热力学第二定律运用股票市场
❶ 热力学第二定律及熵增问题
闭口系、开口系:所谓的能量越过界面,以系统向外传递能量为例,指的应是系统内部粒子与界面粒子的碰撞而传递能量,粒子反弹回至系统中。其中碰撞传递的能量分两个去向,一是使系统外粒子加速从而升温 ,系统内部粒子获得减速即热量散失;二是碰撞使系统外部粒子发生位移且这些粒子的速度均方值不变,即,碰撞没有造成传热,而是造成了系统外粒子的内位能(内位能为负值)减小,系统外部热力学能增加,此即为对外做功。这也就是热力学第一定律的含义:△U=W+Q。
所以系统的熵增有两条路,一是从外界吸热,而是与外界有功的交换,上面没有提到外界有没有做功。
如果单纯地考虑吸热,利用熵与热量和温度的关系可以求出系统后来的温度为:T2=500/20=25K,显然系统温度降低,即内热能减小,根据第一、第二热力学定律,系统应该对外界做功,但是其做功的量会比吸收的热量要少,所以系统整体的内能还是增加,故而内势能增加,系统膨胀。可是内热能虽然可以转化为内势能,但终究会平衡下来,如果吸收的热量转化为内势能之后,还会有(300-25)*20=5500KJ的热量自动转化为内势能或者对外做功传递出去,那显然是不可能的,因为△G=△H-T△S=500-(T2S2-T1S1)=500-(25S2-300S1)=500+(300-25)S1-25*20=275S1>0,显然是不可能发生的。
结论:△G=△H-T△S>0,上诉过程不可能发生。
❷ 请问热力学第二定律的适用范围
热力学第二定律在有限的宏观系统中也要保证如下条件:
1.该系统是线性的;
2.该系统全部是各向同性的。
另外有部分推论:比如热辐射:恒温黑体腔内任意位置及任意波长的辐射强度都相同,且在加入任意光学性质的物体时,腔内任意位置及任意波长的辐射强度都不变。
1824年,法国工程师萨迪·卡诺提出了卡诺定理。德国人克劳修斯(Rudolph Clausius)和英国人开尔文(Lord Kelvin)在热力学第一定律建立以后重新审查了卡诺定理,意识到卡诺定理必须依据一个新的定理,即热力学第二定律。他们分别于1850年和1851年提出了克劳修斯表述和开尔文表述。这两种表述在理念上是等价的。
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人们曾设想制造一种能从单一热源取热,使之完全变为有用功而不产生其他影响的机器,这种空想出来的热机叫第二类永动机。它并不违反热力学第一定律,但却违反热力学第二定律。
从分子运动论的观点看,作功是大量分子的有规则运动,而热运动则是大量分子的无规则运动。显然无规则运动要变为有规则运动的几率极小,而有规则的运动变成无规则运动的几率大。
一个不受外界影响的孤立系统,其内部自发的过程总是由几率小的状态向几率大的状态进行,从此可见热是不可能自发地变成功的。
❸ 什么是热力学第二定律
热力学第三定律
热力学第三定律是对熵的论述,一般当封闭系统达到稳定平衡时,熵应该为最大值,在任何过程中,熵总是增加,但理想气体如果是等温可逆过程熵的变化为零,可是理想气体实际并不存在,所以现实物质中,即使是等温可逆过程,系统的熵也在增加,不过增加的少。在绝对零度,任何完美晶体的熵为零;称为热力学第三定律。
对化学工作者来说,以普朗克(M.Planck,1858-1947,德)表述最为适用。热力学第三定律可表述为“在热力学温度零度(即T=0开)时,一切完美晶体的熵值等于零。”所谓“完美晶体”是指没有任何缺陷的规则晶体。据此,利用量热数据,就可计算出任意物质在各种状态(物态、温度、压力)的熵值。这样定出的纯物质的熵值称为量热熵或第三定律熵。
热力学第三定律认为,当系统趋近于绝对温度零度时,系统等温可逆过程的熵变化趋近于零。第三定律只能应用于稳定平衡状态,因此也不能将物质看做是理想气体。绝对零度不可达到这个结论称做热力学第三定律。
是否存在降低温度的极限?1702年,法国物理学家阿蒙顿已经提到了“绝对零度”的概念。他从空气受热时体积和压强都随温度的增加而增加设想在某个温度下空气的压力将等于零。根据他的计算,这个温度即后来提出的摄氏温标约为-239°C,后来,兰伯特更精确地重复了阿蒙顿实验,计算出这个温度为-270.3°C。他说,在这个“绝对的冷”的情况下,空气将紧密地挤在一起。他们的这个看法没有得到人们的重视。直到盖-吕萨克定律提出之后,存在绝对零度的思想才得到物理学界的普遍承认。
1848年,英国物理学家汤姆逊在确立热力温标时,重新提出了绝对零度是温度的下限。
1906年,德国物理学家能斯特在研究低温条件下物质的变化时,把热力学的原理应用到低温现象和化学反应过程中,发现了一个新的规律,这个规律被表述为:“当绝对温度趋于零时,凝聚系(固体和液体)的熵(即热量被温度除的商)在等温过程中的改变趋于零。”德国著名物理学家普朗克把这一定律改述为:“当绝对温度趋于零时,固体和液体的熵也趋于零。”这就消除了熵常数取值的任意性。1912年,能斯特又将这一规律表述为绝对零度不可能达到原理:“不可能使一个物体冷却到绝对温度的零度。”这就是热力学第三定律。
1940
年R.H.否勒和
E.A.古根海姆还提出热力学第三定律的另一种表述形式:任何系统都不能通过有限的步骤使自身温度降低到0K,称为0K不能达到原理。此原理和前面所述及的热力学第三定律的几种表述是相互有联系的。但在化学热力学中,多采用前面的表述形式。
在统计物理学上,热力学第三定律反映了微观运动的量子化。在实际意义上,第三定律并不像第一、二定律那样明白地告诫人们放弃制造第一种永动机和第二种永动机的意图。而是鼓励人们想方设法尽可能接近绝对零度。目前使用绝热去磁的方法已达到5×10^-10K,但永远达不到0K。
❹ 热力学第二定律
理想气体具有以下性质:
1.分子体积与气体体积相比可以忽略不计;
2.分子之间没有相互吸引力;
3.分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞不造成动能损失;
4.在容器中,在未碰撞时考虑为作匀速运动,气体分子碰撞时发生速度交换,无动能损失;
5.理想气体的内能是分子动能之和。
然而,在实际实验中上述5条性质是不可能实现的。其中后面4条性质中的任意一条,在实际中都会造成热量损失,所以热源传递的热量不可能完全转化成功。
另外,从细微的角度讲,气体的热量增加,会引起气体原子的辐射增加,辐射也会带走部分能量,所以气体吸收的热量也不可能全部转化成功。
❺ 关于热力学第二定律
楼主说的是开尔文-普朗特说法(1851年):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电机。
下面对楼主的话逐一分析。
1、“那可不可能通过引起其它变化使单一热源吸热全部用来做功呢?”
答:可以。
比如,典型的热力过程有哪些呢?有四个,等压过程、等容过程、等温过程、等熵过程,其中等温过程中,q=w=Rg•T•ln(P1/P2)=P1•v1•ln(P1/P2)。可见,在等温过程时,热量是可以全部转化为功的。这既符合热力学第一定律,也符合热力学第二定律。在这个过程中,环境可以作为单一热源提供热量,则如果将环境与系统做成一个整体,即构成一个孤立系,这个孤立系的熵变为:
△Siso=q/T+(-q)/To
显然,等温过程 T≤To,故 △Siso≥0。
即不违反热力学第二定律。
2、“那岂不是通过引起其它变化 第二类永动机就有可能制成?”
答:错误。
之所以我要将开尔文表述写出,就是要对原文表述进行分析。由此可见,楼主没有完全懂得开尔文表述的本质含义。
这句话错误的本质是:逻辑错误或偷换概念。即将某一热力过程等同于热机或A成立B就一定成立。
要知道开尔文强调的是热机,而非过程。热机的最基本概念是可以连续做功的,工质的工作必定是循环的,而过程是从初始状态到某一终止状态,两者是不同的。当然,循环也是过程的一个特例,但因热机用了循环的含义,故这里的过程就不再包含循环这个特例了。
有“变化”的事件很多,如等温过程,工质就是从(p1,v1)到(p2,v2)的,且p1≠p2,v1≠v2。而热机的工质是连续的,即在一个循环周期里,工质经过一个循环后,又回到了初始状态,因此,工质的状态没有改变。
3、开尔文说的“变化”,有两层含义:一是环境的变化,二是热机的变化(包含了工质)。等温过程虽然可以将热量全部转化为功,但工质却回不到初始状态了,所以,这样的热机是造不出来的。
❻ 大物期末简答题:举例说明热力学第二定律的实际应用(10分)
考试考这个问题的话,实在有些无语。
以下纯属原创,可能不太规范,但可解楼主燃煤之急,总比不答好。
热力学第二定律表明,热量不能自发的从低温热源传到高温热源。但我们可以通过外界对系统做功来实现这个过程,于是制造出了制冷机如空调、冰箱等
❼ 举例说明热力学第二定律的实际应用
最实际的应用就是说明了第二类永动机不可能实现,请人们不要痴心妄想发明第二类永动机了
热力学第二定律是从热机和制冷机中得出来的,并且反过来服务于热机和制冷机。它最主要的其实是规定了自然界中一切演化的前进方向,以及不可逆性。
其实热力学第二定律定义了一个物理量:熵,并且有一个数学表达式:dS=dQ/T
熵这个物理量很有用处,如果说现代动力学离不开“相位”这个概念,那么现代热力学就离不开“熵”这个概念,关于熵有好多应用呢!最典型的:判断一个化学反应自发不自发
关于熵的世纪大讨论现在还在争论不休,有好多有意思的东西。
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