4　热力学第二定律 (9).ppt

高中物理新人教版选修 2系列课件 第四节 热力学第二定律 第二章 能量的守恒与耗散 教学目标 知识与能力 1 了解某些热学过程的方向性 2 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 3 了解热力学第二定律的两种表述 理解热力学第二定律的物理实质 4 知道什么是能量耗散 5 知道什么是热力学第三定律 教学重点 1 热力学第二定律的实质 定律的两种不同表述 2 知道什么是第二类永动机 以及它不能制成的原因教学难点 热力学第二定律的物理实质教具 扩散装置 地球上有大量的海水 它的总质量约为1 4 1018t 只要这些海水的温度降低0 10C 就能放出5 8 1023J的热量 这相当于1800万个核电站一年的发电量 将一块烧红的铁块投入冷水中 会发生什么现象 铁块的温度降低 水的温度升高 最终两者温度相同 将烧红的铁块投入水中 结果铁块温度更高 水的温度更低 电冰箱的内部温度比外部温度低 为什么致冷系统还能不断地把箱内热量传给外界的空气 因为电冰箱消耗了电能 对制冷系统做了功 一旦切断电源 电冰箱就不能把其内部的热量传给外界的空气了 相反 外界的热量会自发地传给电冰箱 使其温度逐渐升高 贮藏的食品 大气 电冰箱制冷系统 做功 热传导的过程是有方向性的 这个过程可以向一个方向自发地进行 但是向相反的方向却不能自发地进行 要实现相反方向的过程 必须借助外界的帮助 因而产生其它影响或引起其它变化 热传导的方向性 一个在水平地面上的物体 由于克服摩擦力做功 最后要停下来 在这个过程中 物体的动能转化成为内能 使物体和地面的温度升高 降温 我们能不能看到这样的现象 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为动能 使这个物体运动起来 有人提出这样一种设想 发明一种热机 用它把物体与地面摩擦所生的热量都吸收过来并对物体做功 将内能全部转化为动能 使因摩擦停止运动的物体在地面上重新运动起来 而不引起其它变化 热机是一种把内能转化为机械能的装置 气缸中的气体得到燃料燃烧时产生的热量Q1推动活塞做功W排出废气 同时把热量Q2散发到大气中 Q1 W Q2热机效率 W Q1 热源 冷凝器 热机 做功 机械能和内能的转化过程具有方向性 机械能内能 机械能内能 打开阀门 容器A中的气体会自发地向容器B中膨胀 最后两容器都充满气体 打开阀门 容器B中的气体能否自发地流入容器A 使B中成为真空 第二类永动机 冷凝器 不可能使热量由低温物体传递到高温物体 而不引起其它变化 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 热力学第二定律 1 按热传递的方向性来表述 2 是按机械能与内能转化过程的方向来表述 两种表述的实质 能量耗散 自然界中的宏观过程具有方向性 能量耗散从能量转化的角度反映出这种方向性 水流的机械能转变成了内能 这些内能最终流散到周围的环境中 我们没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用 这种现象叫做能量的耗散 电能在灯泡中转变成光能 光被墙壁吸收后变成周围环境的内能 能否把这些内能收集起来重新利用 能否把这些散失的能量重新收集到火炉中再次用来取暖 宇宙中存在着温度的下限 273 150C 以这个下限为起点的温度叫热力学温度 用T表示 单位是开尔文 符号是K T t 273 15K 一些实际的温度值 热力学零度不可达到