物理 第二章 第四节 热力学第二定律精品课件 新人教版选修12.ppt

第四节热力学第二定律 第二章能量的守恒与耗散 目标导航1 了解热传导过程的方向性 2 知道第二类永动机不可制成 3 了解热力学第二定律的两种不同的表述以及这两种表述的实质 4 能根据热传导的方向性和热力学第二定律分析判断生产生活中的热现象发生的原因 一 自然过程的方向性自然界里的一切变化过程都有 即朝某些方向的变化是可以 发生的 相反方向的变化却受到限制 例如 燃烧 扩散现象 山石滚落 风化 热传递和气体向真空中自由膨胀等 方向性 自发 w q2 2 第二类永动机 仅从 热库吸热 同时不间断地做功的永动机 即效率100 的热机 第二类永动机不可能制成 这表明机械能和内能的转化过程具有 性 机械能可以全部转化成内能 内能却不能 转化成机械能 而不引起其他变化 单一 方向 全部 低温 高温 变化 单一热源 做功 方向性 想一想自然界中 所有宏观的自发过程都具有单向性 这个观点对吗 试举例说明 1 定义从单一热源吸收热量并把它全部用来做功 而不引起其他变化 把它得到的内能全部转化为机械能 热机的效率达到100 这种想象中的热机称为第二类永动机 2 第二类永动机不可能制成虽然第二类永动机不违反能量守恒定律 大量的事实证明 在任何情况下 热机都不可能只有一个热源 热机要不断地把吸取的热量变为有用的功 就不可避免地将一部分热量传给低温热源 很显然 如果第二类永动机能制成 第二类永动机不可能制成 是因为 a 违背了能量守恒定律b 热量总是从高温物体传递到低温物体c 机械能不能全部转化为内能d 内能不能全部转化为机械能 同时不引起其他变化 精讲精析 第二类永动机的设想并不违背能量守恒定律 但却违背了涉及热现象的能量转化过程是有方向性的规律 故选项a错 在引起其他变化的情况下 热量也可由低温物体非自发地传递到高温物体 选项b错 机械能可以全部转化为内能 如物体克服摩擦力做功的过程 故选项c错 显然选项d为正确的表述 答案 d 方法总结 第一类永动机违反能量守恒定律 第二类永动机不违反能量守恒定律 但是违反热力学第二定律 变式训练1 下列说法中正确的有 a 第二类永动机和第一类永动机一样 都违背了能量守恒定律b 第二类永动机违背了能量转化的方向性 c 自然界中的能量是守恒的 所以不用节约能源d 自然界中的能量尽管是守恒的 但有的能量便于利用 有的不便于利用 故要节约能源答案 bd 2 不产生其他影响 的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成 对周围环境不产生热力学方面的影响 如吸热 放热 做功等 2 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宏观过程的方向性 进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性 3 热力学过程方向性实例 根据热力学第二定律分析 下列说法中正确的是 a 热量能够从高温物体传到低温物体 但不能从低温物体传到高温物体b 热量能够从高温物体传到低温物体 也可以从低温物体传到高温物体 c 机械能可以全部转化为内能 但变化的内能不可以全部转化为机械能d 机械能可以全部转化为内能 变化的内能也可以全部转化为机械能 机械能可以全部转化为内能 如一个运动物体克服摩擦力做功而最终停止运动时 机械能全部转化为内能 不管在什么条件下 变化的内能不可能全部转化为机械能 利用能量耗散原理即可说明 故c对 d错 答案 bc 变式训练2 根据热力学第二定律 下列判断正确的有 a 热机中燃气的内能不可能全部转化成机械能b 电流的能不可能全部转化成内能 c 在火力发电机中 燃气的内能不可能全部转化成电能d 在热传导中 热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体 解析 选acd 任何一台热机 它的工作物质获得热量并对外做功之后 一定会将剩余的热量排向冷凝器 所以热机不可能把它吸收的热量全