凡符合热力学第一定律的过程---即符合能量守恒的 过程是否都能实现呢？
·
水 重物 绝热壁 焦耳热功当量实验 · 重物下落，功全 部转化成热而不产 生其他变化，可自 然进行。 水冷却使叶片旋 转，从而提升重物， 则不可能自然进行。
叶片
重物
热量自动从低温物体传到高温物体
不可能
高温
低温
自动
气体自由膨胀是可以自动进行的,但自动收缩 的过程谁也没有见到过。 “一切与热现象有关的自然过程都是不可逆的， 都存在一定的方向性 ----存在着时间箭头”
判断下列说法中哪一种是不正确的 （1）可逆过程一定是准静过程； （2）准静过程一定是可逆过程； （3）不可逆过程一定找不到另一个过 程使系统和外界完全复原； （4）非准静过程一定是不可逆过程。
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判断下列说法中哪一种是不正确的 （1）可逆过程一定是准静过程； （2）准静过程一定是可逆过程； （3）不可逆过程一定找不到另一个过 程使系统和外界完全复原； （4）非准静过程一定是不可逆过程。
课前复习
循环过程： 热机效率： 制冷系数：
E ?
?
?
卡诺？
热力学第二定律
问题:
热力学第一定律：一切热力学过程都应满 足能量守恒。但满足能量守恒的过程是否 一定都能进行? 热力学第二定律：满足能量守恒的过程不 一定都能进行!过程的进行还有个方向性的 问题。
3.4.1 自然过程的方向
1
（前人卡诺给他打下了基础）
A=Q
T2 1 T1
9
理想气体等温膨胀过程不是把热全部 转变为功 吗？ V1
T
Q
A= Q
V2
是把热全部变成了功，但伴随了其它变化(系统 体积膨胀）
10
二. 两种表述的等价性 1. 若克氏表述成立，则开氏表述亦成立。
反证法：
设开氏表 述不成立
Q1
T1
Q1+Q2
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（3）不可逆过程一定找不到另一个过 程使系统和外界完全复原；
（4）非准静过程一定是不可逆过程。
§3.4.4 热二律的统计意义
（以气体自由膨胀为例来说明）
一.微观状态与宏观状态
Q2 等价
T1
则克氏表 Q2 述不成立 T2 克氏表 述成立
11
A=Q1 T2
开氏表 述成立
Q1
T1
A
2. 若开氏表述成立，则克氏表述也成立。
反证法：
设克氏表 述不成立 Q2 T2 T1 T1
Q1+Q2
Q1
T1
Q2
A=Q1等价 则开氏表 述不成立 开氏表 述成立
A
克氏表 述成立
T2
Q2
12
[例]试证明在 p V图上任意物质的一条等温 线和一条绝热线不能相交两次。 证：用反证法， 设等温线和绝热线能相交两次。
混合
分离

6
3.4.2 热力学第二定律及其微观意义
一.热力学第二定律的表述
1.克劳修斯(Clausius)表述: 热量不能自动地从低温物体传 向高温物体 T1（高） Q T2（低）
克劳修斯 （clausius，1850）
或说“其唯一效果为热量从 低温物体传向高温物体的过 程是不可能发生的”
7
2.开尔文(Kelvin)表述:
如不可能使系统和外界都完全复原，则此过程叫做 不可逆过程。 为什么一切自然过程(实际过程)都是不可逆过程？
① 有摩擦损耗
② 非准静态过程
14
二．可逆过程的重要特征
无摩擦+准静态
摩擦是功变热的过程，它肯定是不可逆的；
非准静态过程也是不可逆的：
因为非静态过程的中间态（一般是非平衡
态）非常复杂,没有统一的状态参量,这种过程 沿反方向进行时,每一步都做到是原来沿正方 向进行时的重演是不可能的。 可逆过程是比准静态过程更加理想化的过程，
A
N 4
a
b
B
d
将隔板拉开后,气体自由膨胀
表示左，右中各有多少个分子 ----称为宏观状态
a
c
N 4
c
d
b
表示左，右中各是哪些分子 ----称为微观状态
22
左4，右0的宏观态，微观状态数 1
左3，右1的宏观态， 微观状态数 4
左2，右2的宏观态， 微观状态数 6
p
等温线
Q A= Q
V
绝热线 （等 S 线）
则如图示，可构成一个 单热库热机，从而违反热 力学第二定律的开氏表述， 故假设不成立。
13
3.4.3 过程的可逆性
一. 定义 1.可逆过程（reversible process）：
可逆过程是这样一种过程,它的每一步都可以沿相反 的方向进行,而当系统沿相反的方向回到原状态时, 外界也恢复到原状态。(即系统和外界都复原)
有重要的理论意义与实际意义。
15
可逆过程的例子：一粒粒地放上极小极小的细沙粒，
无摩擦 绝热活塞 绝热缸壁 恒温热源T
（1）可逆等温压缩
无摩擦+准静态
（2）可逆绝热压缩
无摩擦+准静态
一粒粒地取走沙粒， 系统和外界都复原！
有一条不满足就是不 可逆绝热压缩！
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生命过程就是不可逆的:
出生童年 少年 青年 中年 老年年华易逝， 且学且珍惜 “今天的你我
怎能重复 过去的故事!”
落叶永离，覆水难收。
一些自然过程的方向：
过程的唯一效果
热功 功 转换 热
热 传 导 全部 全部 热量 热量 热 功
能否发生
√

√
高温
低温
低温
高温

√
气体 分离 扩散 混合
其唯一效果为热全部转变
为功的过程是不可能的
热机是否违反开尔文表述？ 热机是把热转变成了功,但 还有其它变化(还有些热量 从高温热源传给了低温热源)
开尔文 （Kelvin，1851）
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另一种开氏表述是“不存在第二类永动机”
第二类永动机又称单热源热机，其效率 =1， 即热量Βιβλιοθήκη 部转变成功。 第二类 T 永动机 Q