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


=


=