热物理性质( 二 ) _生活百科

文章插图
等于这一体系所吸收的热量Q 与外界对它所做的功之和，可表示为

文章插图

文章插图
即

文章插图
。在这个公式中，突出了做功和热传递是改变系统内能的两种不同形式，可通过做功和被传递的热量来量度系统内能的变化。在上述公式中，当外界对系统作功时，W为正值；若系统对外作功时，W 为负值。如外界向系统传热，Q 即为正值；若系统向外界放热，则Q 为负值。当△E 为正值时，表示系统的内能增加；如果△E 为负值时，则表现系统的内能在减少。对热力学第一定律也可以从另一侧面来描述，即外界传递给系统的热量等于系统内能的增量和系统对外所作的功的总和。如果外界传递给系统的热量为Q，使系统从某一平衡状态到达另一平衡状态，内能的增加为

文章插图
，同时对外作功W′，则热力学第一定律可表示为

文章插图
即

文章插图
。在这个公式中，当系统从外界获得热量时，Q>0为正值；而当系统向外界释放热量时， Q0为正值；若外界对系统作功，W′<0为负值。在系统内能增加时，△E 为正值，若系统的内能减少时，则△E 为负值。热力学第二定律热力学的基本定律之一。它是关于在有限空间和时间内，一切和热运动有关的物理、化学过程具有不可逆性的总结。克劳修斯、开尔文等人，从将热转变为功时遇到的经验归纳成热力学第二定律。它实质上指出了巨观热现象的不可逆性。它的表述有很多种，但实际上都是互相等效的。如下列几种表述：克劳修斯表述：克劳修斯在1850年提出的。热量总是自动的从高温物体传到低温物体，不可能自动地由低温物体向高温物体传递。在它的表述中，指出在自然条件下热量只能从高温物体向低温物体转移，而不能由低温物体自动向高温物体转移，这个转变过程是不可逆的。若想让热传递方向逆转，则必须消耗功才能实现。2.开尔文表述：开尔文在1851年提出的。不存在这样一种循环过程，系统从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响。表述中的“单一热源”是指温度均匀并且恆定不变的热源；“其他影响”指除了由单一热源吸热，把所吸的热用来作功以外的任何其他变化。若有其他影响产生时，把由单一热源吸来的热量全部用来对外作功是可能的。自然界中任何形式的能都可能转变成热，但热却不能在不产生其他影响的条件下完全变成其他形式的能，这种转变在自然条件下也是不可逆的。热机在运行过程中，可连续不断地将热变为机械功，一定伴随有热量的损失。第二定律和第一定律两者有所不同。第二定律阐明了过程进行的方向性。根据热力学第零定律，确定了态函式——温度；根据热力学第一定律，确定了态函式——内能和焓；根据热力学第二定律，也可以确定一个新的态函式——熵。可以用熵来对第二定律作定量的表述。热力学第二定律在引入熵的概念后，可用数学形式表示。其积分形式为

文章插图
式中不等号对应于不可逆过程，等号对应于可逆过程，角码1和2分别表示系统的初状态和末状态，S 表示系统的熵。热力学第二定律的微分形式