高中物理 10.4 热力学第二定律8课件 人教版选修33.ppt

热力学第二定律 教学要求 了解热超导过程的方向性 了解什么是第二类永动机 为什么第二类永动机不可能制成 知道热力学第二定律的两种不同表述及物理实质 了解什么是能量耗散 学习重点 热力学第二定律的两种不同表述及物理实质 请回答 热力学第一定律的文字叙述和数学表达式 复习提问 内容 外界对物体所做的功w加上物体从外界吸收的热量q等于物体内能的变化 u 数学表达式 u w q 2 请回答 能量守恒定律的文字叙述 内容 能量既不会凭空产生 也不会凭空消失 它只能从一种形式转化为别的形式 或者从一个物体转移到别的物体 在转化或转移的过程中其总量不变 设问 地球上有大量的海水 它的总量约为1 4 1018t 只要这些海水的温度降低0 1 就能放出5 8 1023j的热量 这相当于1800万个功率为100万千瓦的核电站一年的发电量 为什么人们利用这种 新能源 呢 回答 热超导的方向性 指没有任何外界的影响或者帮助 1 现象 热量会自发地从高温物体传给低温物体 不会自发地从低温物体传给高温物体 3 归纳总结 分析 致冷系统把冰箱内的热量传给外界的空气 这是因为电冰箱消耗电能 对致冷系统做了功 这种热量传递不是自发的 而是受到了外界的影响或是说帮助 热传导的过程是有方向性的 归纳总结 第二类永动机 1 现象 运动的物体由于克服摩擦力做功 这个过程中 物体的动能转化成为内能 使物体和地面的温度升高 2 有人设想 发明一种热机 用它把物体和地面所产生的热量都吸收过来 将内能全部转化为动能 使因摩擦停止的物体重新运动起来 而不引起其他变化 简单分析 自然界中没有这样的现象 一个放在水平地面上的物体 靠降低温度 可以把内能自发地转化成为动能 使这个物体运动起来 虽然这种设想并不违背能量守恒定律 但是我们却不能制出这种热机 分析 3 热机 1 热机的效率 w q1 w w q2 1 2 热机不能把它得到的全部内能转化为机械能 4 第二永类动机 从单一热源吸收热量 全部用来做功而不引起其它变化的热机 此类热机不可能制成 5 结论 第二永类动机不可能制成表示机械能和内能的转化过程具有方向性 尽管机械能可以全部转化成内能 内能却不能全部转化成机械能 同时不引起其它变化 热力学第二定律 物理过程具有方法性定律内容热力学第二定律揭示了大量分子参与的客观过程的方向性 局限性 热力学第二定律不适用于少量分子 也不能把它推广到无限的宇宙 举例 混合气体不能自发分开气体不能自发散开形成真空热超导具有方向性 定律内容 两种表述 克劳修斯表述 1850年 不可能使热量自发地从低温物体传递到高温物体 而不引起其他变化 热量不能自发地从低温物体传递到高温物体 开尔文表述 1851年 不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功 而不引起其他变化 或者说第二永类动机不可能制成 热量不能完全变成功 功可完全变成内能 两种表述是等价的 设问回答 因为不可能从海水中吸取热量来做功 而而不引起其他变化 设问 能量耗散 学生阅读 归纳 能量耗散从能量转化的角度反映出自然中的客观过程的方向性 知识小结 热超导过程的方向性 第二类永动