热力学第二定律公式

第三章热力学第二定律

主要公式及使用条件

1.热机效率

〃=-W/Q=(e

1

+e

2

)/e

1

二⑺一“”刁

式中0和。2分别为工质在循环过程中从高温热源厂吸收的热量和向低温热源

乃放出的热。W为在循环过程中热机中的工质对环境所作的功。此式适用于在

任意两个不同温度的热源之间一切可逆循环过程。

2.卡诺定理的重要结论

Q6+Q2/Ty

v

=0,可逆循环

<0,不可逆循环

任意可逆循环的热温商之和为零，不可逆循环的热温商之和必小于零。

3.矯的定义

dS=bQJT

4.克劳修斯不等式

(=8e/r,可逆dS

[>dQ/T,不可逆

5.爛判据

A5

iso

=AS

sys

+AS

amb

(>0,不可逆

(=0,击遗

式中iso,sys和amb分别代表隔离系统、系统和环境。在隔离系统中，不可逆过

程即自发过程。可逆，即系统内部及系统与环境之间皆处于平衡态。在隔离系

统中，一切自动进行的过程，都是向爛增大的方向进行，这称之为爛增原理。

此式只适用于隔离系统。

6.环境的熾变

△Samb=Oamb/^mb=~Qsy

7-癇变计算的主要公式

di/+/?dV_f—Vd”

TJi7

对于封闭系统，一切刃v=o的可逆过程的朋计•算式，皆可山上式导出

(1)

△S=nC

Vm

ln(7；/7])+H/?n(V

2

/V,)

△S=nC

pm

n(T

2

IT

x

)+nRln(p

1

/p

2

)

△S=/iC

Vm

ln(p

2

//?,)+nC

pm

ln(V

2

/%)

上式只适用于封闭系统、理想气体、Gm为常数，只有〃"卩变化的一切过程

(2)AST=nRn(V

2

/V,)=/?/?ln(p/p

2

)

此式使用于n—定、理想气体、恒温过程或始末态温度相等的过程。

(3)AS=/?C

pm

ln(7；/7])

此式使用于"一定、-口为常数、任意物质的恒压过程或始末态压力相等的

过程。

8.相变过程的熾变

△?S=&H/T

此式使用于物质的量n—定，在&和“两相平衡时衡门"下的可逆相变化。

9.热力学第三定律

职S：(完美晶体)=0

或此(完美晶体,0K)=0

上式中符号*代表纯物质。上述两式只适用于完美晶体。

10.标准摩尔反应矯

△「SQDBS：(B)

B

△/©=△/(£)+f(△©□/门dT

上式中A

r

C

p

.

m

=^v

B

C

;

,

m

(B),适用于在标准状态下，反应进度为1mol时，任一B

化学反应在任一温度下，标准摩尔反应燔的计算。

11・亥姆霍兹函数的定义

A=U-TS

/.=W

此式只适用n—定的恒温恒容可逆过程。

13.亥姆霍兹函数判据

AA

=0,平衡

1<0,自发

只有在恒温恒容，且不做非体积功的条件下，才可用AA作为过程的判据。

14.吉布斯函数的定义

G=H-TS

”=6叱’

此式适用恒温恒压的可逆过程。

16.吉布斯函数判据

J=0,平衡

△E.p[vO,自发

只有在恒温恒压，且不做非体积功的条件下，才可用作为过程的判据。

17.热力学基本方程式

dU=TdS-pdV

dH=TdS+Vdp

dA=-SdT-/?dV

dG=-5dT+Vd/7

热力学基本方程适用于封闭的热力学平衡系统所进行的一切可逆过程。说

的更详细些，它们不仅适用于一定量的单相纯物质，或组成恒定的多组分系统

发生单纯变化的过程。也可适用于相平衡或化学平衡的系统，由一平衡

状态变为另一平衡态的过程。

18.麦克斯韦关系式

(dT/dp)s=(dV/dS)p

~(dT/dV)s=(dp/dS)v

(dp/dT)v=(dS/dV)T

-(dV/dT)=(dS/dp)T

适用条件同热力学基本方程。