第二节热力学第二定律

第二节热力学第二定律第一页，共二十五页，编辑于2023年，星期四4．(综合题)在一个标准大气压下，水在沸腾时，M＝1g的水由液态变成同温度的气态，其体积由V1＝1.043cm3变为V2＝1676cm3.已知水的汽化热为L＝2263.8J/g。求水变成气体增加的内能ΔU。mP注意：恒压条件下第二页，共二十五页，编辑于2023年，星期四4．(综合题)在一个标准大气压下，水在沸腾时，M＝1g的水由液态变成同温度的气态，其体积由V1＝1.043cm3变为V2＝1676cm3.已知水的汽化热为L＝2263.8J/g。求水变成气体增加的内能ΔU。第三页，共二十五页，编辑于2023年，星期四热力学第二定律第四页，共二十五页，编辑于2023年，星期四落叶永离，覆水难收人生易老，青春永逝欲死灰之复燃，艰乎为力愿破镜之重圆，冀也无端时间不可倒流历史不可重演人生、历史、事物的发展往往具有方向性。第五页，共二十五页，编辑于2023年，星期四(1)热传递具有方向性：热量只能自发从高温走向低温，反之不行。热量能从低温传向高温吗？所有的热现象都具有方向性第六页，共二十五页，编辑于2023年，星期四第七页，共二十五页，编辑于2023年，星期四(2)机械能和内能的转化过程具有方向性：机械能可以完全转化为内能，内能却不能完全转化为机械能。mm第八页，共二十五页，编辑于2023年，星期四(3)气体的扩散现象具有方向性：两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，决不会自发地分开，成为两种不同的气体。向着空间均匀分布的方向。第九页，共二十五页，编辑于2023年，星期四

(4)气体向真空膨胀具有方向性：气体可自发地向真空容器膨胀，但绝不可能出现气体自发地从容器中流出，容器变为真空。向着空间均匀分布的方向。第十页，共二十五页，编辑于2023年，星期四一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。在物理学中，反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律。1、克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。(热不能在“无影响”的条件下从低温到高温物体。)阐述：热传递过程是不可逆的。影响：其他系统对被研究系统的作用。热力学第二定律低温不能向高温传递热量可逆的含义是逆回去而无任何影响。就是完全的而不是部分的复原。不可逆的含义:严格的叙述应该加上孤立系统。机械能内能自发进行无法自发回到原状态高温低温自发进行无法进行完全不完全第十一页，共二十五页，编辑于2023年，星期四2、开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之"完全"变成功，而不产生其他影响。（热不能在“无影响”的条件下完全变为功。)阐述：机械能向内能的转化是不可逆的。内能能自动转化为机械能，但是不能完全。低温不能向高温传递热量若排出的温度为绝对零度，则效率为零。严格的叙述应该加上孤立系统。热可以完全变成功吗？不可能制造这样一种机器，在一个循环动作后，只是从单一热源吸取热量，使之全部变成功，而不产生其他影响。m从单一热库吸收热量，使之"完全"变成功是可以实现的，但必然有其他影响。在一个循环中，热机吸收的热量只能部分的变成功，而不能完全的变成功。第十二页，共二十五页，编辑于2023年，星期四2、开尔文对第二类永动机的否定：第二类永动机无法实现。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。热源（大海）热机热量功制冷机热量（相对大海）低温热源热量对第二类永动机的思考第二类永动机：能够从单一热源吸收热量，全部用来做功而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机。10C→4000年两种表述等价!内能能自动转化为机械能，但是不能完全。低温不能向高温传递热量不可能制造这样一种机器，在一个循环动作后，只是从单一热源吸取热量，使之全部变成功，而不产生其他影响。第十三页，共二十五页，编辑于2023年，星期四2、开尔文对热机效率的思考：热机的效率不可能为1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。输出功:机械能燃烧热：内能摩擦、散热、尾气排放内能内能内能热机：将内能转化为机械能的机器。内能能自动转化为机械能，但是不能完全。低温不能向高温传递热量若排出的温度为绝对零度，则效率为零。严格的叙述应该加上孤立系统。不可能制造这样一种机器，在一个循环动作后，只是从单一热源吸取热量，使之全部变成功，而不产生其他影响。第十四页，共二十五页，编辑于2023年，星期四两种表述的关系不同的表述共同的本质克劳修斯表述:热量不能自发地从低温物体传到高温物体。热传递过程是不可逆的。即热量可以自发从高温传向低温物体，却不能自发从低温传向高温物质。

共同揭示了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。两种表述等价：可以从其中一种表述推导出另外一种表述。开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。机械能向内能的转化是不可逆的。即机械能可以完全转化为内能，而内能却不能完全转化为机械能。对任何一类宏观自然过程进行方向的说明都可以作为热力学第二定律的表述。例：气体向真空的自由膨胀是不可逆的。第十五页，共二十五页，编辑于2023年，星期四例题分析：1、根据热力学第二定律，下列判断正确的是（）A.电流的能不可能全部变为内能B．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能C．热机中，燃气内能不可能全部变为机械能D．在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传给高温度物体．BCD第十六页，共二十五页，编辑于2023年，星期四2，如图所示文艺复兴时期意大利的达·芬奇造了一个永动机装置。他设计时认为，右边的重球比左边的重球离轮心更远些，在两边不均衡的作用下会使轮子沿箭头方向转动不息()A．这是第一类永动机B．这是第二类永动机C．它不可能成功，因为违反能的转化及守恒定律D．它不可能成功，因为违反热力学第二定律AC达·芬奇重新发现了液体压力的概念，提出了连通器原理。他指出：在连通器内，同一液体的液面高度是相同的，不同液体的液面高度不同，液体的高度与密度成反比。他发现了惯性原理，后来为伽利略的实验所证明。他认为一个抛射体最初是沿倾斜的直线上升，在引力和冲力的混合作用下作曲线位移，最后冲力耗尽，在引力的作用下作垂直下落运动。他的这一发现使亚里士多德的落体学说产生了动摇。他发展了杠杆原理，除推导出作用力与臂长关系外，还算出了速度与臂长的关系。他指出了“永动机”作为能源的不可能性。第十七页，共二十五页，编辑于2023年，星期四3、下列说法正确的是()

A．在自然条件下，热传递的过程是不可逆的B．热量不可能由高温物体传递给低温物体C．气体的扩散过程具有方向性D．只要对内燃机不断进行革新，它可以把燃料燃烧释放的内能全部转化为机械能。AC第十八页，共二十五页，编辑于2023年，星期四4.下列说法中可行的是()

①将地球上所有海水的温度降低0.1℃，将放出内能全部用来做功。②制造一种机器，把物体与地面摩擦所产生的热量全部收集起来再全部加以使用③建造一只可以从海洋中提取热量的船，把热量完全转化为机械能，驱动螺旋桨旋转④制造一种效率为100％的热机 A.①可行B．①④可行C．②④可行D．①②③④都不可行D第十九页，共二十五页，编辑于2023年，星期四5.根据热力学第二定律，可知下列说法中正确的是（）

A．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化B．没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其它的变化的热机是可实现的C．致冷系统能将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气中而不引起其它变化D．不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化AD第二十页，共二十五页，编辑于2023年，星期四6.关于第二类永动机，下列说法中正确的是()

A．它既不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律B．它既违反了热力学第一定律，也违反了热力学第二定律C．它不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律D．它只违反热力学第一定律，不违反热力学第二定律C第二十一页，共二十五页，编辑于2023年，星期四7.根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法中正确的是（）A．我们可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其它变化B．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的C．分子间的作用力总是随分子间的距离增大而减小D．温度升高时，物体中每个分子的运动速率都将增大B第二十二页，共二十五页，编辑于2023年，星期四8.用两种不同的金属丝组成一个回路，触点1插在热水中，触点2插在冷水中，如图所示，电流表指针会发生偏转，这就是温差发电现象。下列有关温差发电现象的说法中，正确的是（）A．该实验符合能量转化守恒定律，但违背了热力学第二定律B．该实验中有部分内能转化为电路的电能C．该实验中热水的温度降低，冷水的温度不变D．该实验中热水的温度降低，冷水的温度升高康铜丝铜丝BD第二十三页，共二十五页，编辑于2023年，星期四第二十四页，共二十五页，编辑于2023年，星期四 [例证2]