4　热力学第二定律

1、4热力学第二定律,一、热传导的方向性 凡是涉及热现象的实际过程都具有 的方向性，如热传递、气体膨胀、扩散、摩擦生热等过程均可以 地朝某个方向进行而相反的过程，即使不违背能量守恒定律，我们也从未见到它们自发地进行即一切与热现象有关的宏观自然过程都是 的,特定,自发,不可逆,二、热力学第二定律的表述 1克劳修斯表述：德国物理学家克劳修斯在1850年提出：热量不能自发地从 物体传到 物体阐述的是热传递的_ 2开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之 ，而不产生其他影响该表述阐述了机械能与内能转化的 3其他表述 (1)一切宏观自然过程的进行都具有 (2)气体向真空的自由膨胀是 的,低温,高温,方向性

2、,完全变成功,方向性,方向性,不可逆,思考热传导的方向性能否简单理解为“热量不会从低温物体传给高温物体”？ 提示：不能“自发地”是指没有第三者影响，例如空调、冰箱等制冷机就是把热量从低温物体传到了高温物体，但是也产生了其他影响，即外界做了功,三、热机 1热机工作的两个阶段 (1)第一个阶段是 燃料，把燃料中的 变成工作物质的内能 (2)第二个阶段是工作物质对外 ，把自己的内能变成_ 2热机的效率：热机输出的 与燃料产生的 的比值用公式表示为_.,燃烧,化学能,做功,机械能,机械功W,热量Q,知识探究 1单一热库：指温度均匀并且恒定不变的系统若一系统各部分温度不相同或者温度不稳定，则构成机器的工

3、作物质可以在不同温度的两部分之间工作，从而可以对外做功据报道，有些国家已在研究利用海水上下温度不同来发电,对热力学第二定律的理解,2其他影响：指除了从单一热库吸收的热量，以及所做的功以外的其他一切影响；或者除了从低温物体吸收热量、高温物体得到热量外，其他一切影响和变化不是不能从单一热库吸收热量而对外做功，而是这样做功的过程中，一定伴随着其他变化或影响同样，也不是热量不能从低温物体传到高温物体，而是指不产生其他影响的自发热传递是不可能的 3关于“不可能”：实际上热机或制冷机系统循环终了时，除了从单一热库吸收热量对外做功，以及热量从低温热库传到高温热库以外，过程所产生的其他一切影响，不论用任何曲折

4、复杂的办法都不可能加以消除,4适用条件：只能适用于由很大数目分子所构成的系统及有限范围内的宏观过程，而不适用于少量的微观体系，也不能把它扩展到无限的宇宙 5两种表述是等价的：两种表述都揭示了热现象宏观过程的方向性两种表述可以相互推导 如果克劳修斯表述不成立，则开尔文表述也不成立,例1随着世界经济的快速发展，能源短缺问题日显突出，近期油价不断攀升，已对各国人民的日常生活造成了各种影响，如排长队等待加油的情景已经多次在世界各地发生，能源成为困扰世界经济发展的重大难题之一下列有关能量转化的说法错误的是() A不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他的变化 B只要对内燃机不断改进，就可

5、以把内燃机得到的全部内能转化为机械能 C满足能量守恒定律的物理过程都能自发的进行 D外界对物体做功，物体的内能必然增加,思路点拨解答该题应把握以下两点： (1)所研究的过程是否与热现象有关 (2)热力学第二定律的几种表述 解析由热力学第二定律的开尔文表述可知A对；热机效率总低于100%，B错；满足能量守恒定律的物理过程未必能自发进行，任何过程一定满足热力学第二定律，C错；由热力学第一定律UWQ可知，W0，U不一定大于0，即内能不一定增加，D错 答案BCD 规律总结热力学第二定律的实质理解的关键在于“自发”和“不产生其他影响”,跟踪演练 1下列说法正确的是() A热力学第二定律是一个统计规律 B

6、反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律 C不违背能量守恒定律的宏观过程都能发生 D一切与热现象有关的宏观自然过程都具有方向性 解析：由热力学第二定律知热现象的宏观过程有方向性，虽不违背能量守恒，但有些过程不可逆，热力学第二定律是一个统计规律 答案：ABD,知识探究 1热力学第二定律与热力学第一定律的比较,热力学第一定律与热力学第二定律的比较,2.两类永动机的比较,例2关于两类永动机和热力学两大定律，下列说法正确的是() A第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律 B第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律 C由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内

7、能，但同时做功和热传递一定会改变内能 D由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热库吸收热量，完全变成功也是可能的,思路点拨掌握两类永动机的概念以及深刻理解热力学两大定律是解答本题的关键 解析第一类永动机违反了能量守恒定律，第二类永动机违反了热力学第二定律，A、B错；由热力学第一定律可知W0，Q0，但UWQ可以等于0，C错；由热力学第二定律可知D中现象是可能的，但不引起其他变化是不可能的，D对 答案D,规律总结(1)热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的一种表述形式，是从能的角度揭示不同物质运动形式相互转化的可能性告诫人们：第一类永动机不可能制成 (2)热力学第二定律揭示

8、了大量分子参与的宏观自然过程的方向性如机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能而不引起其他变化，进一步揭示了各种物质过程及其运动形式的转化过程都具有方向性,跟踪演练 2关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是() A热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互矛盾的 B内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾 C两条定律都是有关能量转化的规律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别 D其实，能量守恒定律已包含了热力学第一定律和热力学第二定律,解析：热力学第一定律是能量守恒在热现象中的体现，而热力学第二定律则指出内能和其他形式能发生转化的方向性，二者并不矛盾，选项A、C、D错误，B正确 答案：B,易错辨析对热力学第二定律的理解 范例在研究性学习的过程中，同学们提出了以下四个活动方案，哪些从理论上讲是可行的() A改进热机的生产工艺，总有一天热机的效率可以达到100% B发明一种制冷设备，使温度降至绝对零度 C汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发地分离，既清洁了空气，又变废为宝 D将房屋顶盖上太阳能板，