10.4 热力学第二定律

1、10.4 热力学第二定律热力学第二定律 物理组物理组 侯亚丽侯亚丽 physic 知识回顾： 1 1、热力学第一定律、热力学第一定律 2 2、能量守恒定律、能量守恒定律 physic 思考思考 根据根据热力学第一定律：热力学第一定律： 在一切热力学过程中能量必须守恒。在一切热力学过程中能量必须守恒。 满足能量守恒的过程是否都能满足能量守恒的过程是否都能发生发生呢？呢？ 视频视频 physic 陈述性知识：陈述性知识： 一一： physic 自发过程自发过程 v天然过程天然过程 生命生命 化学反应之方向性化学反应之方向性 “ “黄河之水天上来，黄河之水天上来， 奔流到海不复回。奔流到海不复回。”

2、（自然）（自然） “ “君不见高堂明镜悲白发，君不见高堂明镜悲白发， 朝如青丝暮成雪朝如青丝暮成雪” ” （生命）（生命） “欲死灰之复燃，艰乎为力欲死灰之复燃，艰乎为力 ” ”（化学反应）（化学反应） physic physic 1）热机：是一种把）热机：是一种把内能内能转化为转化为机械能机械能的装置。的装置。 原理：燃料燃烧产生热量原理：燃料燃烧产生热量 Q1（高温热库）（高温热库） 推动活塞对外做功推动活塞对外做功 W 排出废气向外界（低温热库）放热排出废气向外界（低温热库）放热Q2 高温热库高温热库 低温热库低温热库 Q1 Q2 对外做功对外做功热机 W 陈述性知识陈述性知识 （二）机

3、械能与内能转化的方向性（二）机械能与内能转化的方向性 2） 工质：蒸汽机中的水蒸气、汽油燃烧后工质：蒸汽机中的水蒸气、汽油燃烧后 在内燃机气缸中形成的高温气体、在内燃机气缸中形成的高温气体、 火箭喷出的炽热燃气，都是工作物质，火箭喷出的炽热燃气，都是工作物质， 简称工质简称工质. physic 教学目标 v1.了解热传导过程的方向性。了解热传导过程的方向性。 v2.知道热力学第二定律的两种不同的表述，知道热力学第二定律的两种不同的表述， 以及这两种表述的物理实质。以及这两种表述的物理实质。 v3.知道什么是第二类永动机，理解第二类知道什么是第二类永动机，理解第二类 永动机不可能制成。永动机不可

4、能制成。 physic 思考与讨论：思考与讨论：P58一一. .自然过程的方向自然过程的方向 结论：无数事实告诉我们：凡是实际的过结论：无数事实告诉我们：凡是实际的过 程，只要涉及热现象，如热传递、气体的程，只要涉及热现象，如热传递、气体的 膨胀、扩散、有摩擦的机械运动膨胀、扩散、有摩擦的机械运动都有都有 特定方向。也就是说，一切与热现象有关特定方向。也就是说，一切与热现象有关 的宏观自然过程都是不可逆的。的宏观自然过程都是不可逆的。 physic 热力学第二定律热力学第二定律 physic v1.两种表述是等价的两种表述是等价的 可以从一种表述导出另一种表述，两种表述都可以从一种表述导出另一

5、种表述，两种表述都 称为热力学第二定律称为热力学第二定律 v2.热力学第二定律的意义热力学第二定律的意义 提示了有大量分子参与的宏观过程的方向性，提示了有大量分子参与的宏观过程的方向性， 是独立于热力学第一定律的一个重要自然规是独立于热力学第一定律的一个重要自然规 律律 对热力学第二定律的理解对热力学第二定律的理解 physic 电冰箱的内部温电冰箱的内部温 度比外部温度低，为度比外部温度低，为 什么致冷系统还能不什么致冷系统还能不 断地把箱内热量传给断地把箱内热量传给 外界的空气？外界的空气？ 电冰箱工作时违反热力学第二定律吗？电冰箱工作时违反热力学第二定律吗？ physic 因为电冰箱消耗

6、了电因为电冰箱消耗了电 能，对制冷系统做了功，能，对制冷系统做了功， 一旦切断电源，电冰箱一旦切断电源，电冰箱 就不能把其内部的热量就不能把其内部的热量 传给外界的空气了相传给外界的空气了相 反，外界的热量会自发反，外界的热量会自发 地传给电冰箱，使其温地传给电冰箱，使其温 度逐渐升高度逐渐升高 贮藏的贮藏的 食品食品 大气大气 电冰箱制电冰箱制 冷系统冷系统 physic 热机：是一种把热机：是一种把内能内能转化为转化为机械能机械能的装置。的装置。(汽油机、柴油机、汽油机、柴油机、 蒸汽轮机、喷气发动机等）蒸汽轮机、喷气发动机等） 原理：燃料燃烧产生热量原理：燃料燃烧产生热量 Q1（高温热（

7、高温热库库）燃料中化学能燃料中化学能 转化为工作物质的内能。转化为工作物质的内能。 推动活塞对外做功推动活塞对外做功 W工作物质内能变成机械能工作物质内能变成机械能 排出废气向外界（低温热排出废气向外界（低温热库库）放热）放热 Q2 机械能与内能转化的方向性的进一步讨论机械能与内能转化的方向性的进一步讨论 热机能流图热机能流图 燃料产生燃料产生 的热量的热量Q 输出机输出机 械功械功W 漏气热损漏气热损 散热热损散热热损 摩擦热损摩擦热损 physic 效率：由能量守恒定律知道效率：由能量守恒定律知道 Q1 = W +Q2 热机的效率热机的效率 1 Q W 高温热库高温热库 低温热库低温热库

8、Q1 Q2 对外做功对外做功热机热机 W 热机的效率小于热机的效率小于 100%，就不可能，就不可能 把从高温热源吸把从高温热源吸 收的热量全部转收的热量全部转 化为机械能，总化为机械能，总 有一部分热量散有一部分热量散 发到冷凝器或大发到冷凝器或大 气中。气中。 机械能与内能转化的方向性的进一步讨论机械能与内能转化的方向性的进一步讨论 热机工作时的能流分配热机工作时的能流分配 physic 第二类永动机第二类永动机 v1.第二类永动机：人们把想象中能够从单一热源吸第二类永动机：人们把想象中能够从单一热源吸 收热量，全部用来做功而不引起其他变化的热机叫收热量，全部用来做功而不引起其他变化的热机

9、叫 做第二类永动机。做第二类永动机。 v2.第二类永动机不可能制成！表示机械能和内能的第二类永动机不可能制成！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为转化过程具有方向性尽管机械能可以全部转化为 内能，内能却不能全部转化成机械能，同时不引起内能，内能却不能全部转化成机械能，同时不引起 其他变化其他变化 v3.第一类永动机和第二类永动机第一类永动机和第二类永动机 它们都不可能制成，第一类永动机的设想违反了能它们都不可能制成，第一类永动机的设想违反了能 量守恒定律；第二类永动机的设想虽不违反能量守量守恒定律；第二类永动机的设想虽不违反能量守 恒定律，但违背了跟热现象相联系的宏观

10、自然过程恒定律，但违背了跟热现象相联系的宏观自然过程 具有方向性的规律（热力学第二定律）。具有方向性的规律（热力学第二定律）。 热力学第二定律的一种表述就是：热力学第二定律的一种表述就是： 第二类永动机不可能制成。第二类永动机不可能制成。 physic 1.1.下列关于能量转化的说法中，正确的是下列关于能量转化的说法中，正确的是 （ ） vA.机械能可以转化为内能，但内能不能转化机械能可以转化为内能，但内能不能转化 为机械能为机械能 vB.机械能可以转化为内能，内能也能转化为机械能可以转化为内能，内能也能转化为 机械能机械能 vC.机械能不可以转化为内能，但内能可以转机械能不可以转化为内能，但

11、内能可以转 化为机械能化为机械能 vD.机械能可以转化为内能，但内能不能全部机械能可以转化为内能，但内能不能全部 转化为机械能，同时不引起其他变化转化为机械能，同时不引起其他变化 BD physic 2.2.关于第二类永动机，下列说法正确的关于第二类永动机，下列说法正确的 是是 （ ） vA.它既不违反热力学第一定律，也不违反热它既不违反热力学第一定律，也不违反热 力学第二定律力学第二定律 vB.它既违反了热力学第一定律，也违反了热它既违反了热力学第一定律，也违反了热 力学第二定律力学第二定律 vC.它不违反热力学第一定律，只违反热力学它不违反热力学第一定律，只违反热力学 第二定律第二定律 v

12、D.它只违反热力学第一定律，不违反热力学它只违反热力学第一定律，不违反热力学 第二定律第二定律 C physic 3.3.下列关于热机的说法中，正确的是下列关于热机的说法中，正确的是 （ ） vA.热机是把内能转化成机械能的装置热机是把内能转化成机械能的装置 vB热机是把机械能转化为内能的装置热机是把机械能转化为内能的装置. vC.只要对内燃机不断进行革新，它可以把气只要对内燃机不断进行革新，它可以把气 体的内能全部转化为机械能体的内能全部转化为机械能 vD.即使没有漏气，也没有摩擦等能量损失，即使没有漏气，也没有摩擦等能量损失， 内燃机也不能把内能全部转化为机械能内燃机也不能把内能全部转化为机械能 AD physic 4.4.下列说法中正确的是（下列说法