热力学在生活中的应用
本科课程论文
题目热力学在生活中的应用
学院工程技术学院
专业机械设计制造及其自动化
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指导老师
2014年11月20日
目录
1.摘要 (3)
2.关键字 (3)
3.前言 (3)
4.正文 (3)
4.1热力学第一定律 (3)
4.2热力学第二定律 (4)
4.3生活中的热力学现象及应用 (4)
4.4 热机 (5)
4.5 结论 (6)
5.参考文献 (7)
热力学在生活中的应用
1.摘要：热力学第一和第二定律是热力学的最基本最重要
的理论基础，其中热力学第一定律从数量上描述了热能与
机械能相互转换时数量的关系。热力学第二定律从质量上
说明热能与机械能之间的差别，指出能量转换是时条件和
方向性。在工程上它们都有很强的指导意义。
2.关键字：热力学生活应用热机
3.前言：热机在人类生活中发挥着重要的作用。现代化的
交通运输工具都靠它提供动力。热机的应用和发展推动了
社会的快速发展也不可避免地损失部分能量并对环境造
成一定程度的污染。
4.正文：
4.1 热力学第一定律
热力学第一定律：热力学的基本定律之一。是能的转
化与守恒定律在热力学中的表现。它指出热是物质运动的
一种形式，并表明，一个体系能增加的量值△E（=E末-E
初）等于这一体系所吸收的热量Q与外界对它所做的功之和，可表示为△E＝W＋Q。
对热力学第一定律应从广义上理解，应把系统能的变
化看作是系统所含的一切能量（如化学的、热的、电磁的、原子核的、场的能量等）的变化，而所作的功是各种形式
的功，如此理解后，热力学第一定律就成了能量转换和守
恒定律。在1885年，恩格斯把这个原理改述为“能量转化
与守恒定律”，从而准确而深刻地反映了这一定律的本质容。
同时热力学第一定律也可表述为：第一类永动机是不
可能制造的。在19世纪早期，不少人沉迷于一种神秘机
械, 这种设想中的机械只需要一个初始的力量就可使其运
转起来，之后不再需要任何动力和燃料，却能自动不断地
做功。在热力学第一定律提出之前，人们一直围绕着制造
永动机的可能性问题展开激烈的讨论，这种不需要外界提
供能量的永动机称为“第一类永动机”。根据热力学第一
定律这种装置显然无法制成。
4.2 热力学第二定律
热力学第二定律：热力学的又一基本定律。它是关于在有限空间和时间，一切和热运动有关的物理、化学过程具有不可逆性的总结。自热力学第一定律被发现以后，人们注意到许多自行发生的过程都是单方向的，例如热量从高温物体传到低温物体，水由高处向低处流动，气体的扩散与混合，其反向自行发生的过程虽然没有违反第一定律，却从来还没有发现过，可见除了第一定律外，必定还有其他的定则在限制这些过程的发生方x向。
热力学第二定律对工程实践有着重要的指导意义。例如：有些简单过程进行的方向很容易看出来，但是很多比较复杂的过程，如一些化学反应，要直接预测它们进行的方向是很困难的。这时可以通过计算孤立系的熵的变化来预测；热力学第二定律揭示了一切实际过程都具有不可逆性。从能量利用的角度来看，不可逆意味着能量的贬值、可用能和功的损失。掌握能量贬值的规律性便可避免一些不必要的能量损失，从而达到节约能源的目的。
4.3 生活中的热力学现象及应用
生活中无处不存在热力学现象，热力学现象的本质和原理亦来自生活。其实我们身边经常可以看到很多和热力学有关的现象，只是我们经常是不会去用学过的知识很好的联系和分析它。比如家里用的空调，热水器，抽水泵，高压锅等等，都是我们身边很轻易就可以看到的例子。
高压锅，大家并不陌生，现在还有很多家庭用来烧饭用的，我们来了解一下它工作时候的一些原理。
刚开始高压锅里面主要含有水和对应的食物，主要的变化过程是水和水蒸气的变化，密封高压锅里面的水经加热慢慢达到对应的温度压力下的饱和水，这个过程为预热阶段，所吸收的热量称为液体热。继续加热处于湿蒸汽状态，在此过程中对应的温度压力不变，称为饱和压力和饱和温度，一直到高压锅里面的水加热成干饱和蒸汽，这个过程称为气化阶段，所吸收的热量称为汽化潜热。继续对干饱和蒸汽加热，达到过热状态，即得到过热蒸汽。这主要是高压锅部水和水蒸气的变化情况。
接着从过路部压力和外部压力来分析高压锅气阀工作情况。每个高压锅都有对应的工作压力和压力释放阀动作值，一般高压锅工作压力在80kpa左右，压力释放阀动作值在120kpa左右，也就是説过热蒸汽继续加热到，压力阀外部压力和重力之和与部气体的压力相平衡的时候就会将压力阀间歇性的顶起来，在外压力差变化的时候部高温高压蒸汽不断地派出去，里面的蒸汽比容将会随着时间的加长增大，里面的食物主要是靠着一定时间的高温高压蒸汽的作用煮烂煮熟。
空调也是我们生活中随处可见的制冷制热器。它主要是利用工质在压缩膨胀过程中吸热放热来实现制冷制热的。
空调制冷原理
空调器通电后，制冷系统制冷剂的低压蒸汽被压缩机吸入并压缩为高压蒸汽后排至冷凝器。同时轴流风扇吸入的室外空气流经冷凝器，带走制冷剂放出的热量，使高压制冷剂蒸汽凝结为高压液体。高压液体经过过滤器、节流机构后喷入蒸发器，并在相应的低压下蒸发，吸取周围的热量。同时贯流风扇使空气不断进入蒸发器的肋片间进行
热交换，并将放热后变冷的空气送向室。如此室空气不断循环流动，达到降低温度的目的。
制热工作原理
热泵制热是利用制冷系统的压缩冷凝器来加热室空气。空调器在制冷工作时，低压制冷剂液体在蒸发器蒸发吸热而高温高压制冷剂在冷凝器放热冷凝。热泵制热是通过电磁换向，将制冷系统的吸排气管位置对换。原来制冷工作蒸发器的室盘管变成制热时的冷凝器，这样制冷系统在室外吸热向室放热，实现制热的目的。
4.4 热机
热机原理是将燃料的化学能转化成能再转化成机械能的机器动力机械的一类,如蒸汽机、汽轮机、燃气轮机、燃机、喷气发动机等。热机通常以气体作为工质（传递能量的媒介物质叫工质）利用气体受热膨胀对外做功。热能的来源主要有燃料燃烧产生的热能、原子能、太阳能和地热等。
燃机
燃机气缸盖中有进气道和排气道装进、排气门。新鲜充量(即空气或空气与燃料的可燃混合气)经空气滤清器、进气管、进气道和进气门充入气缸。膨胀后的燃气经排气门、排气道和排气管最后经排气消声器排入大气。进、排气门的开启和关闭是由凸轮轴上的进、排气凸轮通过挺柱、推杆、摇臂和气门弹簧等传动件分别加以控制的
这一套机件称为燃机配气机构。通常由空气滤清器、进气管、排气管和排气消声器组成进排气系统。
为了向气缸供入燃料燃机均设有供油系统。汽油机通过安装在进气管入口端的化油器将空气与汽油按一定比例(空燃比)混合然后经进气管供入气缸由汽油机点火系统控制的电火花定时点燃。柴油机的燃油则通过柴油机喷油系统喷入燃烧室在高温高压下自行着火燃烧。燃机
气缸的燃料燃烧使活塞、气缸套、气缸盖和气门等零件受热温度升高。为了保证燃机正常运转上述零件必须在许可的温度下工作不致因过热而损坏所以必须备有冷却系统。燃机不能从停车状态自行转入运转状态必须由外力转动曲轴使之起动。这种产生外力的装置称为起动装置。常用的有电起动、压缩空气起动、汽油机起动和人力起动等方式。
4.5 结论
很多人在报纸、网络上了解到了很多核技术和宇宙起
源等物理理论却对生活中的物理现象知之甚少。而热力
学是与我们的日常生活密切相关的。学好热工学不仅仅代
表着我们要认真学习课本中的知识。更在于我们能从生活
中一些习以为常的现象中发现物理规律学习到物理理论。
5.参考文献
[1]黟、吴味隆.热力学.高等教育，2013.7
[2]傅生.能量系统的热力学分析方法（第一版）.：交通大学，2005.7
[3]锐峰.《试析热力学第二定律的革命意义》.中国期刊网.科学技术与辩证法,Vol.16,No3 June,1999
[4] 程尚模.传热学[M]．：高等教育.1990．
[5] 岳孝芳，汝东.制冷技术与应用[J].：同济大学.1992.
[6] 维道，智敏，童钧耕．工程热力学[M].：高等教
育.2001.
[7] 健，任铭林．静叶角度调节对压气机性能影响的试验
研究［J］．航空动力学报，2000，15(1)：27．
热力学定律应用论文作业
热力学定律的应用 【摘要】本文主要是从热力学定律的本质为出发点，而后分别简要的介绍了三大热力学定律在各个学科领域内得到的广泛地应用。 【关键词】热力学定律、本质、应用 【Abstract】This article mainly from the nature of the second law of thermodynamics as a starting point, and then briefly introduces respectively the three laws of thermodynamics in various disciplines should be extensively 【Key words】second law of thermodynamics, nature ，application 【引言】 热力学定律是人们在生活实践，生产实践和科学实验的经验总结，它们既不涉及物质的微观结构，也不能用数学加以推导和证明。但它的正确性已被无数次的实验结果所证实。而且从热力学严格地导出的结论都是非常精确和可靠的。有关该定律的实质和应用是本文讨论的重点。热力学第一定律即能量守恒定律，利用它可解决各种变化过程中的能量守恒问题；热力学第二定律是有关热和功等能量形式相互转化的方向与限度的规律，进而推广到有关物质变化过程的方向与限度的普遍规律；而热力学第三定律的确立，可以由热性质计算物质在一定状态下的规定熵，实现了完全由热性质判断化学变化的方向。由于在生活实践中，自发过程的种类极多，热力学定律的应用非常广泛，诸如热能与机械能的传递和转换、流体扩散与混合、化学反应、燃烧、辐射、溶解、分离、生态等问题，本文将做相关介绍。 1. 热力学定律的实质 1.1、热力学第一定律的实质
生活中的热力学
生活中的热力学 摘要：生活中的热力学现象无处不在，热力学现象的本质和原理亦来自生活。其实我们身边经常可以看到很多和热力学有关的现象。热力学第零定律、热力学第一定律、热力学第二定律、热力学第三定律是热力学的基本定律，高压锅、空调、电冰箱是生活中常见的用电器。 关键词：热力学定律 热力学第一定律也叫能量不灭原理，就是能量守恒定律。它指出，热能可以从一个物体传递给另一个物体，也可以与机械能或其他能量相互转换，在传递和转换过程中，能量的总值不变。 热力学第一定律的另一种表述是：第一类永动机是不可能造成的。表征热力学系统能量的是内能，通过做功和传热，系统与外界交换能量，使内能有所变化。根据普遍的能量守恒定律，系统由初态Ⅰ经过任意过程到达终态Ⅱ后，内能的增量ΔE应等于在此过程中外界对系统传递的热量Q和系统对外界做功W之差，即 EⅡ－EⅠ＝ΔE＝Q－W 或 Q＝ΔE＋W 这就是热力学第一定律的表达式。对于无限小过程，热力学第一定律的微分表达式为 dQ＝dE＋dW 其中，E是态函数，dE是全微分；Q、W是过程量，dQ和dW只表示微小量并非全微分，用符号d以示区别。又因ΔE或dE只涉及初、终态，只要求系统初、终态是平衡态，与中间状态是否是平衡态无关。 热力学第二定律一般有两个表述： 1.开尔文表述：不可能制成一种循环动作的热机，只从单一热源吸取热量，使之完全变成有用的功而不产生其他影响。 2.克劳休斯表述：热量不可能自动地从低温物体传到高温物体。 其实这两种表述是等价的，我们知道自然界中的各种不可逆过程都是互相关联的。而这两种表述的区别在，克氏表述指出：热传导过程是不可逆的；开氏表述指出：功变热（确切地说，是机械能转化为内能)的过程是不可逆的。两种表述均指出在自然界中任何的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，不可能做到“不引起其他变化”。热力学第二定律是一条关于方向性的定律，开尔文曾据此推测宇宙内所有的变化都会沿着有去无回的方向进展，他提出“时间是有
热力学在生活中的应用
本科课程论文 题目热力学在生活中的应用 学院工程技术学院 专业机械设计制造及其自动化 年级 学号 姓名 指导老师
2014年11月20日 目录 1.摘要 (3) 2.关键字 (3) 3.前言 (3) 4.正文 (3) 4.1热力学第一定律 (3) 4.2热力学第二定律 (4) 4.3生活中的热力学现象及应用 (4) 4.4 热机 (5) 4.5 结论 (6) 5.参考文献 (7)
热力学在生活中的应用 1.摘要：热力学第一和第二定律是热力学的最基本最重要的理论基础，其中热力学第一定律从数量上描述了热能与机械能相互转换时数量的关系。热力学第二定律从质量上说明热能与机械能之间的差别，指出能量转换是时条件和方向性。在工程上它们都有很强的指导意义。 2.关键字：热力学生活应用热机 3.前言：热机在人类生活中发挥着重要的作用。现代化的交通运输工具都靠它提供动力。热机的应用和发展推动了社
会的快速发展也不可避免地损失部分能量并对环境造成一定程度的污染。 4.正文： 4.1 热力学第一定律 热力学第一定律：热力学的基本定律之一。是能的转化与守恒定律在热力学中的表现。它指出热是物质运动的一种形式，并表明，一个体系内能增加的量值△E（=E末-E 初）等于这一体系所吸收的热量Q与外界对它所做的功之和，可表示为△E＝W＋Q。 对热力学第一定律应从广义上理解，应把系统内能的变化看作是系统所含的一切能量（如化学的、热的、电磁的、原子核的、场的能量等）的变化，而所作的功是各种形式的功，如此理解后，热力学第一定律就成了能量转换和守恒定律。在1885年，恩格斯把这个原理改述为“能量转化与守恒定律”，从而准确而深刻地反映了这一定律的本质内容。 同时热力学第一定律也可表述为：第一类永动机是不可能制造的。在19世纪早期，不少人沉迷于一种神秘机械,这种设想中的机械只需要一个初始的力量就可使其运转起来，之后不再需要任何动力和燃料，却能自动不断地做功。在热力学第一定律提出之前，人们一直围绕着制造永动机的可能性问题展开激烈的讨论，这种不需要外界提
冶金热力学部分定义
焓：能量可以分为流动的能量和贮存的能量，一个物体中贮存的总能量包括几种形式，比如我们都注意到了物体中贮存有化学能，因为我们已经认识到物质通过燃烧可以释放出所贮存的化学能。还有两种常见的能量贮存的形式是动能和势能。动能是由于物体的运动或它的速度而贮存的能量，而势能是由于它的位置，或海拔高度。温度和压力也会使物体具有额外的能量。我们都注意到高压的气体具有能量（如沸腾时产生的蒸汽），高温下的水可以向外释放热能。我们称这种以温度和压力所贮存的能量称为焓（H）。 活度是指为使理想溶液（或极稀溶液）的热力学公式适用于真实溶液，用来代替浓度的一种物理量，活度的概念首先是由G.N.路易斯提出的。对理想液体混合物符合拉乌尔定律pB／＝xB ，非理想液体混合物拉乌尔定律修正为pB／＝fBxB＝aB ，因此fB表示非理想的与理想的液体混合物偏差程度，实际上就是对拉乌尔定律的偏差系数。对于理想液体混合物aB＝xB，fB＝1，而对于非理想的aB≠xB ，fB 可大于小于1 ，因此活度是与组成x有关的无量纲量。 活度系数：例如绝大多数的冶金反应都有溶液（固溶体、冶金熔体及水溶液）参加，而这些溶液经常都不是理想溶液。要进行定量的热力学计算和分析，溶液中各组分的浓度必须代以活度。活度是组分的有效浓度（或称热力学浓度）。组分的浓度必须用一系数校正，方能符合于若干物理化学定律（例如质量作用定律、拉乌尔定律、亨利定律、分配定律等等），此校正系数称为活度系数。活度系数反映有效浓度和实际浓度的差异。 对多组分的溶液，计算活度时必须知道活度的相互作用系数。测定活度系数f其中有一种方法，作出lgf对质量浓度[％]的曲线,在原点对曲线作切线，其斜率称为组分i的活度相互作用系数，以e表示。活度相互作用系数与温度有关。一般按规则溶液处理，有e与温度T 的倒数成正比。 质量作用定律 19世纪中期，G.M.古德贝格和P.瓦格提出：化学反应速率与反应物的有效质量成正比。此即质量作用定律，其中的有效质量实际是指浓度。近代实验证明，质量作用定律只适用于元反应，因此该定律可以更严格完整地表述为：元反应的反应速率与各反应物的浓度的幂的乘积成正比，其中各反应物的浓度的幂的指数即为元反应方程式中该反应物化学计量数的绝对值。如对元反应I2＋H2→2HI，其速率方程式可根据质量作用定律写作： r=k[I2]2 [H2] 式中r为反应速率，［I2］、[H2]分别为反应物I2和H2的浓度，k称为反应的速率常数。根据质量作用定律，元反应的级数与反应的分子数是相等的。元反应 （一）拉乌尔定律和亨利定律 1.拉乌尔定律 （1）定义：在一定温度下，稀溶液内溶剂的蒸气压等于同温度下纯溶剂的蒸气压与溶液中溶剂的摩尔分数的乘积。 （2）数学表达式： 若为二组分系统则有 拉乌尔定律的应用对象是理想溶液及稀溶液的溶剂。
生活中的热力学
生活中的热力学 摘要:生活中的热力学现象无处不在,热力学现象的本质与原理亦来自生活。其实我们身边经常可以瞧到很多与热力学有关的现象。热力学第零定律、热力学第一定律、热力学第二定律、热力学第三定律就是热力学的基本定律,高压锅、空调、电冰箱就是生活中常见的用电器。 关键词:热力学定律 热力学第一定律也叫能量不灭原理,就就是能量守恒定律。它指出,热能可以从一个物体传递给另一个物体,也可以与机械能或其她能量相互转换,在传递与转换过程中,能量的总值不变。 热力学第一定律的另一种表述就是:第一类永动机就是不可能造成的。表征热力学系统能量的就是内能,通过做功与传热,系统与外界交换能量,使内能有所变化。根据普遍的能量守恒定律,系统由初态Ⅰ经过任意过程到达终态Ⅱ后,内能的增量ΔE应等于在此过程中外界对系统传递的热量Q与系统对外界做功W之差,即 EⅡ－EⅠ＝ΔE＝Q－W 或 Q＝ΔE＋W 这就就是热力学第一定律的表达式。对于无限小过程,热力学第一定律的微分表达式为 dQ＝dE＋dW 其中,E就是态函数,dE就是全微分;Q、W就是过程量,dQ与dW只表示微小量并非全微分,用符号d以示区别。又因ΔE或dE只涉及初、终态,只要求系统初、终态就是平衡态,与中间状态就是否就是平衡态无关。 热力学第二定律一般有两个表述: 1、开尔文表述:不可能制成一种循环动作的热机,只从单一热源吸取热量,使之完全变成有用的功而不产生其她影响。 2、克劳休斯表述:热量不可能自动地从低温物体传到高温物体。 其实这两种表述就是等价的,我们知道自然界中的各种不可逆过程都就是互相关联的。而这两种表述的区别在,克氏表述指出:热传导过程就是不可逆的;开氏表述指出:功变热(确切地说,就是机械能转化为内能)的过程就是不可逆的。两种表述均指出在自然界中任何的过程都不可能自动地复原,要使系统从终态回到初
冶金热力学(Ⅱ)习题(第1章)
冶金热力学（Ⅱ）习题（第1章） 1. 在1873K 将1mol 固体Cr 加入到x Fe = 0.8 的大量Fe-Cr 熔体中，若熔体为理想溶液，试计算因Cr 的加入引起的焓和熵的变化。设Cr 的固体与液体热容之差可以忽略，已知Cr 的熔点为2173K ，熔化热为21000J ·mol -1。 2. 在603K 液体Sn-Bi 合金的全摩尔混合热可表示为-1Bi Sn m mix mol J 397?=x x H ?，试导出Sn mix H ?和Bi mix H ?与组成的关系式，并计算当x Bi = 0.4时的Sn mix H ?和Bi mix H ?的值。 3. 773K 时Cd-Pb 熔体的混合热力学性质如下： a ）求各浓度溶液的m mix S ?； b ）作m mix H ?，m mix G ?和m mix S ?对Pb x 图； c ）由图求Pb x =0.4和0.7时的Pb mix S ?和C d mix S ?值。 4. 1500K 时Au-Cu 熔体的E m G 与组成的关系为： 试计算： （a ）3.0Cu =x 时溶液的E Au G 、E Cu G 和m mix G ?； （b ）3.0Cu =x 时1500K 溶液Au 和Cu 的平衡分压。 已知液体纯金属的饱和蒸气压（Pa ）： 5. 可逆电池Cd(纯)| LiCl-KCl-CdCl 2(熔体)|Cd(Cd-Sb 合金) 在773K ，Cd-Sb 合金中602.0Cd =x 时，实验测得电动势E = 0.02848V ，电动势温度系数1-4K V 103363.0??=??? ????-p T E ，试计算以纯镉为参考态时合金中镉的Cd a 、Cd mix S ?和Cd mix H ?。 6. Mg-Zn 合金中锌的活度系数表示式： () 667.0667.1831.01750lg 1.5 Zn 2.5Zn Zn +-??? ??+-=x x T γ 试计算1000K ，x Mg = 0.32时，Mg-Zn 合金中镁的活度系数和活度。 7. 1423K 时液体Ag-Cu 合金的过剩热力学性质： -1C u A g A g C u E m mol J )1630023000(?+=x x x x H ， -1-1C u A g A g C u E m mol K J )351.1983.5(??+=x x x x S 求E Cu H 和E Cu S 与组成的关系式，并计算x Cu = 0.5时Cu 的活度。
冶金传输原理在冶金中的应用
传输原理在冶金工业中的应用 在冶金工业中，大多数冶金过程都是在高温、多相条件下进行的复杂物理化学过程，同时伴有动量、热量和质量的传输现象。在实际的冶金生产中，为使某一冶金反应进行，必须将参与反应的物质尽快地传输到反应进行的区域（或界面）去，并使反应产物尽快地排除。其中最慢的步骤称为过程控制步骤或限制性环节。高温、多相条件下的冶金反应大多受传质环节控制，即传质速率往往决定了反应速度，而传质速率往往又与动量和热量传输有密切关系。 传输原理是以物理学的三个基本定律（质量守恒定律、牛顿第二定律和热力学第一定律）为依据的【1】。是动量传输、热量传输与质量传输的总称，简称“三传”或传递现象。它可以看成是某物质体系内描述其物理量（如速度、温度、组分浓度等）从不平衡状态向平衡状态转移的过程。所谓平衡状态是指在体系内物理量不存在梯度如热平衡是指物系内的温度各处均匀一致，反之则成为不平衡状态。在不平衡状态，由于物系内物理量不均匀将发生物理量的传输，如冷、热两物体接触，热量将从高温物体转移到低温物体，直到两物体的温度趋于均匀，此时冷、热两物体即可达到平衡状态，其温度差就是热量传输的动力。 传输原理主要是研究传输过程的传递速率大小与推动力及阻力之间的关系。其传输的物理量为动量、热量和质量。动量传输是指在流体流动中垂直于流体流动方向，动量由高速度区向低速度区的转移；热量传输是指热量由高温区向低温区的转移；质量传输则是指物系中一个或几个组分由高浓度区向低浓度区的转移。当物系中存在着速度、温度与浓度梯度时，则分别发生动量、热量和质量的传输过程。 传热即热量的传递，是自然界及许多生产过程中普遍存在的一种极其重要的物理现象【3】。冶金过程离不开化学反应，而几乎所有的化学反应都需要控制在一定的温度下进行，为了维持所要求的温度，物料在进入反应器之前往往需要预热或冷却到一定程度，在过程的进行中，由于反应本身需要吸收或放出热量，又要及时补充或移走热量。如闪速炼铜过程，为了强化熔炼反应，需将富氧空气预热至500℃以上；又如硫化锌精矿的流态化焙烧过程，由于反应发出大量的热，炉子外面需设置冷却水套及时移走多余的热量。此外还有一些过程虽然没有化学反应发生，但需维持在一定温度下进行，如干燥与结晶、蒸发与热流体的输送等。
第六章 热力学定理在经济中的应用及说明
第六章热力学定理在经济中的应用及说明“如果熵修正到可以包括存储信息的算法信息量（AIC）时，那么热力学第二定律就在任何时候也不能有丝毫违背”------盖尔曼 现代观察宇宙中人类所掌握的所有科学技术知识在物质宇宙中，现有尺度下都没有违反热力学的第一、第二定理。人类作为已知自然界中由物质组成的活动最有序、熵值最低的生物，更应该服从热力学定理，而且热力学定理在人类活动中的会有更复杂的表现。现代我先简单的介绍一下热力学有关概念,然后依照上文的推断对于热力学定律在经济中的运用加以说明。 前几章以就在人类耗散机构的几个概念进行分析与从新定义。我在这一节中进行总结应用。 财富定义：含有可以使人意识熵值移动的能量载体。 科学的定义：科学是描述能量流动规律的学说。 技术的定义：把自然界的非空能转入人类社会的手段与方法。 意识熵值定义：描述在人类社会中各个耗散体系无序程度的物理量。 人类耗散机构：有人生存的区域。他是以这个区域中人类状态为对象。 以下为经典物理学中在热力学符号的意义： E ----- 能量 T ----- 温度 U ----- 内能 P ----- 压强 u ----- 比能 v ----- 体积 S ----- 熵值 下面为了把热力学引入经济学，并且为研究经济学方便以上量为， E ----- 总消耗能量 P ----- 人类活动 U -----人类消耗内能 P ----- 技术行为 u ----- 人类行为 v ----- 物流 S ----- 意识熵值 T ----- 技术水平 热力学第零定律：处于相对稳定的经济耗散结构中温度不变。
在经济学中热力学第零定律应用为：在人类耗散机构中技术与周围环境不变的情况下，社会处于相对稳定的经济耗散结构中，其经济耗散的最高形式，由那一时刻的技术水平来决定。 公式表达: ?= S Pdv T MAX 在技术水平与资源平衡的时候，社会处于相对稳定的状态。也就是说人们对于资源的开采与利用，在没有发生重大变革的时候，社会体系一般不会翻生变化。同时要说,社会耗散体系发生变化也有两种根本可能。第一种可能性是技术水平上升一个档次。第二种可能性是可开采某种或多种能源的枯竭或者是相对枯竭。 现代社会技术水平的代表体系对能源的利用效率。科技是人类认识自然、改造自然的手段，又可以说是揭示自然客观发展规律的人类认识。他可以使人类了解自然的能量运动规律并掌握其规律，科技使其从非控能转变为可控能，按人类的意志所用。当技术转化非控能为人类可控能使人类意识熵值移动时，转化的能量就成为人类生活中的财富。科技可以造福于社会、民族，很多时候也可以对发现人有受益，例如：有人通过专利得到财富；有人是通过开发科学成果得到财富。人类对熵移动控制是不能超越当时人类科技所发展水平的。科技是衡量人类社会财富水平的唯一标准（包括精神财富，因为当精神财富是一种学说时，它是一种科学，而执行的过程正是技术转化的过程。）。没有任何人、任何社会、任何民族能超越当时具有的科技水平使熵移动。正如秦始皇杀人无数，但不可能用原子弹征服他国。一个古代君主可以在其君国中得到大量物质，并可为所欲为。但不能享受现代家庭所拥有电子产品所带来的方便。 热力学第一定律：一个孤立的耗散体系，其每一时刻降低其熵值的能量，永远小于其连续过程中的能量。 热力学第一定律数学表达式： V P S T E δδδ+=
《冶金原理》课后习题及解答1-
第一章 1 冶金原理研究的主要内容包括_冶金动力学、冶金热力学、冶金溶液。 2 金属熔体指液态的金属、合金。 1、冶金原理是提取冶金的主要基础科学，它主要是应用__物理化学、_____的理论和方法研 究提取冶金过程，为解决有关__技术___问题、开拓__新__的冶金工艺、推进冶金技术的发展指明方向。、 2、根据组成熔体的主要成分的不同，一般将冶金熔体分为__金属熔体、熔渣、熔盐、熔硫。 3、冶金原理按具体的冶金对象分为__钢铁____冶金原理及__有色金属___冶金原理。 4、根据熔渣在冶炼过程中的作用的不同，熔渣主要分为____冶炼渣、精炼渣、富集渣、合 成渣____四种。在生产实践中，必须根据各种冶炼过程的特点，合理地选择_熔渣____，使之具有符合冶炼要求的物理化学性质。。。 5、熔渣是_金属提炼______和_____精炼过程__的重要产物之一。 6、熔渣是指主要由各种_氧化物_____熔合而成的熔体。 7、__富集渣______的作用在于使原料中的某些有用成分富集于炉渣中，以便在后续工序中将 它们回收利用。 8、__精炼渣_____的作用是捕集粗金属中杂质元素的氧化产物，使之与主金属分离。 9、在造锍熔炼过程中，为了使锍的液滴在熔渣中更好的沉降、降低主金属在渣中的损失， 要求熔渣具有较低的粘度、密度、渣-锍界面张力。 10、为了提高有价金属的回收率、降低冶炼过程的能耗，必须使锍具有合适的物理化学 性质。 11、在生产实践中，必须根据各种冶炼过程的特点，合理地选择__熔渣成分______，使 之具有符合冶炼要求的物理化学性质。 12、冶金过程热力学可以解决的问题有：1）计算给定条件下的；根据的正负判断该条 件下反应能否自发地向________进行：2）计算给定条件下的平衡常数，确定反应进行的______；3）分析影响反应的和平衡常数，为进一步提高________指明努力方向。预期方向； 限度；转化率。 13大多数有色冶金炉渣和钢渣的主要氧化物：FeO、CaO、SiO2 14高炉渣和某些有色冶金炉渣的主要氧化物：CaO、Al2O3、SiO2 15熔盐——盐的熔融态液体，通常指无机盐的熔融体 16在高温冶金过程中处于熔融状态的反应介质或反应产物叫________ 冶金熔体 1、应为熔盐有着与水溶液相似的性质，因此熔盐电解成为了铝、镁、衲、锂等金属唯一的 或占主导地位的生产方法。错 2、对于软化温度低的炉渣增加燃料耗量不仅能增大炉料的溶化量，而且还能进一步提高炉 子的最高温度。错 3、熔锍的性质对于有价金属与杂质的分离、冶炼过程的能耗等都有重要的影响。对 4、冶金熔体——在高温冶金过程中处于熔融状态的反应介质或反应产物。对 5、金属熔体不仅是火法冶金过程的主要产品，而且也是冶炼过程中多相反应的直接参加 者。如炼钢中的许多物理过程和化学反应都是在钢液和炉渣之间进行的。对 6、常见的熔盐——由碱金属或碱土金属的卤化物、碳酸盐、硝酸盐以及磷酸盐等组成。对 7、非金属熔体包括：熔渣、熔盐、熔硫对 1、什么事冶金熔体？它分为几种类型？
冶金热力学基础知识简介
第一章冶金热力学基础 1.冶金反应的焓变和吉布斯自由能变计算 2.化学反应等温方程式 3.溶解组元的活度及活度系数 4.有溶液参加反应化学反应等温方程式分析 5.熔铁及其合金的结构 6.铁液中组分活度的相互作用系数关系式 7.铁液中元素的溶解及存在形式 8.熔铁及其合金的物理性质 绪论 冶金过程，尤其是钢铁冶金过程是高温、多相、多组元的复杂物理化学反应体系，一般而言： 温度：>1000℃，炼钢温度在1600℃，甚至1700℃； 多相：包括气—液—固三相 气相：大气、燃气、反应气体、金属及其化合物的蒸气； 液相：金属液、渣液； 固相：金属矿石、固体燃料、耐火材料； 多组元：金属液、炉渣、燃料都不是纯物质，而是多组元物质。 冶金过程物理变化： 熔化、溶解、吸附、脱气、分金属夹杂上浮、金属的凝固等；
冶金过程化学反应： 燃料燃烧反应、生成—离解反应、氧化—还原反应、脱硫反应、脱磷反应、脱氧反应、脱碳反应等。 对这样的复杂体系，冶金物理化学能做什么？ 运用物理化学基本原理及实验方法，冶金物理化学研究和分析冶金过程的基本规律，为探索高效、优质、绿色的冶金工艺过程提供理论依据。 冶金物理化学大致分为： 冶金热力学——主要研究冶金过程（反应）进行的方向和限度，以及在复杂体系中实现意愿反应的热力学条件。 是以体系的状态（平衡态）为基础，以状态函数描述过程的可能性为基本分析方法，不涉及“时间”这个参数。 冶金动力学——主要研究冶金过程（反应）的机理和速率，以及确定过程的限制性环节和强化过程的措施。 工业过程是要在有限时间内完成反应产物的获得，光有“可能性”还不够，要有“实现性”，这就必然涉及过程（反应）的机理和速率。 冶金熔体——高温金属熔体和熔渣结构、性质及模型描述。 冶金电化学——高温电解反应、金属液熔渣多相反应的机理和描述。 应该说，正是冶金物理化学的发展，才使得冶金由“技艺”成为“工程”和含有“科学”分量。相对而言，冶金热力学发展得较为成熟，但研究高温下多相复杂冶金反应很困难，许多热力学数据还不完
关于热力学第二定律在生活中的应用
热力学第二定律在生活中的应用 摘要：热力学第二定律作为判定与热现象有关的物理过程进行方向的定律，是物理热学中的一个重要部分。本文分析了热力学第二定律的涵义以及意义，并阐述了它在当今社会的一些应用。 关键词：热力学第二定律；物理过程；应用 引言： 热力学第二定律，不仅决定了能量转移的方向问题，对信息技术，生命科学以及人文科学的发展都起到了非常重要的作用，应用极其广泛。热力学第二定律对新世纪的科学技术乃至整个社会的发展都产生重要影响。 １ 热力学第二定律内涵 德国物理学家克劳修斯，在研究和明卡诺定理时， 根据热传导这个不可逆程， 对规律性的内涵提出了一种说法， 这后来被称为热力学第二定律的克劳修斯法： 热可以自发地由高温物体传到低温体， 但不可能由低温物体传到高温物体而引起其它变化。不能简单把克劳修斯说法理解成热不能由低温物传到高温物体，而是在不允许引起其变化和条件下，热不能由低温物体传到高物体，如若允许引起其它变化和话，热是可以由低温物体传到高温物体的。 开尔文是从机械能和内能之间相互转化时具有向性的角度来表述的。通过一定装置，机能可以全部转化成内能。但是，内能却不自发地完全转化成机械能。要实现内能全转化成机械能，必须借助其他物理变化机械能和内能之间的转化是具有方向性的此种表述也包含两层含义，即若从单一源吸收热量，并把它完全用来做功，同时不允许产生其他变化，则这种热力学过程不可能发生的；若允许产生其他变化，则单一热源吸收热量，并把它全部用来做功这种热力学过程是有可能发生的。 热力学第二定律指出了其不可逆过的单向性， 从热力学第二定律的这些表述发， 能够找到一个表征不可逆过程单向性物理量，利用它能够把热力学第二定律用为普遍的形式表示出来。克劳修斯定义一个态函数，认为自发过程的不可逆性决定于过程进行的过程或路径， 而是决定系统的初始状态和最终状态，称之为“熵用 Ｓ 表示从一个状态 Ａ 到一个状态 Ｂ 。 Ｓ 的变化定义为： A B S S -=?A B T dQ / (1) 对无限小过程ds = dq/T 。这样热力学第二律表示为： ds ≥ dq/T 在孤立系统中，任何变化不可能导致熵的问题减小，即ds ≥0。 如果变化过程是可逆的则 ds=0 ，总之熵是有增无减。 2、热力学第二定律的应用 ２.1通过熵增原理，理解能源危机
冶金过程热力学
冶金过程热力学 thermodynamics of process metallurgy 用热力学方法研究从矿石提取金属及其化合物的各种冶金过程的一门学科。它是冶金过程物理化学的一个分支，正如热力学是物理化学的一个分支一样。从矿石提取金属可分为火法冶金、湿法冶金和电冶金，后者包括电炉冶炼、熔盐电解和水溶液电解，故也可分别包括在前二者之内。冶金过程物理化学的发展是从火法冶金，特别是炼钢的热力学开始的，随着冶金工业的发展而扩大其内容，并已逐步深入到有色金属的火法和湿法冶金的研究。 研究内容冶金过程热力学的研究内容包括冶金体系的热力学和各种冶金过程中有关体系间的相互反应。对炼钢来说，涉及的冶金体系包括炉渣、钢液、耐火材料、冶金熔剂和气体，以及钢液冷却时生成的非金属夹杂物。进行的冶金过程包括燃烧、氧化吹炼、氧化精炼和渣-钢间的各种反应。当研究高炉炼铁时，冶金体系扩大到铁矿石、焦炭和铁液，冶金过程增加了焙解、烧结、制球团、还原熔炼和渣－铁间的一些反应。当研究有色金属冶金时，冶金体系扩大到熔锍、黄渣、熔盐和水盐体系以及有机溶剂和离子交换树脂，冶金过程相应地增加了焙烧、造锍熔炼、氯化、浸取、沉淀、电解、溶剂萃取和离子交换。很明显，研究上述这些复杂的冶金体系的热力学及各种冶金过程中有关体系间的相互反应是十分繁重复杂的任务。 从热力学的角度来看，冶金过程热力学的内容可以进一步分为质量作用定律、自由焓、焓、熵、活度、Gibbs-Duhem公式、溶解度、分配系数、相图等等。对火法冶金来说，自由焓-温度图(亦称氧势图或Elligham-Richard-son图)给出一系列金属化合物的标准生成自由焓与温度的关系，从而可以对不同化合物的相对稳定性作出定量比较，并可据以计算有关冶金反应的平衡常数。对湿法冶金来说，电势-pH图（亦称Pourbaix 图）给出某一金属的各种固态和溶解于溶液中的化合物的热力学平衡，也可以给出溶质和气相间的平衡。这种图对金属在给定条件下的浸取或腐蚀有一定参考和应用价值。 在冶金中的应用要使一个反应能够进行并进行得比较完全，从热力学的观点可以采用以下方法：①选择适当的反应条件，使标准自由焓变量尽可能成为较大的负值；②提高反应物质的活度；③降低反应产物的活度。冶金工作者的任务就是在生产实践中巧妙地运用这些原理，以实现某些预期的目的。 在霍尔（C.M.Hall）发明电解法炼铝之前，考尔斯兄弟（Cowles）先发明了碳还原法以制备铜铝合金，就应用了上述的冶金热力学原理。用高碳铬铁为原料冶炼低碳不锈钢，也是根据冶金热力学原理，采用提高冶炼温度和氩氧混吹来实现的，在这样的条件下，碳可以优先于铬而被氧化。此外，湿法冶金中的高压氢还原法也是冶金热力学应用于生产实践的一个例子。 炼钢本来是一门技艺，通过冶金过程热力学的研究才演变成为一门科学的。例如，克贝尔（F. Kerber）和厄尔森（W．Oelsen）发现炉渣中的氧化铁（FeO）和钢中的［Mn］起下列反应： (FeO)＋[Mn]─→(MnO)＋[Fe] 其平衡常数不随渣中FeO、MnO相对含量而变化，得出了FeO-MnO体系是理想溶液的结论。 研究概况在冶金过程热力学的发展过程中，申克（H.Schenck）、奇普曼（J.Chipman）、埃利奥特（J.F.Elliott）
热力学熵及其应用的理解
内蒙古师范大学物理与电子信息学院 学年论文 姓名：邢阿木古冷 学号：20082116014 年级：08级物理蒙班 学院：物理与电子信息学院 指导老师：松林
热力学熵及其应用的理解 邢阿木古冷（20082116014） (内蒙古师范大学物理与电子信息学院，内蒙古呼和浩特 010022) 摘要：热力学熵是表征系统无序度混乱度的态函数。熵函数最初是由克劳修斯提出来的。他认为系统的熵总是自发的朝着系统无序度混乱度增加的方向进行的，这个思是很重要的。因此熵的概念在我们生活中有很高的参考价值。本论文中我想从我了解的方面对熵及其应用价值进行简单的介绍。 关键词：熵；应用；熵增加原理 1.引言 熵的引出是人们在生活实践，生产实践和科学实验的经验总结，它们既不涉及物质的微观结构，也不能用数学加以推导和证明。但它的正确性已被无数次的实验结果所证实。而且从热力学严格地导出的结论都是非常精确和可靠的。有关该定律的发现和演变历程是本文讨论的重点。熵是有关热和功等能量形式相互转化的方向与限度的规律，进而推广到有关物质变化过程的方向与限度的普遍规律。由于在生活实践中，自发过程的种类极多，熵的应用非常广泛，诸如社会熵概念的引出，熵与生命代谢的关系，熵与肿瘤的关系等。本文做简单介绍。 2.正文 2.1熵概念的引入 在19世纪60年代，有人曾十分戏剧性地描绘了“世界末日”的情景：“宇宙越是接近于其熵为一最大值的极限状态，它继续发生变化的可能就越小；当它完全达到这个状态时，就不会再出现进一步的变化了，宇宙将永远处于一种惰性的死寂状态。”这就是轰动一时的“宇宙热寂论”。然而不久，“宇宙热寂论”就被科学证明是错误的。这个错误观点的提出者就是德国科学家克劳修斯，但是由他提出的“熵”的概念和热力学第二定律却是正确的。 为了进一步推动热的动力学说，克劳修斯把理论和实验结合起来，进行深入的研究。在研究卡诺热机操作循环过程中，他发现热量在减少的同时，却可以看出有一个量在整个循环的过程中自始至终保持不变。如果是在理想过程中的话，那么这个比值是个常数，而且从不会减少。这也就是说，在密闭系统中，系统的热量和系统的绝对温度的比值在任何过程中都是增长的。这个不小的发现使克劳修斯惊喜不已，他隐约感觉到自己的研究又将出现新的突破。于是，他不断地实验，反复地论证，把所有的精力都倾注在这个“恒量”的研究之中。1854年，克劳修斯把研究的结果以论文的形式予以发表，在文中，他提出了著名的“克劳修斯不等式”，得出了卡诺热机效率的公式，并推广到任何一个可逆的循环之中。1865年，克劳修斯发表了《力学的热理论的主要方程之便于应用的形式》一文，在文中明确表达了“熵”的概念。熵是物质的状态函数，即状态一定时，物质的
热力学第一定律的内容及应用
目录 摘要 (1) 关键字 (1) Abstract: ...................................................................................... 错误！未定义书签。Key words .................................................................................... 错误！未定义书签。引言 (1) 1．热力学第一定律的产生 (1) 1.1历史渊源与科学背景 (1) 1.2热力学第一定律的建立过程 (2) 2.热力学第一定律的表述 (3) 2.1热力学第一定律的文字表述 (3) 2.2数学表达式 (3) 3.热力学第一定律的应用 (4) 3.1焦耳实验 (4) 3.2热机及其效率 (5) 总结 (7) 参考文献 (7)
热力学第一定律的内容及应用 摘要：热力学第一定律亦即能量转换与守恒定律，广泛地应用于各个学科领域。本文回顾了其建立的背景及经过，它的准确的文字表述和数学表达式，及它在理想气体、热机的应用。 关键字：热力学第一定律；内能定理；焦耳定律；热机；热机效率 引言 在19世纪早期，不少人沉迷于一种神秘机械——第一类永动机的制造，因为这种设想中的机械只需要一个初始的力量就可使其运转起来，之后不再需要任何动力和燃料，却能自动不断地做功。在热力学第一定律提出之前，人们一直围绕着制造永动机的可能性问题展开激烈的讨论。直至热力学第一定律发现后，第一类永动机的神话才不攻自破。本文就这一伟大的应用于生产生活多方面的定律的建立过程、具体表述、及生活中的应用——热机，进行简单展开。 1．热力学第一定律的产生 1.1历史渊源与科学背景 人类使用热能为自己服务有着悠久的历史,火的发明和利用是人类支配自然力的伟大开端,是人类文明进步的里程碑。中国古代就对火热的本性进行了探讨,殷商时期形成的“五行说”——金、木、水、火、土,就把火热看成是构成宇宙万物的五种元素之一。 北宋时刘昼更明确指出“金性苞水,木性藏火,故炼金则水出,钻木而生火。”古希腊米利都学派的那拉克西曼德（Anaximander,约公元前611—547) 把火看成是与土、水、气并列的一种原素,它们都是由某种原始物质形成的世界四大主要元素。恩培多克勒（Empedocles,约公元前500—430）更明确提出四元素学说,认为万物都是水、火、土、气四元素在不同数量上不同比例的配合,与我国的五行说十分相似。但是人类对热的本质的认识却是很晚的事情。18世纪中期,苏格兰科学家布莱克等人提出了热质说。这种理论认为,热是由一种特殊的没有重量的流体物质,即热质（热素）所组成,并用以较圆满地解释了诸如由热传导从而导致热平衡、相变潜热和量热学等热现象,因而这种学说为当时一些著名科学家所接受,成为十八世纪热力学占统治地位的
冶金原理热力学基础练习题
第一章 热力学基础 一、名词解释： （溶液的）活度，溶液的标准态，j i e （活度的相互作用系数），（元素的）标准溶解吉布斯自由能，理想溶液，化合物的标准摩尔生成吉布斯自由能。 二、其它 1、在热力学计算中常涉及到实际溶液中某组分的蒸汽压问题。当以纯物质为标准态时，组分的蒸汽压可表示为＿＿＿＿＿＿；当以质量1%溶液为标准态时，组分的蒸汽压可表示为＿＿＿＿＿＿；前两种标准态组分的活度之比为＿＿＿＿。 2、反应MnO(s)+C(s)=Mn(s)+CO(g)，G θ ?=268650-158.4T 1J mol -?，在标准 状态下能进行的最低温度为＿＿＿＿＿＿K 。该反应为（填“吸或放”）＿＿＿＿＿＿热反应。当T=991K ，总压为101325Pa 时，该反应＿＿＿＿＿＿(填“能或否”)向正方向进行；在991K 时，若要该反应达到化学平衡的状态，其气相总压应为＿＿＿＿＿＿Pa ；若气相的CO 分压为Pa 5102?，则开始还原温度为＿＿＿＿＿＿。 反应MnO(s)+C(s)=Mn(s)+CO(g)，1 4.158268650-?-=?mol TJ G θ,在标准状态下 能进行的最低温度为＿＿＿＿＿＿。 3、理想溶液是具有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿性质的溶液；理想溶液形成时，体积变化为＿＿＿＿，焓变化为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。实际溶液与理想溶液的偏差可用＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿参数来衡量。 4．判断冶金生产中的化学反应能否向预想的方向进行，在等温、等压下用＿＿＿＿热力学函数的变化值；若该反应在绝热过程中进行，则应该用＿＿＿＿函数的变化值来判断反应进行的方向。 5．冶金生产中计算合金熔体中杂质元素的活度常选的标准态是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。对高炉铁液中[C]，当选纯物质为标准态时，其活度为＿＿＿＿，这是因为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 6．物质溶解的标准吉布斯自由能是指＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；纯物质为标准态时，标准溶解吉布斯自由能为＿＿。
化学热力学在化学中的应用
化学热力学在化学中的应用 混合班1101 陆韶琦 3110000441 化学热力学中主要涉及四个重要的状态函数，因为它们独特的性质，可以用它们预测反应进行的方向和程度，理论上解决了化学家长期关注的两个重要问题。 可以利用盖斯定律，可以计算反映焓，反映熵，和反应自由能变；建立了生成焓和生成自由能的概念并计算反应焓和反应自由能；利用吉布斯-汗姆霍兹方程的计算；利用范特霍夫等温方程计算非标准态的自由能和反应温度的计算；化学平衡和水溶液化学平衡。 下面由几个例子来具体说明热力学在化学中的应用。 1.有状态函数的性质计算未知的状态函数。 晶格能的计算：晶格能定义为互相远离的气态正离子与气态负离子结合生成1mol 离子晶体释放的能量。直接计算比较麻烦，必须应用Born-lande equation.且不同晶体还有不同的Madelung constant 【1】.我们要寻找简便的方法。由于状态函数的特性，于是可以从简单的数据入手，计算出U 。 例如NaCl ?→?a Na(s)+1/22Cl (g)?→?b Na(g)+Cl(g) ?→?c )()(g Cl g Na -++（1-1） E(a)即为离子晶体的生成焓的负值，E （b ）就是Na 的升华热与1/2氯气分子的解离能和，E （c ）就是Na 的电力能和Cl 的电子亲和能和。U=E(a)+E(b)+E(c).以上设计的数据均可方便的从手册中查到，于是晶格能和容易求得。注：此即为born-habor circulation. 2.用状态函数预测反映的方向。 石墨是否可以转化为金刚石？如果可以需要什么条件？ 金刚石（θm G f Δ=2.9000kJ/mol ）,常温下将自发地转化为石墨（θm G f Δ=0）。石墨转化为金刚石的θm H f Δ=1.895kJ/mol,θ m f S ?=-3.363kJ/(mol.k).此反应吸热熵减任何温度下都一定不能自发进行，因此要改变其他的条件。 由=)(r p G m Δθm G r Δ+Δm V (p-θ p ) (1-2)【2】 另=)(r p G m Δ0，即可求得临界压力。 m V （石墨）=12.011gmol 1-/2.266gcm 3-=5.30113-mol cm m V (金刚石)=12.001 gmol 1-/3.514 gcm 3-=3.41813-mol cm Δm V =-1.88313-mol cm 代入（1-1）即有p=1.54*10^4 θ p 结论：在石墨表面加上15000个大气压以上的压力，石墨有希望转化成金刚石。 注：这些推导都建立在常温下，这样忽略了动力学因素，转化速率会很慢，由于高温下将极大的改变焓变，熵变和摩尔体积差，计算过于复杂，超出了我的能力范围，于是我只给出理论上的想法而已。
热力学第二定律的演变历程及其在生活中的应用
热力学第二定律的演变历程及其在生活中的应用 张俊地信一班1009010125 摘要：热力学第二定律是热力学的基本定律之一，是指热永远都只是由热处转到冷处（自然状态下）。它是关于在有限空间和时间内，一切和热运动有关的物理化学过程具有不可逆性的经验总结。 关键词：热力学第二定律，演变历程，生活应用 引言：热力学第二定律是人们在生活实践，生产实践和科学实验的经验总结，他们既不涉及物质的微观结构，也不能用数学家易推倒和证明，但它的正确性已被无数次的实验结果所证实。而且，从热力学严格的推导出的结论都是非常精确和可靠的。有关该定律额发现和演变历程是本文讨论的重点。热力学第二定律是有关热和功等能量形式相互转化的方向和限度的规律，进而推广到有关物质变化过程的方向与限度的普遍规律。 1.热力学第二定律的建立 19 世纪初，巴本、纽可门等发明的蒸汽机经过许多人特别是瓦特的重大改进，已广泛应用于工厂、矿山、交通运输，但当时人们对蒸汽机的理论研究还是非常缺乏的。热力学第二定律就是在研究如何提高热机效率问题的推动下，逐步被发现的，并用于解决与热现象有关的过程进行方向的问题。1824 年，法国陆军工程师卡诺在他发表的论文“论火的动力”中提出了著名的“卡诺定理”，找到了提高热机效率的根本途径。但卡诺在当时是采用“热质说”的错误观点来研究问题的。从1840 年到1847 年间，在迈尔、焦耳、亥姆霍兹等人的努力下，热力学第一定律以及更普遍的能量守恒定律建立起来了。“热动说”的正确观点也普遍为人们所接受。1848 年，开尔文爵士(威廉·汤姆生) 根据卡诺定理，建立了热力学温标(绝对温标)。它完全不依赖于任何特殊物质的物理特性，从理论上解决了各种经验温标不相一致的缺点。这些为热力学第二定律的建立准备了条件。 1850 年，克劳修斯从“热动说”出发重新审查了卡诺的工作，考虑到热传导总是自发地将热量从高温物体传给低温物体这一事实，得出了热力学第二定律的初次表述。后来历经多次简练和修改，逐渐演变为现行物理教科书中公认的“克劳修斯表述”。与此同时，开尔文也独立地从卡诺的工作中得出了热力学第二定律的另一种表述，后来演变为更精炼的现行物理教科书中公认的“开尔文表述” 。上述对热力学第二定律的两种表述是等价的，由一种表述的正确性完全可以推导出另一种表述的正确性。他们都是指明了自然界宏观过程的方向性，或不可逆性。克劳修斯的说法是从热传递方向上说的，即热量只能自发地从
热力学第一定律及其应用
热力学第一定律及其应用 §2. 1热力学概论 热力学的基本内容 热力学是研究热功转换过程所遵循的规律的科学。它包含系统变化所引起的物理量的变化或当物理量变化时系统的变化。 热力学研究问题的基础是四个经验定律（热力学第一定律，第二定律和第三定律，还有热力学第零定律），其中热力学第三定律是实验事实的推论。这些定律是人们经过大量的实验归纳和总结出来的，具有不可争辩的事实根据，在一定程度上是绝对可靠的。 热力学的研究在解决化学研究中所遇到的实际问题时是非常重要的，在生产和科研中发挥着重要的作用。如一个系统的变化的方向和变化所能达的限度等。热力学研究方法和局限性 研究方法： 热力学的研究方法是一种演绎推理的方法，它通过对研究的系统（所研究的对象）在转化过程中热和功的关系的分析，用热力学定律来判断该转变是否进行以及进行的程度。 特点： 首先，热力学研究的结论是绝对可靠的，它所进行推理的依据是实验总结的热力学定律，没有任何假想的成分。另外，热力学在研究问题的时，只是从系统变化过程的热功关系入手，以热力学定律作为标准，从而对系统变化过程的方向和限度做出判断。不考虑系统在转化过程中，物质微粒是什么和到底发生了什么变化。 局限性： 不能回答系统的转化和物质微粒的特性之间的关系，即不能对系统变化的具体过程和细节做出判断。只能预示过程进行的可能性，但不能解决过程的现实性，即不能预言过程的时间性问题。 §2. 2热平衡和热力学第零定律－温度的概念为了给热力学所研究的对象－系统的热冷程度确定一个严格概念，需要定义温度。 温度概念的建立以及温度的测定都是以热平衡现象为基础。一个不受外界影
响的系统，最终会达到热平衡，宏观上不再变化，可以用一个状态参量来描述它。当把两个系统已达平衡的系统接触，并使它们用可以导热的壁接触，则这两个系统之间在达到热平衡时，两个系统的这一状态参量也应该相等。这个状态参量就称为温度。 那么如何确定一个系统的温度呢？热力学第零定律指出：如果两个系统分别和处于平衡的第三个系统达成热平衡，则这两个系统也彼此也处于热平衡。热力学第零定律是是确定系统温度和测定系统温度的基础，虽然它发现迟于热力学第一、二定律，但由于逻辑的关系，应排在它们的前边，所以称为热力学第零定律。 温度的科学定义是由热力学第零定律导出的，当两个系统接触时，描写系统的性质的状态函数将自动调节变化，直到两个系统都达到平衡，这就意味着两个系统有一个共同的物理性质，这个性质就是“温度”。 热力学第零定律的实质是指出了温度这个状态函数的存在，它非但给出了温度的概念，而且还为系统的温度的测定提供了依据。 §2. 3热力学的一些基本概念 系统与环境 系统：物理化学中把所研究的对象称为系统 环境：和系统有关的以外的部分称为环境。 根据系统与环境的关系，可以将系统分为三类： （1）孤立系统：系统和环境之间无物质和能量交换者。 （2）封闭系统：系统和环境之间无物质交换，但有能量交换者。 （3）敞开系统：系统和环境之间既有物质交换，又有能量交换 系统的性质 系统的状态可以用它的可观测的宏观性质来描述。这些性质称为系统的性质，系统的性质可以分为两类： （1）广度性质（或容量性质）其数值与系统的量成正比，具有加和性，整个体系的广度性质是系统中各部分这种性质的总和。如体积， 质量，热力学能等。 （2）强度性质其数值决定于体系自身的特性，不具有加和性。如温度，压力，密度等。 通常系统的一个广度性质除以系统中总的物质的量或质量之后得到一个强度性质。 热力学平衡态 当系统的各种性质不随时间变化时，则系统就处于热力学的平衡态，所谓热力学的平衡，应包括如下的平衡。