新课标人教高中物理选修33课件10.4热力学第二定律

1、第十章 热力学定律,第4节 热力学第二定律,热传递,热量会自发地从高温物体传给低温物体,从而使低温物体升温， 高温物体温度降低.,电冰箱消耗电能，对制冷系统做功，致冷系统不断地把箱内热量传给外界的空气，从而保持冰箱内部的温度比外部的低.,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.,热传导具有方向性,空气与溴气的扩散,气体扩散具有方向性,气体扩散具有方向性,动画：气体向真空扩散,一辆汽车在水平地面上滑行，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

2、内能，使物体和地面的温度升高.,我们能不能看到这样的现象：一辆汽车靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使汽车运动起来,机械能和内能的转化过程具有方向性,一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的.,在物理学中，反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律（second law of thermodynamics).,共同特征：,热力学第二定律的克劳修斯表述： 热量不能自发地从低温物体传到高温 物体.,一、热力学第二定律的一种表述,(1)克劳修斯表述中强调了“在不引起其它的变化的条件下，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体.” (2)如果允许“其它变化”，例如利用致冷机做功，热量可以从

3、低温物体传到高温物体上，而致冷机做功就属于“其它变化”.,(3)如果设想克劳修斯表述不成立，即在无任何外界做功的情况下，热量就能从低温热源传向高温热源.按此设想就可制成一种无功致冷机，如图所示，它无需消耗功就能致冷.克劳修斯表述否定了这种可能性.,说明：,1下列说法中，正确的是() A一切形式的能量间的相互转化都具有方向性 B热量不可能由低温物体传给高温物体C气体的扩散过程具有方向性 D一切形式的能量间的相互转化都不具有可逆性,热力学第二定律反映的所有与热现象有关的宏观过程都具有方向性,在产生其他影响的情况下,热量可以从低温物体传给高温物体.例如冰箱,C,例题,热机,二、热力学第二定律的另一种

4、表述,热机效率=W/Q1100%,Q1=W+Q2,热源,冷凝器,热机,做功W,不可能从单一热库吸收，使之完全变成功，而不产生其他影响.,热力学第二定律的开尔文表述：,冷凝器,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.,热力学第二定律的开尔文表述又可以表述为：第二类永动机是不可能制成的.,第二类永动机,1在热力学第二定律的表述中，“自发地”、“不产生其他影响”的涵义 (1)“自发地”是指热量从高温物体“自发地”传给低温物体的方向性.在传递过程中不会对其他物体产生影响或借助其他物体提供能量等. (2)“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产

5、生热力学方面的影响.如吸热、放热、做功等.,说明,开尔文表述实质说明功变热过程的不可逆性，克劳修斯表述则说明热传导过程的不可逆性，两种表述是等价的,可用反证法证明,违背开尔文表述一定违背克劳修斯表述,Q1热机从T1吸热 A 热机输出功 Q2热机从T2吸热Q1+Q2致冷机向T1放热,如果开尔文表述不成立，可制成一个单热源热机，将它同另一个制冷机组成复合机，如图所示，其总效果相当于一个无功致冷机，于是克劳修斯表述也就不成立.,2热力学第二定律两种表述的比较,违背克劳修斯表述一定违背开尔文表述,开尔文表述实质说明功变热过程的不可逆性，克劳修斯表述则说明热传导过程的不可逆性，两种表述是等价的,可用反证

6、法证明.,如果克劳修斯表述不成立，则可制成一个无功致冷机，将它同另一个热机组成复合机，如图所示，就可使复合机成为一单热源热机，即开尔文表述也不成立.,3热力学第二定律的实质 热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性. 4与热力学第一定律的关系 热力学第一定律是和热现象有关的物理过程中能量守恒的特殊表达形式，说明功及热量与内能改变的定量关系，而第二定律指出了能量转化与守恒能否实现的条件和过程进行的方向，指出了一切变化过程的自然发展方向不可逆，除非靠外界影响.所以二者相互独立，又相互补充.,2根据热力学第二定律，可

7、知下列说法中正确的有 () A热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体 B热量能够从高温物体传到低温物体，也可能从低温物体传到高温物体 C机械能可以全部转化为热能，但热能不可能全部转化为机械能 D机械能可以全部转化为热能，热能也可能全部转化为机械能,例题,当外界对系统做功时，可以使系统从低温物体吸取热量传到高温物体上去，如冰箱和空调,机械能可以全部转化为热能.外界条件发生变化时，热能也可以全部转化为机械能；如在等温膨胀过程中，系统吸收的热量全部转化为对外界做的功.,BD,练一练,1.下列说法正确的是() A机械能全部变成内能是不可能的 B第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式 C根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体 D从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的,机械能可通过克服摩擦全部转化为内能,第二类永动机没有违背能量守恒定律，而是违背了热力学第二定律,在产生其他影响的情况下，热量可以从低温物体传给高 温物体.,在产生其他影响的情况下，可以从单一热源吸收热量全部变成功,D,练一练,2.根据热力学第二定律，下列判断正确的( ) A热机中燃气的内能不可能全部变成机械能 B电流的能不可能全部变成内能 C在火力