热力学第二定律

热力学第二定律，问题是：我们一开始就知道，当一个物体的温度上升时，我们必须吸收热量。当物体的温度降低时，热量释放出来。热量公式Q=cmt，这是一个有趣的问题：地球上有很多海水，其总质量约为1.41018吨，如果海水温度降低0.1摄氏度，会释放多少焦耳的热量？海水的比热容为4.2103焦耳/(千克)，释放出5.81023焦耳的热量，相当于1800万座核电站的年发电量。热量从高温物体“自发”转移到低温物体，这意味着没有外部影响或帮助。有没有可能热量会自发地从低温物体转移到高温物体，使低温物体的温度越来越低，高温物体的温度越来越高？冰箱里的温度比外面低。为什么制冷系统能够持续地将冰箱内部的热量传递给外部空气？这是因为冰箱消耗电能并对制冷系统做出贡献。一旦切断电源，冰箱就无法将内部热量传递给外部空气。相反，外界热量会自发地传递给冰箱，导致其温度逐渐升高。某些变化有自动发生的趋势。一旦它们发生，它们可以在没有外力的情况下自动发生。这种变化被称为自发变化。自发变化的共同特征不可逆性自发变化的任何逆过程都不能自动进行。储存的食物、大气、冰箱制冷系统、工作：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，要将热量从低温物体传递到高温物体，必须有外部的影响和帮助，即必须通过外部的工作来完成。导热方向：当两个不同温度的物体接触时，热量会自发地从高温物体向低温物体传递；为了实现相反的过程，我们必须依靠外界的帮助，从而产生其他影响或引起其他变化。结论：热力学第二定律的陈述：热不能自发地从低温物体转移到高温物体。这是克劳修斯对热力学第二定律的陈述。克劳修斯对热力学第二定律的陈述实质上是传热过程是不可逆的。根据热传递的方向，水平面上的物体最终会停止，因为它克服了摩擦做功。在这个过程中，物体的动能转化为内能，从而提高物体和地面的温度。嘿。冷却，我们能看到这样一种现象：一个放置在水平地面上的物体，通过降低温度，可以自发地将内能转化为动能，使物体运动。(与能量守恒相反)2。热机是一种将什么能量转换成什么能量的装置。(热机是一种将内部能量转化为机械能的装置)。3.热机的效率能达到100%吗？(热机的效率不能达到100%)。以内燃机为例。气缸中的气体在燃烧时产生热Q1，推动活塞做功，然后排出废气。同时，Q2的热量消散到大气中。根据能量守恒定律，Q1=Q2。我们称热机的功W与它从热源吸收的热Q1的比值为热机的效率，用表示，=W/Q1，事实上，热机不能将所有获得的内能转化为机械能。热机必须有热源和冷凝器。热机工作时，总是向冷凝器散热。不可避免地，Q2的一些热量必须被工作物质带走。因此，有Q1W。因此，热机的效率不能达到100%，汽车上汽油的机械效率只有20% 30%，而汽轮机的效率相对较高，只有60%。即使是理想的热机也没有摩擦，没有像空气泄漏这样的能量损失，并且它不能将100%的吸收热量转化为机械能，其中一些必须分配给冷凝器。热量转化为功的过程也是不可逆的和定向的。机械能和内能的转换过程是可怕的从单个散热器吸收热量并在没有任何其他影响的情况下使其完全成功是不可能的。热力学第二定律的开尔文表达式(机械能和内能的转换具有方向性)。第二类永动机：人们称之为热力发动机，它可以从想象中的单一热源吸收热量，并在不引起其他变化的情况下工作。第二种永动机不能制造，法律的两种表达方式，这两个表达式是等价的。另一个表达式可以从一个表达式派生而来。这两个表达式都被称为热力学第二定律的含义。1)它指明了大量分子参与的宏观过程的方向，这是一个独立于热力学第一定律的重要自然规律。2)对生活实践有指导作用，热力学第二定律揭示了大量分子参与的宏观过程的方向。(涉及自然界热现象的宏观过程是方向性的)。无论如何表达，热力学第二定律的本质在于揭示所有与热现象相关的实际宏观过程都是不可逆的。违背热力学第一定律的过程不可能发生。并非所有不违反热力学第一定律的过程都能发生。自然过程是在一定的方向上进行的。扩散现象是定向的，气体向真实空气的绝热自由膨胀过程是不可逆的，能量转换是定向的。功和热可以自动进行(如摩擦生热和焦耳实验)，热功不能自动进行(焦耳实验中，水温不可能自动降低并推动叶片提升重量)。它们是无法制造的，第一种永动机的假设违反了能量守恒定律。尽管第二种永动机的假设并不违反能量守恒定律，但它违反了与热现象相关的宏观过程具有方向性的自然规律。热力学第一定律和热力学第二定律、热力学第一定律和热力学第二定律是热力学知识的理论基础。前者对自然过程没有限制，只指出在任何热力学过程中都不会有能量的增加或损失，并反映了一个物体内能的变化与热和功之间的定量关系。后者是解决哪些过程可以自发发生，哪些过程必须借助外部条件来进行。根据热力学第二定律，下列判断是正确的：a .电流的能量不能完全转化为内能；b .在热力发电机中，气体的内能不能完全转化为电能；c .在热力发动机中，气体的内能不能完全转化为机械能；d .在热传导中，热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。所有与热现象相关的宏观过程都具有方向性。电流的能量可以完全转化为内能(由电流热效应中的焦耳定律可知)，而内能不能完全转化为电流能量。机械能可以完全转化为内能，而内能不能完全转化为机械能。在热传导中，热量只能自发地从高温物体转移到低温物体，而不能从低温物体转移到高温物体，因此选项B、C和D是正确的。例2。如图所示，意大利文艺复兴时期的列奥纳多达芬奇制造了一种永动机。在他的设计中，他认为右边的重球比左边的重球离车轮中心更远，在两边不平衡的作用下，车轮将继续沿箭头a的方向旋转。这是第一种永动机b。这是第二种永动机c。它不能成功，因为它违反了能量转换和守恒定律d。它不能成功，因为它违反了热力学第二定律，交流，例3。下面的陈述是正确的在自然条件下，热传递的过程是不可逆的。热量不能从高温物体传递到低温物体。气体的扩散过程具有方向性。所有形式的能量转换都没有方向性。以下陈述中可行的是(1)将地球上所有海水的温度降低0.1 ,以释放大量内部能量供人类使用(2)制造机器。收集物体和地面摩擦产生的所有热量，然后利用它；(3)建造一艘能够从海洋中提取热量，将热量转化为机械能，并驱动螺旋桨旋转的船只；(4)建立一个100%效率的热机a.1)可行b.1. (4)可行c.2. (4)可行d.1. (2) (3) (4)不可行，d，不可能从单一热源吸收热量，并在不引起其他变化的情况下将其全部用于工作。没有冷凝器，只有一个热源可以利用从一个热源吸收的所有热量做功。不引起其他变化的热机是可以实现的。制冷系统可以将冰箱中的热量传递给室外温度较高的空气，而不会引起其他变化。在不引起其他变化的情况下，将热量从低温物体传递到高温物体是不可能的。广告，例6。关于第二种永动机，下面的陈述是正确的。它既不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律。它也违反了热力学第二定律。它不违反热力学第一定律，只违反了热力学第二定律。示例7。根据热力学定律和分子运动理论，我们知