热与功转换_托姆节能

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热与功转换

2019-09-25 09:23

热力学第一定律阐明了热与功之间可以互相转换，但未说明过程进行的方向性。热力学第二定律刚述了热与功转换的方向、条件及限制。热力学第二定律有多种表述方式：

热力学第二定律可表述为：热量能自动从高温物体向低温物体转移，但热量不可能自发地、不付代价地从低温物体向高温物体转移，这就是热量转移的不可逆性。也就是阅，在自然条件下，要使热传递方向倒转过来，只有靠消耗功来实现。

热力学第二定律也常用以下表述：不可能把热量从低温物体传至高温物体而不需附加条件（如制冷机）。人工制冷是热力学第二定律的典型应用。制冷机正是按照热力第二定律，消耗一定能量（压缩式制冷消耗电能，吸收式制冷消耗热能），以使热量从低温热源（蒸发器中的冷冻水）转移到高温热源（冷凝器中的冷却水）。也就是说，制冷机用消耗一定的压缩功或热量作为补偿条件，把热量从室内低温环境传递到外界的高温环境中去，从而达到制冷的目的。

热力学第二定律也表述为：不可能从单一热源取热，把它全部变为功而不产生其他任何影响。即自然界中任何形式的能都能很容易地变成热，而反过来，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，说明了这种转变在自然条件下也是不可逆的。例如，机械功能100%地转换为热，而热量却不能100%转换成机械功。热机能连续不断地将热变为机械功，但一定伴随有热量的损失。

第二定律指出，在自然界中任何过程都不可能自动地复原，要使系统从终态回到初态必需借助外界的作用。由此可见，热力系统所进行的不可逆过程的初态和终态之间有着重大的差异，这种差异决定了过程的方向，人们就用态函数“熵”来描述这个差异。

如果以S_f和S_i分别代表系统的最终和最初的熵，在孤立系统内，对可逆过程，系统的熵总保持不变，即S_f=S_i；对不可逆过程，系统的熵总是增加的，即S_f>S_i。这个规律叫做熵增加原理。熵的增加表示系统从几率小的状态向几率大的状态演变，也就是从比较有规则、有秩序的状态向更无规则、更无秩序的状态演变.
热力学第三定律

热力学第三定律是关于低温现象的热力学基本定律.

热力学第三定律表述为：当温度趋向于绝对零度时，体系的熵趋向于一个固定的数值，即系统等温可逆过程熵的变化趋近于零。

第三定律的另一种常用表述是：不可能用为数有限的手段把任何物体冷却到绝对零也就是说，不可能使一个物体冷却到绝对温度的零度热力学第三定律建立在经验的基础上，是完全独立于热力学第一定律及热力学第二定律的一条经验定律。该定律不能由实验直接验证，其正确性是由它的一切推论均与实验规律相符而印证。

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