两种表述

开尔文表述

不可能从单一热源吸收热量,使之完全变为有用功,而不引起其他变化

实质是,功可以完全转化为热,而热不能完全转化为功

克劳修斯表述

热量不可能自动地从低温物体转向高温物体,热传导是不可逆的

卡诺定理

(1)工作于两个一定温度之间的所有热机,可逆热机的效率最高

(2)工作于两个一定温度之间的所有可逆热机具有相同的效率

$$\eta = 1- \dfrac{Q_2}{Q_1} \le 1 - \dfrac{T_2}{T_1}$$

熵的定义

熵是个状态函数

$$dS = \dfrac{\delta Q}{T}$$

熵变的计算

$$\Delta S = \nu C_{V,m} \ln \dfrac{T_2}{T_1} + \nu R \ln \dfrac{V_2}{V_1}$$

对于等体过程,有

$$\Delta S = \nu C_{V,m} \ln \dfrac{T_2}{T_1}$$

对于等温过程,有

$$\Delta S = \nu R \ln \dfrac{V_2}{V_1}$$

对于等压过程,有

$$\Delta S = \nu C_{P,m} \ln \dfrac{V_2}{V_1}$$

对于绝热过程,有

$$\Delta S = 0$$

对于绝热自由膨胀过程,是个不可逆过程,熵变不为零,有

$$\Delta S = \nu R \ln \dfrac{V_2}{V_1}$$

熵增加原理

在可逆绝热过程中,系统的熵保持不变。在不可逆绝热过程,系统的熵必然增加。

也就是说,不可逆绝热过程只能朝着熵增加的方向进行