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1、第十章第十章 热力学定律热力学定律10.4 热力学第二定律热力学第二定律 一一滴红色颜料滴进一杯清水中扩散，整杯水将均匀地变红。从系统的滴红色颜料滴进一杯清水中扩散，整杯水将均匀地变红。从系统的角度来看，扩散之前是一种状态，扩散后是另一种状态。那么，水中扩散角度来看，扩散之前是一种状态，扩散后是另一种状态。那么，水中扩散后的颜料能否自发地重新聚集在一起，而其余部分又变成清水？后的颜料能否自发地重新聚集在一起，而其余部分又变成清水？新课导入想一想想一想：大家大家是否发现一些事件的发展过程具有方向性、不可逆性是否发现一些事件的发展过程具有方向性、不可逆性?覆水难收覆水难收水往低处流水往低处流 问题
2、：问题：将将一块烧红的铁块投入冷水中，会发生什么现象？一块烧红的铁块投入冷水中，会发生什么现象？铁块铁块的温度降低，水的温度升高，最终两者温度相同的温度降低，水的温度升高，最终两者温度相同思考：思考：将将烧红的铁块投入水中，结果会不会铁块烧红的铁块投入水中，结果会不会铁块温度更高温度更高，水的温度更低，水的温度更低？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.没有任何外界的影响或帮助没有任何外界的影响或帮助 电冰箱通电后箱内温度低于箱外温度，并且还会继续降温，直至达到设定的温电冰箱通电后箱内温度低于箱外温度，并且还会继续降温，直至达到设定的温度。显然这是热量从低温
3、物体传递到了高温物体。这一现象是否违背热力学第二定度。显然这是热量从低温物体传递到了高温物体。这一现象是否违背热力学第二定律呢？律呢？电冰箱电冰箱的工作原理的工作原理 电冰箱消耗电能，对制冷系统做功，致冷系统电冰箱消耗电能，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内部的温度比外部的低.电冰箱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？内热量传给外界的空气？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
4、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.气气气气体体体体扩扩扩扩散散散散具具具具有有有有方方方方向向向向性性性性思考思考 会不会有这样的现象：会不会有这样的现象：均匀混合的空气均匀混合的空气与溴与溴气过一段时间会自发地变的界线分明气过一段时间会自发地变的界线分明？热力学第二定律的克劳修斯表述：热力学第二定律的克劳修斯表述：热量不能热量不能自发自发地从低温物体传到高温物体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一、热力学第二定律的一种表述R.Clausius(1822-1888)(1)克劳修斯表述中强调了克劳修斯表述
5、中强调了“在不引起其它的变化的条件下，热量不可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能自发地从低温物体传到高温物体.”(2)如果允许如果允许“其它变化其它变化”，例如利用致冷机做功，热量可以从低温物，例如利用致冷机做功，热量可以从低温物体传到高温物体上，而致冷机做功就属于体传到高温物体上，而致冷机做功就属于“其它变化其它变化”.(3)如果设想克劳修斯表述不成立，即在无任何外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界做功的情况下，热量就能从低温热源传向高温热源源.按此设想就可制成一种无功致冷机，如图所示，按此设想就可制成一种
6、无功致冷机，如图所示，它无需消耗功就能致冷它无需消耗功就能致冷.克劳修斯表述否定了这种克劳修斯表述否定了这种可能性可能性.说明说明：1下列说法中，正确的是下列说法中，正确的是()A一切形式的能量间的相互转化都具有方一切形式的能量间的相互转化都具有方向性向性B热量不可能由低温物体传给高温物体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一切形式的能量间的相互转化都不具有可逆性可逆性热力学第二定律反映的热力学第二定律反映的所有与热现象有关的宏所有与热现象有关的宏观过程都具有方向性观过程都具有方向性在产生其他影响的情况在产生其他
7、影响的情况下下,热量可以从低温物体热量可以从低温物体传给高温物体传给高温物体.例如冰箱例如冰箱C例题：例题：一一辆汽车在水平地面上滑行，由于克服摩擦力做功，最后要辆汽车在水平地面上滑行，由于克服摩擦力做功，最后要停下来停下来.在在这个过程这个过程中，中，物体的动能转化成为内能，物体的动能转化成为内能，使物体和地面的温度使物体和地面的温度升高升高.第一个阶段是燃烧燃料，把燃料中的化学能变成工作物质的内能；第二个阶段是工作物质对外做功，把自己的内能变成机械能。热机工作的两个阶段：有人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
8、量都吸收过来并对物体做功，将所生的热量都吸收过来并对物体做功，将内能全部内能全部转化为动能，使因转化为动能，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 降温降温我们我们能不能看到这样的现象：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，使汽车运动起来动起来思考思考：有没有这样的有没有这样的“逆过程逆过程”：从瓶中冲出去的气体又：从瓶中冲出去的气体又自动自动回到瓶回到瓶中，瓶中气体的压强达到了将瓶塞冲开时的中，瓶中气体的压强达到了将瓶塞冲开时的
9、压强压强.气气气气体体体体膨膨膨膨胀胀胀胀具具具具有有有有方方方方向向向向性性性性机械能机械能和内能的转化过程具有和内能的转化过程具有方向性方向性自发自发全部全部自发自发全部全部二、热力学第二定律的另一种表述二、热力学第二定律的另一种表述热机效率=W/Q1100%Q1=W+Q2热源热源冷凝器冷凝器热机热机做功做功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：热力学第二定律的开尔文表述：L.w.T.Kelvins(1821-1907)二、热力学第二定律的另一种表述二、热力学第二定律的另一种表述第二类永
10、动机第二类永动机热源热源热机热机冷凝器冷凝器 不不可可能能从从单单一一热热源源吸吸收收热热量量并并把把它它全全部部用用来来做做功，而不引起其它变化功，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：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是不可能制成的.1在热力学第二定律的表述中，在热力学第二定律的表述中，“自发地自发地”、“不产生其他影响不产生其他影响”的涵义的涵义(1)“自发地自发地”是指热量从高温物体是指热量从高温物体“自发地自发地”传给低温物体的方向性传给低温物体的方向性.在传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递过
11、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，对周围环境不产生热力学方面的影响成，对周围环境不产生热力学方面的影响.如吸热、放热、做功等如吸热、放热、做功等.说明说明 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,可用反证法证明可用反证法证明,违背开尔文表述一定违背克劳修斯表述违背开尔文表述一定违背克劳修斯表述 Q1热
12、机从热机从T1吸热吸热A 热机输出功热机输出功Q2热机从热机从T2吸热吸热Q1+Q2致冷机向致冷机向T1放热放热 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，其冷机组成复合机，如图所示，其总效果总效果相当于一个无功致冷机，于是克相当于一个无功致冷机，于是克劳修斯表述也就不成立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违背克劳修斯表述一定违背开尔文表述 T2低温热源低温热源 Q2热量通过假想装置自动热量通过假想装置自动地从地从T
13、2传向传向T1Q1卡诺热机从卡诺热机从T1吸热吸热A 卡诺热机对外作功卡诺热机对外作功 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,可用反证法证明可用反证法证明.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尔文表述也不成立.3热力学第二定
14、律的实质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有方向性.4与热力学第一定律的关系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
15、向，指出了一切变化过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，又相所以二者相互独立，又相互补充互补充.在在水水平平地地面面上上滚滚动动的的足足球球，摩摩擦擦力力做做负负功功，其其动动能能转转化化为为内内能能，最最终终停停了了下下来来，同同时时产产生生的的热热量量散散失失在在周周围围的的环环境境中中。会会不不会会有有这这样样的的现现象象静静止止在在水水平平地地面面上上的的足足球球和和地地面面、周周围围的的空空气气自自发发地地降降低低温温度度释释放放内内能能，并并将将释释放出的内能全部
16、转化为足球的动能，让足球又滚动起来放出的内能全部转化为足球的动能，让足球又滚动起来?机械能与内能转化的具有方向性 永永 动动 机机 的的 设设 想想 图图2根据热力学第二定律，可知下列说法中正确的有根据热力学第二定律，可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
17、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当外界对系统做功时，可以使系统从低温物体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全部转化为对外界做的功.BD例题：例题：3.下列说法正确的是下列说法正确的是()A机械能全部变成内能是
18、不可能的机械能全部变成内能是不可能的B第第二二类类永永动动机机不不可可能能制制造造成成功功的的原原因因是是因因为为能能量量既既不不会会凭凭空空产产生生，也也不不会会凭凭空空消消失失，只只能能从从一一个个物物体体转转移移到到另另一一个个物物体体，或或从从一一种种形形式式转化成另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机械能可通过克服摩擦全部转化为内能转化为内能第二类永动机没有违背能量守恒定第二类永动
19、机没有违背能量守恒定律，而是违背了热力学第二定律律，而是违背了热力学第二定律在产生其他影响的情在产生其他影响的情况下，热量可以从低况下，热量可以从低温物体传给高温物体传给高温物体温物体.在产生其他影响的情况下，可以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从单一热源吸收热量全部变成功D例题：例题：4.根据热力学第二定律，下列判断正确的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电流的能不可能全部变成内能C在火力发电机中，燃气的内能不可能全部在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变成电能变
20、成电能D在热传导中，热量不可能自发地从低温物在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体体传递给高温物体热源热源冷凝器冷凝器热机热机机械能机械能由电流热效应的焦耳定律可由电流热效应的焦耳定律可知，电能可全部转化为内能知，电能可全部转化为内能内能内能机械能机械能电能电能外界外界放热放热热量从低温物体传给热量从低温物体传给高温物体，必须有外高温物体，必须有外界做功，结果会带来界做功，结果会带来其他影响其他影响ACD例题：例题：请问：既然能量是守恒的，我们为什么还要节约能源？自然界的一切变化，人类社会的所有活动，都伴随着能量的转移和转化，能量是一切物质运动的源泉，是一切生命活动的基础。柴薪时
21、期煤炭时期石油时期三、能源是有限的三、能源是有限的能量守恒定律告诉我们：能量守恒定律告诉我们：在能量转化和转移过程中利用能量，并不会使能的总量减少，那么为什么还在能量转化和转移过程中利用能量，并不会使能的总量减少，那么为什么还会出现会出现“能源危机能源危机”呢？呢？1能量耗散能量耗散:(1)由热力学第二定律，能量的转移和转化具有方向性由热力学第二定律，能量的转移和转化具有方向性 (2)能量耗散：系统的内能流散到周围环境中，没有办法把这些内能收集起来能量耗散：系统的内能流散到周围环境中，没有办法把这些内能收集起来加以利用的现象加以利用的现象2品质降低品质降低:能量从高度有用的形式降级为不大可用的
22、形式叫品质降低，也叫能量降退能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式叫品质降低，也叫能量降退虽然能量不会减少，但能源越来越少虽然能量不会减少，但能源越来越少.因此会出现因此会出现“能源危机能源危机”.三、能源是有限的三、能源是有限的3.“3.“能源危机能源危机”的应对方法的应对方法节约能源；节约能源；开发新能源。开发新能源。三、能源是有限的三、能源是有限的5.全球受“新冠”疫情的影响，能源市场需求减少，国际原油价格一路走低.下列关于能量和能源说法正确的是A.由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源B.在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少C.能量耗散说明能量在转化过程中没有方向性D.人类在不
23、断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造解析根据能量守恒定律可知，能量不会被创造，也不会凭空消失，根据能量守恒定律可知，能量不会被创造，也不会凭空消失，B正确，正确，D错误错误；由于由于能量传递具有方向性，能量耗散导致能量品质降低，所以必须节约能源，能量传递具有方向性，能量耗散导致能量品质降低，所以必须节约能源，A、C错误错误.例题：例题：四、熵与熵增加原理 自然界的很多过程是不可逆的 一个容器被隔板均分为A、B两部分，一定量的气体处于容器A中，而B为真空。抽取隔板K，A中的气体就会扩散到B中，最后整个容器的A、B两部分都均匀地分布了这种气体。这个过程显然是不可逆的。1850年，克劳修斯首次提
24、出熵的概念，熵可用来表达一个系统的无序程度，系统从有序向无序的发展过程中熵在增加。在物理学中，不与外界进行物质和能量交换的系统叫作孤立系统。在自发过程中，系统总是自发地向无序方向发展，即一个孤立系统的熵值总是不减少的，这就是熵增加原理。牛刀小试牛刀小试牛刀小试牛刀小试1 1某校中学生为参加电视台异想天开节目，提出了下列四个设想方案，从理论上某校中学生为参加电视台异想天开节目，提出了下列四个设想方案，从理论上讲可行的是（）讲可行的是（）A A制作一个装置从海水中吸收内能全部用来做功制作一个装置从海水中吸收内能全部用来做功B B制作一种制冷设备，使温度降至绝对零度以下制作一种制冷设备，使温度降至绝
25、对零度以下C C汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发分离，既汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发分离，既清洁了空气，又变废为宝清洁了空气，又变废为宝D D将屋顶盖上太阳能板，可直接用太阳能来解决照明和热水问题将屋顶盖上太阳能板，可直接用太阳能来解决照明和热水问题D D2.2.如图所示文艺复兴时期意大利的达如图所示文艺复兴时期意大利的达芬奇造了一个永动机装置。他设芬奇造了一个永动机装置。他设计时认为，右边的重球比左边的重球离轮心更远些，在两边不均衡的作计时认为，右边的重球比左边的重球离轮心更远些，在两边不均衡的作用下会使轮子沿箭头方向转动不
26、息用下会使轮子沿箭头方向转动不息 ()()A A这是第一类永动机这是第一类永动机B B这是第二类永动机这是第二类永动机C C它不可能成功，因为违反能的转化及守恒定律它不可能成功，因为违反能的转化及守恒定律D D它不可能成功，因为违反热力学第二定律它不可能成功，因为违反热力学第二定律AC牛刀小试牛刀小试牛刀小试牛刀小试3.3.下列说法正确的是下列说法正确的是 ()()A A在自然条件下，热传递的过程是不可逆的在自然条件下，热传递的过程是不可逆的 B B热量不可能由高温物体传递给低温物体热量不可能由高温物体传递给低温物体C C气体的扩散过程具有方向性气体的扩散过程具有方向性 D D一切形式能量转化
27、都不具有方向性一切形式能量转化都不具有方向性ACAC牛刀小试牛刀小试牛刀小试牛刀小试4.4.下列说法中可行的是下列说法中可行的是 ()()将地球上所有海水的温度降低将地球上所有海水的温度降低0.10.1，以放出大量内能供人类使用，以放出大量内能供人类使用 制造一种机器，把物体与地面摩擦所产生的热量全部收集起来再全制造一种机器，把物体与地面摩擦所产生的热量全部收集起来再全部加以使用部加以使用 建造一只可以从海洋中提取热量的船，把热量转化为机械能，驱动建造一只可以从海洋中提取热量的船，把热量转化为机械能，驱动螺旋桨旋转螺旋桨旋转 制造一种效率为制造一种效率为100100的热机的热机A A可行可行
28、B B可行可行 C C可行可行 D D都不可行都不可行D D牛刀小试牛刀小试牛刀小试牛刀小试5.5.根据热力学第二定律，可知下列说法中正确的是（根据热力学第二定律，可知下列说法中正确的是（）A 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B B没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其它的变化的热机是可实现的做功，而不引起其它的变化的热机是可实现的 C C致冷系统能将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气中而不引起其它致冷系统能
29、将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气中而不引起其它变化变化D D不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化ADAD牛刀小试牛刀小试牛刀小试牛刀小试6.6.关于第二类永动机，下列说法中正确的是关于第二类永动机，下列说法中正确的是 ()()A A它既不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律它既不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律B B它既违反了热力学第一定律，也违反了热力学第二定律它既违反了热力学第一定律，也违反了热力学第二定律C C它不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律它不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律
30、D D它只违反热力学第一定律，不违反热力学第二定律它只违反热力学第一定律，不违反热力学第二定律C C牛刀小试牛刀小试牛刀小试牛刀小试7.7.根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法中正确的是（根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法中正确的是（）A A我们可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能重新收集起来我们可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其它变化加以利用而不引起其它变化B B利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的分内能转化为机械
31、能，这在原理上是可行的C C分子间的作用力总是随分子间的距离增大而减小分子间的作用力总是随分子间的距离增大而减小D D温度升高时，物体中每个分子的运动速率都将增大温度升高时，物体中每个分子的运动速率都将增大B B牛刀小试牛刀小试牛刀小试牛刀小试续上8 8CO2CO2气体有个气体有个“怪脾气怪脾气”，它几乎不吸收太阳的短波辐射，大气中，它几乎不吸收太阳的短波辐射，大气中CO2CO2浓度增加能使地表温度因受太阳的辐射而上升；另外，它还有强烈吸收浓度增加能使地表温度因受太阳的辐射而上升；另外，它还有强烈吸收地面红外热辐射的作用，阻碍了地球周围的热量向外层空间的排放，使地面红外热辐射的作用，阻碍了地球
32、周围的热量向外层空间的排放，使整个地球就像一个大温室一样，因此，大气中二氧化碳气体浓度的急剧整个地球就像一个大温室一样，因此，大气中二氧化碳气体浓度的急剧增加已导致气温的逐步上升，使全球气候变暖。为了减缓大气中增加已导致气温的逐步上升，使全球气候变暖。为了减缓大气中CO2CO2浓度浓度的增加，以下措施中可行且有效的是（）的增加，以下措施中可行且有效的是（）A A禁止使用煤、石油和天然气禁止使用煤、石油和天然气B B开发使用核能、太阳能开发使用核能、太阳能C C将汽车燃料由汽油改为液化石油气将汽车燃料由汽油改为液化石油气D D植树造林植树造林BD牛刀小试牛刀小试牛刀小试牛刀小试(一一)热力学第二
33、定律的两种表述热力学第二定律的两种表述之间的关系之间的关系1 1、热量不能、热量不能自发自发地从低温物体传到高地从低温物体传到高温物体温物体.热力学第二定律热力学第二定律1 1、按、按热传递的方向性来表述热传递的方向性来表述2 2、是、是按机械能与内能转化过程按机械能与内能转化过程的方向来的方向来表述表述.两种表述的实质两种表述的实质2 2、不可能从单一、不可能从单一热库吸收热量，使之热库吸收热量，使之完全变成功完全变成功，而，而不产生其他影响不产生其他影响.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，两种表述都称为热力学第二定律。可以从一种表述导出另一种表述，两种表述都称为
34、热力学第二定律。对任何一类宏观过程进行方向的说明，都可以作为热力学第二定律的表对任何一类宏观过程进行方向的说明，都可以作为热力学第二定律的表述。例如：气体向真空的自由膨胀是不可逆的。述。例如：气体向真空的自由膨胀是不可逆的。(三三)热力学第二定律热力学第二定律得其他描述：得其他描述：（1 1）一切）一切宏观自然过程的进行都具有方向性。宏观自然过程的进行都具有方向性。（2 2）气体）气体向真空的自由膨胀是不可逆的。向真空的自由膨胀是不可逆的。1 1）适用于宏观过程对微观过程不适用，）适用于宏观过程对微观过程不适用，如布朗运动。如布朗运动。2 2）孤立系统有限范围）孤立系统有限范围,对整个宇宙不适
35、用。对整个宇宙不适用。(四四四四)热力学第二定律热力学第二定律热力学第二定律热力学第二定律的适用范围的适用范围的适用范围的适用范围(五五)与与热力学第一定律的关系热力学第一定律的关系 热力学第一定律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
36、非靠外界影响.所以二者所以二者相互独立，又相互补充相互独立，又相互补充.(二二)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，是独立于热力学第一定律的一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律。个重要自然规律。不管如何表述，热力学第二定律的不管如何表述，热力学第二定律的实质实质在于揭示了：一切与热现象有关的实在于揭示了：一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的际宏观过程都是不可逆的。(六六)热力学第二定律与第一定律的比较热力学第二定律与第一定律的比较 热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律热力学第二定
37、律热力学第二定律热力学第二定律热力学第二定律区别区别联系联系能量守恒定律在热力学中的表现，能量守恒定律在热力学中的表现，否定了创造能量和消灭能量的可否定了创造能量和消灭能量的可能性，从而能性，从而否定了第一类永动机。否定了第一类永动机。是关于是关于在有限空间和时间内在有限空间和时间内，一切一切和热现象有关的物理过程、化学过和热现象有关的物理过程、化学过程具有不可逆性程具有不可逆性的经验总结，从而的经验总结，从而否定了第二类永动机。否定了第二类永动机。两定律都是热力学基本定律，分别从不同角度揭示了与热现象有关的两定律都是热力学基本定律，分别从不同角度揭示了与热现象有关的物理过程所遵循的规律，二者
38、相互独立，又相互补充，都是热力学的物理过程所遵循的规律，二者相互独立，又相互补充，都是热力学的理论基础。理论基础。学习评价学习评价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 （）A.机械能可以转化为内能，但内能不能转化为机械能机械能可以转化为内能，但内能不能转化为机械能B.机械能可以转化为内能，内能也能转化为机械能机械能可以转化为内能，内能也能转化为机械能C.机械能不可以转化为内能，但内能可以转化为机械能机械能不可以转化为内能，但内能可以转化为机械能D.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机械能可以转化为内能，但内能不能全部转化为机
39、械能，同时不引起其他变化BD2.关于第二类永动机，下列说法正确的是关于第二类永动机，下列说法正确的是 （）A.它既不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律它既不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律B.它既违反了热力学第一定律，也违反了热力学第二定律它既违反了热力学第一定律，也违反了热力学第二定律C.它不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律它不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律D.它只违反热力学第一定律，不违反热力学第二定律它只违反热力学第一定律，不违反热力学第二定律学习评价学习评价C3.3.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（）A.A.热机是把内
40、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B B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.C.C.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D.D.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AD学习评价学习评价4.4.下列说法中正确的是（下列说法中正确的是（）A.A.一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性B.B.一切不违背能量守恒与转化定律的物理过程都是可以实
41、现的一切不违背能量守恒与转化定律的物理过程都是可以实现的C.C.由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行D.D.一切物理过程都不可能自发地进行一切物理过程都不可能自发地进行AC学习评价学习评价5.5.第二类永动机不可能制造出来的原因是因其工作原理违背（第二类永动机不可能制造出来的原因是因其工作原理违背（）A.A.热力学第一定律热力学第一定律B.B.能的转化与守恒定律能的转化与守恒定律C.C.热力学第二定律热力学第二定律D.D.上述三个定律上述三个定律C学习评价学习评价6.(6.(多选多选)下列关于能量耗散的说法正确的是（下列关于能量耗散的说法正确的是（）A.A.能量耗散使能量的总量减少能量耗散使能量的总量减少B.B.能量耗散遵守能量守恒定律能量耗散遵守能量守恒定律C.C.能量耗散是指耗散在环境中的内能再也不能被人类利用能量耗散是指耗散在环境中的内能再也不能被人类利用D.D.能量耗散导致能量品质的降低能量耗散导致能量品质的降低BCD