损失或转化不完全的情况。例如，摩擦会使得机械能转化为热能，从而导致能量的损失。 3. 热力学不可逆性的来源

热力学不可逆性可以从宏观和微观两个角度来解释。宏观上，不可逆性来源于能量转化的损失和热量传递的不均匀。微观上，不可逆性源于分子之间的碰撞和自由度的限制。无论是宏观还是微观，不可逆性都与能量的散布和熵的增加有关。 二、实践分析 1. 热机效率 热机效率是评估热力学系统可逆性的重要指标，它定义为输出功率与输入热量之比。根据卡诺热机的理论，理想情况下，热机效率达到最高值，而实际热机的效率则低于理论值。这是由于热机存在摩擦、热损失和机械损耗等不可逆过程导致的。 2. 热传导 热传导是热力学中常见的热量传递方式，它是指热量沿温度梯度的传递过程。然而，在实际的热传导过程中，总会存在热阻和温度梯度的不均匀分布，从而导致能量的损失和系统熵值的增加。 3. 物质传输 除了热传导，物质在热力学系统中的传输也存在不可逆性。例如，溶质在溶液中的扩散过程，由于分子之间的碰撞和熵的增加，使得溶质难以完全均匀分布，从而导致不可逆性的发生。 三、不可逆性的影响 1. 能源效率降低

工程热力学和传热学课后答案解析(前五章)

第一篇工程热力学 第一章基本概念 一．基本概念 系统：状态参数：热力学平衡态：温度：热平衡定律：温标：准平衡过程：可逆过程：循环：可逆循环：不可逆循环： 二、习题 1．有人说，不可逆过程是无法恢复到起始状态的过程，这种说法对吗？ 错 2．牛顿温标,用符号°Ｎ表示其温度单位,并规定水的冰点和沸点分别为100°Ｎ和200°Ｎ，且线性分布。（1）试求牛顿温标与国际单位制中的热力学绝对温标(开尔文温标)的换算关系式；（2）绝对零度 为牛顿温标上的多少度? 3．某远洋货轮的真空造水设备的真空度为0.0917ＭＰａ，而当地大气压力为0.1013MPa，当航行至另一海域，其真空度变化为0.0874MPa，而当地大气压力变化为0.097MPa。试问该真空造水设备的绝对压力有无变化? 4．如图1-1所示，一刚性绝热容器内盛有水，电流通过容器底部的电阻丝加热 水。试述按下列三种方式取系统时，系统与外界交换的能量形式是什么。 （1）取水为系统；（2）取电阻丝、容器和水为系统；（3）取虚线内空间为系统。 （1）不考虑水的蒸发，闭口系统。 （2）绝热系统。注：不是封闭系统，有电荷的交换 （3）绝热系统。 图 1-1 5．判断下列过程中那些是不可逆的，并扼要说明不可逆原因。 （1）在大气压力为0.1013MPa时，将两块0℃的冰互相缓慢摩擦，使之化为0℃的水。 耗散效应 （2）在大气压力为0.1013MPa时，用(0＋dt)℃的热源(dt→0)给0℃的冰加热使之变为0℃的水。 可逆 （3）一定质量的空气在不导热的气缸中被活塞缓慢地压缩（不计摩擦）。 可逆 （4）100℃的水和15℃的水混合。 有限温差热传递 6．如图1-2所示的一圆筒容器，表A的读数为 360kPa；表B的读数为170kPa，表示室I压力高于 室II的压力。大气压力为760mmHg。试求: （1）真空室以及I室和II室的绝对压力； （2）表C的读数；

不可逆过程的原理

不可逆过程的原理 不可逆过程是指系统发生的物理变化或化学反应中，无法逆转的过程。这种过程具有以下特点：无法回复到初始状态、总熵增加、无法完全转化为功、不满足平衡条件等。 不可逆过程的原理主要涉及热力学第二定律和微观动力学。热力学第二定律指出，在孤立系统中，任何过程总是使系统的熵增加，即自然界中不可逆的趋势。微观动力学则描述了系统中微观粒子的运动，通过这些微观过程，可以解释为什么不可逆过程会发生。 首先，我们来看热力学第二定律。根据该定律，孤立系统中的熵总是趋向于增加。熵是描述系统混乱程度的物理量，在不可逆过程中，系统会从有序状态转变为无序状态，从而使熵增加。这种趋势是不可逆的，因为系统的初始状态包含了特定的信息，而无序状态下的信息量更大，所以系统无法回复到初始状态。 其次，微观动力学对不可逆过程的解释起到了重要作用。微观动力学描述了系统中粒子的运动和相互作用，在不可逆过程中，这些微观粒子会发生一系列不可逆的碰撞和相互作用。例如，气体分子之间的碰撞会导致能量和动量的转移，从而产生热力学过程中常见的现象，如热传导、扩散和粘滞等。这些过程都是由于粒子的微观运动而引起的不可逆变化。 此外，不可逆过程还不满足平衡条件。平衡态是指系统各项参数和宏观性质不随

时间变化的状态。而不可逆过程是偏离平衡态的过程，其发生的条件是系统与外界存在温度差、压力差、浓度差等非平衡条件。这些非平衡条件导致了系统内部的不均匀性和施加在系统上的做功。由于这些条件的存在，系统无法达到平衡态，而是会出现不可逆的物理变化。 此外，不可逆过程还具有能量无法完全转化为功的特点。能量转化的效率由热效应度量，即转化为有用功的能量与全过程消耗的能量之比。对于不可逆过程，由于能量的散失和转换的不完全性，能量的利用效率低于可逆过程。例如，内燃机的燃烧过程中，只有一部分能量转化为机械功，而大部分能量以热的形式散失，这是无法逆转的。 总之，不可逆过程的原理在于热力学第二定律的不可逆趋势和微观动力学中微观粒子的运动和相互作用。这些原理解释了不可逆过程的特点，包括无法回复到初始状态、总熵增加、无法完全转化为功以及不满足平衡条件等。通过研究不可逆过程的原理，我们可以更好地理解自然界中的物理变化和化学反应。

选修3-3 热力学第二定律与熵增加原理

热力学第二定律与熵增加原理(选修3－3) 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： 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 4.热机：一种把内能转化为机械能的装置 效率：热机做的功W与它从热库中吸收的热量Q的比值η=W/Q 一切热机的效率η<1 5.第二类永动机：从单一热源吸收热量全部用来对外做功 违背热力学第二定律 三、熵增加原理 1.熵 一个宏观状态所对应的微观状态数（或者说是系统的混乱度Ω），用S表示 2.熵增加原理 一个孤立系统的总熵不会减小。可逆过程，则熵不变；不可逆过程，则熵增加 3.微观解释 一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行 四、热力学第三定律 热力学零度不可能达到 五、能量耗散 集中度较高且有序度较高的能量（如机械能、电能、化学能等）转化成环境中分散且无序度更大的能量（内能），这些能量无法重新收集加以利用

练习题 1．下列哪些过程具有方向性() A．热传导过程 B．机械能向内能的转化过程 C．气体的扩散过程 D．气体向真空中的膨胀 2．关于热传导的方向性，下列说法正确的是() A．热量能自发地由高温物体传给低温物体 B．热量能自发地由低温物体传给高温物体 C．在一定条件下，热量也可以从低温物体传给高温物体 D．热量不可能从低温物体传给高温物体 3．根据热力学第二定律，下列判断正确的是() A．热机中燃气的内能不可能全部变成机械能 B．电流的能不可能全部变成内能 C．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变成电能 D．在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体 4．热力学定律表明自然界中进行的热现象的宏观过程() A．有的只遵守热力学第一定律 B．有的只遵守热力学第二定律 C．有的既不遵守热力学第一定律，也不遵守热力学第二定律 D．所有的都遵守热力学第一、第二定律 5．下列关于热机的说法中，正确的是() A．热机是把内能转化成机械能的装置 B．热机是把机械能转化为内能的装置 C．只要对内燃机不断进行革新，它可以把燃料燃烧释放的内能全部转化为机械能 D．即使没有漏气，也没有摩擦等能量损失，内燃机也不可能把内能全部转化为机械能6．下列说法正确的是() A．热力学第二定律否定了以特殊方式利用能量的可能性 B．电流流过导体转化为内能，反过来，可将内能收集起来，再转化成相同大小的电流C．可以做成一种热机，由热源吸取一定的热量而对外做功 D．冰可以熔化成水，水也可以结成冰，这个现象违背了热力学第二定律 7．关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是() A．第二类永动机违反能量守恒定律 B．如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加 C．外界对物体做功，则物体的内能一定增加 D．做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能量转化或转移的观点来看这两种改变方式是有区别的 8．下列说法正确的是() A．第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律 B．第二类永动机违背了能量转化的方向性 C．自然界中的能量是守恒的，所以不用节约能源 D．自然界中的能量尽管是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要节约能源9．如图1中汽缸内盛有定量的理想气体，

热力学中的可逆和不可逆过程

热力学中的可逆和不可逆过程 热力学是研究热能转化和传递的科学，而在热力学中，可逆和不可逆过程是两 个重要的概念。可逆过程是指在热力学系统中，从一个平衡状态到另一个平衡状态的过程，而不可逆过程则是指不能以逆向的方式进行的过程。本文将探讨可逆和不可逆过程的概念及其在热力学中的应用。 可逆过程在热力学中扮演着重要的角色。一方面，可逆过程是理想化的过程， 它在理论上能够达到最高效率。另一方面，可逆过程也是严格可控的过程，可以通过微观调节来实现。一个典型的可逆过程是等温过程，它是指系统与周围环境温度相同时进行的过程。在等温过程中，系统的温度保持不变，内外压力之间通过微小的压缩或膨胀来平衡，这种过程可以通过热源和冷源之间的相互作用来实现。 与可逆过程相反，不可逆过程是系统在无法实现最高效率的条件下进行的过程。不可逆过程是真实系统中常见的过程，其特点是熵的增加。熵是一个热力学量，用来衡量系统的混乱度或无序程度。在不可逆过程中，熵会增加，而在可逆过程中，熵保持不变。一个常见的不可逆过程是热传导，它指的是热量从高温区域传递到低温区域的过程。热传导是不可逆的，因为热量的自发传递只能发生从高温到低温的方向，而无法反向发生。 可逆过程和不可逆过程在热力学中有许多应用。其中一个重要的应用是热力学 循环的分析。热力学循环是指一系列可逆和不可逆过程组成的过程，它们经过一些操作，使得系统最终返回到初始状态。在热力学循环中，可逆过程被广泛应用于理想化的汽车发动机和热力发电厂等设备中。由于可逆过程具有最高效率，因此通过优化循环中的可逆过程，可以提高整个系统的能源利用率。 另一个与可逆过程和不可逆过程相关的应用是热力学第二定律和熵的研究。热 力学第二定律是热力学中最重要的定律之一，它规定了自然界中热量传递的方向和限制。根据热力学第二定律，孤立系统中熵总是增加的，不可逆过程总是发生的。

工程热力学-沈维道课后思考题答案

第一章基本概念与定义1．答：不一定。稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定 2．答：这种说法是不对的。工质在越过边界时，其热力学能也越过了边界。但热力学能不是热量，只要系统和外界没有热量地交换就是绝热系。 3．答：只有在没有外界影响的条件下，工质的状态不随时间变化，这种状态称之为平衡状态。稳定状态只要其工质的状态不随时间变化，就称之为稳定状态，不考虑是否在外界的影响下，这是他们的本质区别。平衡状态并非稳定状态之必要条件。物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。平衡状态不一定为均匀状态，均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。 4．答：压力表的读数可能会改变，根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变。当地大气压不一定是环境大气压。环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力。 5．答：温度计随物体的冷热程度不同有显着的变化。 6．答：任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。由于经验温标依赖于测温物质的性质，当选用不同测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时，除选定为基准点的温度，其他温度的测定值可能有微小的差异。 7．答：系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变化的原因。 8．答：（1）第一种情况如图1-1（a）,不作功（2）第二种情况如图1-1（b）,作功（3）第一种情况为不可逆过程不可以在p-v图上表示出来，第二种情况为可逆过程可以在p-v图上表示出来。 9．答：经历一个不可逆过程后系统可以恢复为原来状态。系统和外界整个系统不能恢复原来状态。? 10．答：系统经历一可逆正向循环及其逆向可逆循环后，系统恢复到原来状态，外界没有变化；若存在不可逆因素，系统恢复到原状态，外界产生变化。? 11．答：不一定。主要看输出功的主要作用是什么，排斥大气功是否有用。 第二章热力学第一定律

不可逆膨胀功的计算公式

不可逆膨胀功的计算公式 引言 不可逆膨胀过程是热力学中常见的物理现象之一，它与热力学第二定律密切相关。在研究不可逆过程中，计算不可逆膨胀功的大小是十分重要的。本文将介绍不可逆膨胀功的计算公式及其推导过程，旨在帮助读者更好地理解和应用相关知识。 1.不可逆膨胀功定义 不可逆膨胀功是指系统在一个不可逆膨胀过程中所做的功。在不可逆过程中，系统与环境之间存在不可逆的能量转移，系统内外存在差异，因此无法达到平衡态。不可逆膨胀功的计算需要考虑系统的初始状态、终态以及能量转移的特性。 2.不可逆膨胀功的计算公式 在计算不可逆膨胀功时，需要利用热力学的基本概念和公式。下面，将介绍两种常见的不可逆膨胀过程，并给出其相应的计算公式。 2.1绝热不可逆膨胀功 绝热不可逆膨胀过程是指在完全隔绝外界热量交换的条件下，系统的容器进行膨胀。这种过程中，系统的熵保持不变。 对于绝热不可逆膨胀过程，其功可以通过以下公式计算： $$ W=-P_{\t ex t{外}}\c do t(V_{\te xt{末}}-V_{\te xt{初}}) $$ 其中，$W$表示不可逆膨胀功，$P_{\tex t{外}}$表示外部对系统施加的压力，$V_{\te x t{末}}$表示膨胀后的体积，$V_{\tex t{初}}$表示膨胀前的体积。不可逆膨胀功的负号表示功是系统对外界的能量输出。 2.2等温不可逆膨胀功

等温不可逆膨胀过程是指在恒定温度下进行的膨胀过程。这种过程中，系统与外界之间存在能量的交换，但温度保持不变。 对于等温不可逆膨胀过程，其功可以通过以下公式计算： $$ W=-Q $$ 其中，$W$表示不可逆膨胀功，$Q$表示系统从外界获得的热量。由于 该过程为等温过程，根据热力学第一定律，系统对外界的功等于从外界获 得的热量的相反数。 3.不可逆膨胀功计算示例 下面通过一个具体的例子，来演示如何计算不可逆膨胀功。 假设有一个气缸，内部有一摩尔的理想气体，在初始状态下，气缸的 体积为$V_{\te xt{初}}$，压强为$P_{\t ex t{初}}$，温度为 $T_{\t ex t{初}}$。系统经历了一个不可逆膨胀过程，膨胀后的体积为 $V_{\t ex t{末}}$，压强为$P_{\t ex t{末}}$，温度为 $T_{\t ex t{末}}$。 根据绝热不可逆膨胀功的计算公式，我们可以计算出不可逆膨胀功 $W_{\t ex t{不可逆}}$： $$ W_{\te xt{不可逆}}=-P_{\t ex t{外}}\c do t(V_{\te xt{末}}- V_{\te xt{初}}) $$ 在该例子中，$P_{\t e xt{外}}$为外部对系统的压强，可通过气缸的 活塞受力等方式确定。 结论 本文介绍了不可逆膨胀功的计算公式及其推导过程。通过对绝热不可 逆膨胀过程和等温不可逆膨胀过程的分析，我们可以得到相应的计算公式。

工程热力学说课讲解

工程热力学

01 基本概念 思考题 1-1 闭口系与外界无质量交换，如果一个系统内质量保持恒定，那么能否说明这个系统一定为闭口系？ 答：如果一个系统内质量保持恒定，但有质量进入并离开系统，说明该系统与外界有质量交换，则该系统也不能称为闭口系统。 1-2 如图容器为刚性绝热容器，抽去隔板，重又平衡，该过程是否为准静态过程？逐个抽去隔板，又如何？ 答：如果抽去该系统的隔板，这是一个自由膨胀问题，是一个典型的不可逆过程，也是非准静态过程。而逐个抽去隔板后，如果隔板足够多，则是一个准静态过程。 1-3 如果容器中气体的压力保持不变，那么压力表上的读数也一定保持不变，是否正确？ 答：容器内气体的压力保持不变，但如果容器所处的环境压力发生变化的话，则压力表上的读数会发生变化。 1-4 试判断下列过程是否为可逆过程： （1）对刚性容器内的水加热使其在恒温下蒸发； 图1-1 思考题1-2附图

（2）对刚性容器内的水作功使其在恒温下蒸发； （3）对刚性容器中的空气缓慢加热使其从50℃升温到100℃； （4）定质量的空气在无摩擦、不导热的气缸和活塞中被慢慢压缩； （5）100℃的蒸汽流与25℃的水流绝热混合； （6）锅炉中的水蒸汽定压发生过程（温度、压力保持不变）； （7）高压气体突然膨胀至低压； （8）摩托车发动机气缸中的热燃气随活塞迅速移动而膨胀； （9）气缸中充有水，水上面有无摩擦的活塞，缓慢地对水加热使之蒸发； 答：（1）不是（2）不是（3）不是，（4）是（5）不是（6）不是（7）不是（8）不是（9）是 02 理想气体的性质 思 考 题 2-1 什么是理想气体？理想气体的适用条件是什么？ 答：理想气体：分子为不占体积的弹性质点，除碰撞外分子间无作用力。理想气体是实际气体在低压高温时的抽象，是一种实际并不存在的假想气体。 判断所使用气体是否为理想气体（1）依据气体所处的状态（如气体的密度是否足够小）估计作为理想气体处理时可能引起的误差；（2）应考虑计算所要求的精度，若为理想气体则可使用理想气体的公式。 2-2 如果某种工质的状态方程式为g pv R T ，那么这种工质的比热容、热力学能、焓都仅仅是温度的函数吗？

工热 问答题—工程热力学资料文档

第一章 一。对于简单可压缩系统，实现平衡状态的条件是什么？热力学常用的基本状态参数有哪些？1力平衡2相平衡3热平衡4化学平衡pvT 二。可逆过程与准静态过程的你们和区别 你们：可逆过程是无耗散效应的准静态过程。区别：准静态过程只着眼于工质内部平衡，有无摩擦等耗散效应与工质内部平衡无关，而可逆过程则分析工质与外界作用所产生的总效果，不仅要求工质内部平衡，还要求工质与外界的作用可以无条件逆复，过程进行时不存在任何能量的耗散。 三。使系统实现可逆过程的条件是什么？1）是准平衡过程；2）满足热的和力的平衡条件；3）在过程中不应有任何耗散效应。 第二章 一。典型不可逆过程：绝热节流，自由膨胀。二。热一定律解析式：第一解析式（闭口系统）Q=W+△U 第二解析式（开口系统）Q=Wt+△H 三。理想气体经绝热节流后，其温度、压力、热力学能、焓、熵如何变化? =0 <0 =0 =0 >0 四。制冷系数或供热系数均可大于一，这是否违反热一定律？制冷时并不是将电能转换为热能，而是将电能转换为势能，在压缩工质上不适用热一定律。 第三章 一。什么是混合气体分压力定律？理想气体混合物的总压力等于各组元气体的分压力之和。 第四章 一。余隙容积对单级活塞式压气机的影响减小了有效容积 二。采用多级压缩中间冷却的好处1每一级的增压比增加，从而提高了每一级容积效率2高压缸中消耗的功减少3出口温度下降，有利于压气机安全正常运行。 三。采用级间冷却的好处上23 四。试分析，在增压比及余隙容积比相同时，采用等温压缩和采用绝热压缩的压气机的容积效率何者高。绝热压缩的高。n=1/k 五。理想气体的四大基本热力过程包括？定温过程、定压过程、定容过程、可逆绝热（定熵）过程 六。什么是叶轮式压气机绝热效率？是指对于单位质量气体，在压缩前气体状态相同，压缩后气体压力也相同的情况下，可逆绝热压缩时压气机消耗的功与不可逆绝热压缩时所消耗的功的比值。 第五章 一。热力学第二定律的表述 克劳修斯表述：热不可能自发地、不付出任何代价地从低温物体传至高温物体 开尔文-普朗克表述：不可能制造出从单一热源吸热、使之全部转化为功而不留下其他任何变化的热力发动机 二。什么是卡诺循环？卡诺循环由两个可逆等温过程和两个可逆绝热过程组成。三。卡诺定理1在两恒温热源之间工作的一切可逆热机具有相同的热效率，其热效率等于在同样热源间工作的卡诺循环热效率，与工质性质无关2在两恒温热源之间工作的任何不可逆热机的热效率都小于可逆热机的热效率 四。熵增原理的意义1判断过程进行的方向2当△Siso达到最大值，系统平衡3不可逆程度越大，熵增越大，定量评价热力过程完善性 五。平均吸热温度和平均放热温度的计算可以用在不可逆循环中吗？为什么？不能。因为TdS=δS是可逆过程的。 六。判断：可逆绝热过程为等熵过程，等熵过程就是可逆绝热过程。错。等熵过程包括可逆绝热过程和不可逆放热过程。 七。稳定流动工质的焓火用是如何定义的。当除环境外无其他热源时，稳定流动的工质由所处的状态可逆地变化到与环境相平衡的状态时所能做出的最大有用功称为。。。 第六章 一。什么是对比参数？什么是对比态原理? 物质实际参数和临界参数的比值就是对比态参数。在相同的对比温度Tr 和对比压力pr下，符合同一对比态状态方程的各种气体的对比比体积vr必然是相同的。数学表达式为f（pr,Tr,vr）=0

高二物理知识点总结

高二物理知识点总结 高二物理知识点总结1 1.可逆过程与不可逆过程 一个热力学系统，从某一状态出发，经过某一过程达到另一状态。若存在另一过程，能使系统与外界完全复原(即系统回到原来的状态，同时消除了原来过程对外界的一切影响)，则原来的过程称为“可逆过程”。反之，如果用任何方法都不可能使系统和外界完全复原，则称之为“不可逆过程”。 可逆过程是一种理想化的抽象，严格来讲现实中并不存在(但它在理论上、计算上有着重要意义)。大量事实告诉我们：与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆过程。 2.对于开氏与克氏的两种表述的分析 克氏表述指出：热传导过程是不可逆的。开氏表述指出：功变热(确切地说，是机械能转化为内能)的过程是不可逆的。 两种表述其实质就是分别挑选了一种典型的不可逆过程，指出它所产生的效果不论用什么方法也不可能使系统完全恢复原状，而不引起其他变化。 请注意加着重号的语句：“而不引起其他变化”。比如，制冷机(如电冰箱)可以将热量q由低温t2处(冰箱内)向高温t1处(冰箱外的外界)传递，但此时外界对制冷机做了电功w而引起了变化，并且高温物体也多吸收了热量q(这是电能转化而来的)。这与克氏表述并不矛盾。 3.不可逆过程的几个典型例子 例1(理想气体向真空自由膨胀)如图1所示，容器被中间的隔板分为体积相等的两部分：a部分盛有理想气体，b部分为真空。现抽掉隔板，则气体就会自由膨胀而充满整个容器。 例2(两种理想气体的扩散混合)如图2所示，两种理想气体c和d被隔板隔开，具有相同的温度和压强。当中间的隔板抽去后，两种气体发生扩散而混合。 例3焦耳的热功当量实验。 这是一个不可逆过程。在实验中，重物下降带动叶片转动而对水做功，使水的内能增加。但是，我们不可能造出这样一个机器：在其循环动作中把一重物升高而同时使水冷却而不引起外界变化。由此即可得热力学第二定律的“普朗克表述”。