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1、第四节第四节热力学第二定律热力学第二定律一、传热的方向性一、传热的方向性1 1温度不同的两个物体接触时，热量会自发地从高温物温度不同的两个物体接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，但不会自发地从低温物体传给高温物体传给低温物体，但不会自发地从低温物体传给高温物体，这说明：传热过程具有方向性体，这说明：传热过程具有方向性2 2一切与一切与热现象热现象有关的宏观自然过程都是有关的宏观自然过程都是不可逆不可逆的的二、热力学第二定律的两种表述二、热力学第二定律的两种表述1 1克劳修斯表述克劳修斯表述热量不能自发地从低温物体传到高温物体揭示传热的热量不能自发地从低温物体传到高温物体揭示传热的方向性
2、方向性2 2开尔文表述开尔文表述不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响，揭示了机械能与内能转化的方向性生其他影响，揭示了机械能与内能转化的方向性3 3热力学第二定律的其他描述热力学第二定律的其他描述(1)(1)一切宏观自然过程的进行都具有方向性一切宏观自然过程的进行都具有方向性(2)(2)气体向真空的自由膨胀是的不可逆气体向真空的自由膨胀是的不可逆(3)(3)第二类永动机不可能制成第二类永动机不可能制成三、对热力学第二定律的理解三、对热力学第二定律的理解1 1在在热热力力学学第第二二定定律律的的表表述述中中，“自自发发”、“不
3、不引起其他影响引起其他影响”的涵义的涵义(1)(1)“自发自发”是指热量从高温物体是指热量从高温物体“自发地自发地”传给传给低温物体的方向性在传递过程中不会对其他物体低温物体的方向性在传递过程中不会对其他物体产生影响或借助其他物体提供能量等的帮助产生影响或借助其他物体提供能量等的帮助(2)(2)“不引起其他影响不引起其他影响”的涵义是使热量从低温物体传递的涵义是使热量从低温物体传递到高温物体或从单一热源吸收热量全部用来做功，必须到高温物体或从单一热源吸收热量全部用来做功，必须通过第三者的帮助这里的帮助是指提供能量等方式，通过第三者的帮助这里的帮助是指提供能量等方式，否则是不可能实现的否则是不可
4、能实现的2 2热力学第二定律的实质热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，使人们认识到自然界中进行的涉及宏观过程的方向性，使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程热现象的宏观过程都具有都具有方向性方向性，都是，都是不可逆不可逆的的3 3自然过程的方向性举例自然过程的方向性举例(1)(1)传热过程的方向性传热过程的方向性(2)(2)扩散现象的方向性扩散现象的方向性(3)(3)机械能和内能转化的方向性机械能和内能转化的方向性(4)(4)气体向真空中膨胀的方向性气体向真空中膨胀的方向性(5)(5)电能
5、和内能转化的方向性电能和内能转化的方向性总之，在整个自然界中，无论是有生命的还是无生命总之，在整个自然界中，无论是有生命的还是无生命的，所有的的，所有的宏观自发过程都具有单向性，都有一定的方宏观自发过程都具有单向性，都有一定的方向性，都是一种不可逆过程向性，都是一种不可逆过程如河水向下流，重物向下如河水向下流，重物向下落，山岳被侵蚀，房屋衰朽倒塌，人的一生从婴儿到老落，山岳被侵蚀，房屋衰朽倒塌，人的一生从婴儿到老年到死亡等年到死亡等1 1下列宏观过程能用热力学第二定律解释的是下列宏观过程能用热力学第二定律解释的是( () )A A大米和小米混合后小米能自发地填充到大米空隙中而大米和小米混合后小
6、米能自发地填充到大米空隙中而经过一段时间大米、小米不会自动分开经过一段时间大米、小米不会自动分开B B将一滴红墨水滴入一杯清水中，会均匀扩散到整杯水将一滴红墨水滴入一杯清水中，会均匀扩散到整杯水中，经过一段时间，墨水和清水不会自动分开中，经过一段时间，墨水和清水不会自动分开C C冬季的夜晚，放在室外的物体随气温的降低，不会由冬季的夜晚，放在室外的物体随气温的降低，不会由内能自发地转化为机械能而动起来内能自发地转化为机械能而动起来D D随着节能减排措施的不断完善，最终也不会使汽车热随着节能减排措施的不断完善，最终也不会使汽车热机的效率达到机的效率达到100%100%热力学第二定律反映的是与热现象
7、有关的宏观过程的方热力学第二定律反映的是与热现象有关的宏观过程的方向性的规律向性的规律四、热力学第二定律与热力学第一定律的关系四、热力学第二定律与热力学第一定律的关系1 1热力学第一定律揭示了做功和传热对改变物体内能的热力学第一定律揭示了做功和传热对改变物体内能的规律关系规律关系UUW WQ Q，指明内能不但可以转移，而且还能，指明内能不但可以转移，而且还能跟其他形式的能相互转化热力学第一定律是能量守恒跟其他形式的能相互转化热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的一种表述形式，是从能的角度揭示不同定律在热学中的一种表述形式，是从能的角度揭示不同物质运动形式相互转化的可能性告诫人们：物质运动形式相
8、互转化的可能性告诫人们：第一类永第一类永动机不可能制成动机不可能制成热力学第一定律只有一种表述形式热力学第一定律只有一种表述形式2 2热力学第二定律揭示了热力学第二定律揭示了大量分子参与的宏观过程的方大量分子参与的宏观过程的方向性向性进一步揭示了各种物质转化过程及其运动形式的转进一步揭示了各种物质转化过程及其运动形式的转化过程都具有方向性告诫人们：化过程都具有方向性告诫人们：第二类永动机不可能制第二类永动机不可能制成成热力学第二定律有多种表述形式热力学第二定律有多种表述形式3 3两定律的关系：两定律的关系：热力学第一定律是和热现象有关的热力学第一定律是和热现象有关的物理过程中能量守恒的特殊表达
9、形式，说明功及热量物理过程中能量守恒的特殊表达形式，说明功及热量与内能改变的定量关系，而第二定律指出了能量转化与内能改变的定量关系，而第二定律指出了能量转化与守恒能否实现的条件和过程进行的方向，指出了一与守恒能否实现的条件和过程进行的方向，指出了一切变化过程的自然发展方向不可逆，除非靠外界影切变化过程的自然发展方向不可逆，除非靠外界影响，所以响，所以二者相互独立，又相互补充二者相互独立，又相互补充五、第二类永动机不可制成五、第二类永动机不可制成尽管第二类永动机尽管第二类永动机不违背能量守恒定律不违背能量守恒定律，但仍不可，但仍不可能制成，表示尽管机械能可以全部转化为内能，但能制成，表示尽管机械
10、能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化成机械能而不引起其他变化，内能却不能全部转化成机械能而不引起其他变化，即即违背热力学第二定律违背热力学第二定律2 2关于两类永动机和热力学两个定律，下列说法正确的关于两类永动机和热力学两个定律，下列说法正确的是是( () )A A第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律律B B第一类永动机不可能制成是因为违反热力学第二定律第一类永动机不可能制成是因为违反热力学第二定律C C由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，传热也由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，传热也不一定改变内能，但同时做功和传热一定
11、会改变内能不一定改变内能，但同时做功和传热一定会改变内能D D由热力学第二定律可知热从低温物体传向高温物体是由热力学第二定律可知热从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的3 3随随着着世世界界经经济济的的快快速速发发展展，能能源源短短缺缺问问题题日日显显突突出出，近近期期油油价价不不断断攀攀升升，已已对对各各国国人人民民的的日日常常生生活活造造成成了了各各种种影影响响，如如排排长长队队等等待待加加油油的的情情景景已已经经多多次次在在世世界界各各地地发发生生，能能源源成成为为困困扰扰世世界界经经济济发发展展的的重重大
12、大难难题题之之一一，下下列列有有关关能能量量转转化化的的说说法法中中错错误误的是的是( () )A A不不可可能能从从单单一一热热源源吸吸收收热热量量并并把把它它全全部部用用来来做做功，而不引起其他的变化功，而不引起其他的变化B B只只要要对对内内燃燃机机不不断断改改进进，就就可可以以把把内内燃燃机机得得到到的全部内能转化为机械能的全部内能转化为机械能C C满足能量守恒定律的物理过程都能自发的进行满足能量守恒定律的物理过程都能自发的进行D D外界对物体做功，物体的内能必然增加外界对物体做功，物体的内能必然增加4 4根据热力学第二定律，下列说法正确的是根据热力学第二定律，下列说法正确的是( ()
13、 )A A热机中燃气的内能不可能全部变成机械能热机中燃气的内能不可能全部变成机械能B B电能不可能全部转变成内能电能不可能全部转变成内能C C在火力发电机中，燃气的内能不可能全部转变成电能在火力发电机中，燃气的内能不可能全部转变成电能D D在传热中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温在传热中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体物体5.5.如图如图10104 41 1所示为电冰箱的工作原理示意图所示为电冰箱的工作原理示意图压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，断循环在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内
14、的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外下经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外下列说法正确的列说法正确的是是( () )图1041A A热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B B电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能外界，是因为其消耗了电能C C电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律D D电冰箱的工作原理违反热力学第一定律电冰箱的工作原理违反热力学第一定律【答案答案】BCBC课标定位课标定位学学习习目目标标：1.1.知知道道任任何何有有关关热热现现象象的的宏宏观观过过程程都都具具有方向性有方向性2 2知知道道热热力力学学第第二二定定律律并并能能解解释释自自然然界界中中的的能能量量变化、转移及方向性问题变化、转移及方向性问题3 3知知道道什什么么是是第第二二类类永永动动机机，为为什什么么第第二二类类永永动动机不可能制成机不可能制成重重点点难难点点：1.1.理理解解传传热热的的方方向向性性及及任任何何热热现现象象的的宏宏观过程都是不可逆的观过程都是不可逆的2 2运用热力学第二定律解决一些实际问题运用热力学第二定律解决一些实际问题
