第⼆章热⼒学第⼆定律
第⼆章 热⼒学第⼆定律
引 ⾔
⼀、热⼒学第⼀定律的局限性：凡是违背第⼀定律的过程⼀定不能实现，但是不违背第⼀定律的过程并不是都能⾃动实现的。
例如： 1．两块不同温度的铁相接触，究竟热从哪⼀块流向哪⼀块呢？按热⼒学第⼀定律，只要⼀块铁流出的热量等于另⼀块铁吸收的热量就可以了，但实际上，热必须温度从较⾼的⼀块流向温度较低的那块，最后两块温度相等，⾄于反过来的情况，热从较冷的⼀块流向热的⼀块，永远不会⾃动发⽣。2．对于化学反应：
以上化学反应计量⽅程告诉我们，在上述条件下，反应⽣成1mol NO 2，则放热57.0KJ,若1mol NO 2分解，吸热57.0KJ ，均未违反热⼒学第⼀定律，但热⼒学第⼀定律不能告诉我们，在上述条件下的混合物中，究竟是发⽣NO 2的分解反应，还是NO 2的⽣成反应？假定是⽣成NO 2的反应能⾃动进⾏，那么进⾏到什么程度呢？这些就是过程进⾏的⽅向和限度问题，第⼀定律⽆法解决，要由第⼆定律解决。
⼆、热⼒学第⼆定律的研究对象及其意义：1．研究对象：在指定条件下，过程⾃发进⾏的⽅向和限度：当条件改变后，⽅向和限度有何变化。
2．意义：过程⾃发进⾏的⽅向和限度是⽣产和科研中所关⼼和要解决的重要问题。
例如：在化⼯及制药⽣产中，不断提出新⼯艺，或使⽤新材料，或合成新药品这⼀类的科学研究课题，有的为了综合利⽤，减少环境污染，有的为了改善劳动条件不使⽤剧毒药品，……等。这些⽅法能否成功？也就是在指定条件下，所需要的化学反应能否⾃动进⾏？以及在什么条件下，能获得更多新产品的问题。当然，我们可以进⾏各种实验来解决这⼀问题，但若能事先通过计算作出正确判断，就可以⼤⼤节省⼈⼒，物⼒。理论计算认为某条件下根本不可能进⾏的反应，就不要在该条件下去进⾏实验了。NO(g)+12
O 2(g)2(g)KJ
H m r 0.57298..=?KJ H m r 0.57298..-=?NO(g)
+
1
2O 2
一、单选题
1.一卡诺热机在两个不同温度的热源之间运转，当工作物质为气体时，热机效率为42%，若改用液体工作物质，则其效率应当 （ ）
A.减少
B.无法判断
C.增加
D.不变
正确答案：D
2.求任一不可逆绝热过程的熵变dS，可通过以下哪个途径求得？（ ）
A.始终态相同的可逆恒温过程。
B.始终态相同的可逆绝热过程。
C.始终态相同的可逆非绝热过程。
D.B和C均可。
正确答案：C
3.某非理想气体服从状态方程pV=nRT+bp(b为大于零的常数)，1mol该气体经历等温过程体积从V1变成V2，则熵变ΔS等于（ ）
A.Rln(V1-b)/(V2-b)
B.Rln(V2/V1)
C.Rln(V1/V2)
D.Rln(V2-b)/(V1-b)
正确答案：D 4.封闭体系在不可逆循环中，热温商之和Σ(δQ/T)（ ）
A.大于零
B.等于零
C.小于零
D.不可能小于零
正确答案：C
5.1mol的单原子理想气体被装在带有活塞的气缸中，温度300K，压力为1013250Pa。压力突然降至202650Pa，并且气体在202650Pa的恒定压下做绝热膨胀，则该过程的ΔS是（ ）
A.ΔS≥0
B.ΔS＜0
C.ΔS＝0
D.ΔS＞0
正确答案：D
6.一封闭体系进行可逆循环，其热温商之和（ ）
A.总是负值
B.总是正值
C.是温度的函数
D.总是为零
正确答案：D
7.在隔离体系中发生一个有一定速度的变化，则体系的熵值（ ）
A.总是减少 B.可任意变化
C.保持不变
D.总是增大
正确答案：D
8.下列过程中系统的熵增加的是（ ）
A.NaCl于水中结晶
B.金属工件的渗碳过程
C.H2(g)+1/2O2(g)® H2O(g)
D.将HCl气体溶于水生成盐
复习资料：第二章材料成形热过程
1、 与热处理相比，焊接热过程有哪些特点？
答（1）焊接过程热源集中，局部加热温度高
（2） 焊接热过程的瞬时性，加热速度快，高温停留时间短
（3） 热源的运动性，加热I乂域不断变化，传热过程不稳定。
2、 响焊接温度场的因素有哪些？试举例分别加以说明。
3、 何谓焊接热循环？
答：焊接热循环：在焊接热源的作用下，焊件上某点的温度随时间的变化过程，即焊接 过程中热源沿焊件移动时，焊件上某点温度由低而高，达到最高值后，又山高而低随时间的变化。
焊接热循环具有加热速度快、峰值温度高、冷却速度大和相变温度以上停留时间不易控 制的特点
4、 焊接热循环的主要参数有哪些？它们对焊接有何影响？
决定焊接热循环特征的主要参数有以下四个：
（1） 加热速度"H焊接热源的集中程度较高，引起焊接时的加热速度增加，较快的加 热速度将使相变过程进行的程度不充分，从而影响接头的组织和力学性能°
（2） 最高加热温度TnvdX也称为峰值温度。距焊缝远近不同的点，加热的最高温度不 同。焊接过程中的高温使焊缝附近的金属发生晶粒长大和重结晶，从而改变母材的组织与性 能。
（3） 相变温度以上的停留时间/H在相变温度TH以上停留时间越长，越有利于奥氏体 的均匀化过程，增加奥氏体的稳定性，但同时易使晶粒长大，引起接头脆化现象，从而降低 接头的质量。
（4） 冷却速度此（或冷却时间们5） 冷却速度是决定焊接热影响区组织和性能的重要参 数之一。对低合金钢来说，熔合线附近冷却到540C左右的瞬时冷却速度是最重要的参数。 也可采用某一温度范围内的冷却时间来表征冷却的快慢,如800-500°C的冷却时间 加5, 800〜300C的冷却时间如，以及从峰值温度冷至100°C的冷却时间，心。
5、 焊接热循环中冷却时间r8/s> r8/3> rI00的含义是什么？
6、 影响焊接热循环的因索有哪些？试分别予以说明。
第二章 热力学第二定律
§2.1 热力学第二定律
2.1.1 自发过程
1、物质自发变化过程的方向与限度——自发过程
A、温度不同的两个物体相互接触
热总是从高温物体传到低温物体，直到两物体温度相等达到平稳为止。相反，热不会自动从低温物体传给高温物体，使温差增大。
B、气箱中充有压力不等的空气，抽去隔板
空气必定从压力大的左边向压力小的右边扩散，直到整个气箱中压力相等达到平稳为止。相反，空气不会自动地从低压向高压方向移动，使压力差增大。
C、水总是自发的从高处向低处流动，直到各处的水位相等。相反，水绝不会自动倒流。
D、锌片投入硫酸铜溶液中，自动地发生置换反应，生成Cu和ZnSO4。相反，其逆过程是不会自动发生。
…………
以上实例说明：自然界中自动发生的过程是自然地朝着一定方向变化而趋向平衡。
我们称为自发过程：不依靠外力，仍其自然，即可自动发生的过程。
结论：一切自发过程都有方向性和限度。
2、自发过程特点
局限性：热力学不可逆性（过程）(单向，趋向平衡)
区别于不可能倒着来（以上过程均可以倒着来进行，但环境必须对系统做功。）
3、自发过程的热力学不可逆性——不可逆过程
Ex1. 理想气体的真空膨胀（恒温槽中），自发过程。
（1）过程L：W=0、△T=0、△U=0、Q=0；环境没有变化；
系统：若要使系统复原，我们可以对系统进行等温可逆压缩L`，使系统回复到始态。
（2）过程L`：环境对系统做功W，由热力学第一定律：0=△U=Q +W
∴ Q= -W 系统散失了热Q。
环境：损失了功- W、得到了热-Q，总能量不变。
（3）系统经真空膨胀L和等温可逆压缩过程L`的循环后：
系统：回复到始态
环境：损失了功W、得到了热-Q，总能量不变。
要使环境也复原，就要：
从环境（单一热源）中取出热-Q，全部转变为功W，而不留下任何痕迹（即不引起其他变化）。
