Nguyên lý thứ 2 nhiệt động lực học

7.5. Nguyên lý thứ hai của nhiệt động học
Trường CĐNKTTB Y Tế
Khoa học cơ bản và xét nghiệm
GV: Lê Thị Anh Thư

Nguyên lý I-NĐLH: Q = U + A’
Nhiệt từ cốc nước nóng tỏa ra
Nhiệt cốc nước lạnh thu vào.
Qtỏa = Qthu
1. Quá trình thuận nghịch và không thuận nghịch
Ví dụ: Dao động của con lắc không ma sát:
A
B
q
q
1. Quá trình thuận nghịch và không thuận nghịch
Quá trình thuận nghịch:
- Cú th? di?n bi?n hai chi?u thu?n, ngh?ch v� qua cựng các trạng thái trung gian.
- Trong quá trỡnh, môi trường xung quanh không xảy ra biến đổi
- Di?u ki?n c?n cho quá trình thuận nghịch là một quá trình cân bằng.
Ví dụ: Dao động của con lắc có ma sát của không khí
A
B
q
q
2. Entropy
D?nh nghia: (1)


D? bi?n thiờn entropy c?a h? t? tr?ng thỏi 1 sang tr?ng thỏi 2:

(2)


(tn: quỏ trỡnh thu?n ngh?ch)
?S: ch? ph? thu?c v�o tr?ng thỏi d?u v� cu?i !


Ví dụ 3
Miếng nước đá khối lượng 235 g nóng chảy thuận nghịch thành nước, nhiệt độ được giữ nguyên ở O0C trong suốt quá trình. Tính độ thay đổi entropy của nước đá và của môi trường ?
nhiệt nóng chảy của nước đá L=333 kJ/Kg
ShÖ =

Với Q = L.m => Shệ=

Smt= -
2. Entropy
b. Nguyờn lý tang Entropy
Quá trình thuận nghịch:
?S = S2 -S1 = ? Sh? + ? Smt = 0
? S1 = S2
Quá trình bất thuận nghịch:
? S>0 ? S1 < S2
Entropy đạt cực đại khi nào ?
QT
cân bằng
Tổng quát
Đối với quá trình bất kỳ: Entropy của hệ và môi trường luôn tăng hoặc không đổi:
S ≥ 0
Dấu “=”: Qúa trình thuận nghịch
Dấu “>” : Quá trình bất thuận nghịch
Ví dụ 4:
Tính độ biến thiên entropy của hệ và môi trường trong quá trình không thuận nghịch giãn nở tự do 1 mol khí tới thể tích gấp đôi giá trị ban đầu ?
R=8,31 (J/kg.K): hằng số khí
ĐS:


Shệ=5,76 (J/K) ; Smt= 0  Shệ+ Smt= +5,76 (J/K)
3. Nguyên lý thứ hai của nhiệt động học
Phát biểu 1:
Khi cú s? trao d?i nhi?t gi?a hai v?t cú nhi?t d? khỏc nhau, ti?p xỳc trong m?t bỡnh kớn ( cỏch nhi?t v?i mụi tru?ng) thỡ nhi?t khụng t? truy?n t? v?t l?nh sang v?t núng hon.
3. Nguyên lý thứ hai của nhiệt động học
Phát biểu 2:
Trong hệ kín, đối với các quá trình biến đổi bất thu?n nghịch entropy của hệ là hàm luôn luôn tăng.
?S > 0
?S=0 ? h? bi?n d?i trong quỏ trỡnh thu?n ngh?ch cõn b?ng.
Ví dụ 5
Một nhà khoa học đã công bố phát minh loại máy lạnh biến đổi liên tục nhiệt thành công nhờ làm lạnh một vật mà môi trường xung quanh không chịu sự thay đổi đồng thời nào!
Cõu h?i cho ph?n t? h?c:
;
1. Entropy có liên kết với sự bất trật tự. Chuyển động xoáy của cốc cà phê giảm dần khi ta ngừng khuấy thì entropy tăng lên. Hãy giải thích ? ([2], trang 155-156, [3], [4])
2. « Năng lượng của vũ trụ và entropy của vũ trụ được giữ nguyên không đổi ». Phát biểu trên đúng hay là sai ?
3. Làm bài tập trong hệ thống bài tập chương 7 nhiệt học.
Tài liệu chính:
[1]. Vật lý đại cương, Lương Duyên Bình, dành cho các trường cao đẳng, NXBGD, tập 1.
Tài liệu tham khảo:
[2]. Cơ sở vật lý, David Haliday, NXBGD, tập 3.
[3]. Vật lý đại cương, Lương Duyên Bình, NXBGD, T1.
[4].http://www.powerfromthesun.net/chapter12/Chapter12new.htm
[5]. http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/thermo2.html