10.4 热力学第二定律 (人教版选修3-3)

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1、热力学第二定律地球上有大量的海水，它的总质量约为1.4×1018t，只要这些海水的温度降低0.10C，就能放出5.8×1023J的热量，这相当于1800万个核电站一年的发电量。将一块烧红的铁块投入冷水中，会发生什么现象？铁块的温度降低，水的温度升高，最终两者温度相同．将烧红的铁块投入水中，结果铁块温度更高，水的温度更低。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内热量传给外界的空气？因为电冰箱消耗了电能，对制冷系统做了功，一旦切断电源，电冰箱就不能把其内部的热量传给外界的空气了．相反，外界的热量会自发地传给电冰箱，使其温度逐渐升高．贮藏的食品大

2、气电冰箱制冷系统热量热量电源做功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。热传导的方向性一个在水平地面上的物体，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内能，使物体和地面的温度升高。降温我们能不能看到这样的现象：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来．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所生的热量都吸收过来并对物体做功，将内能全部转化为动能，使因

3、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．热机是一种把内能转化为机械能的装置气缸中的气体得到燃料燃烧时产生的热量Q1推动活塞做功W排出废气，同时把热量Q2散发到大气中。Q1=W+Q2热机效率η=W/Q1热源冷凝器吸热放热热机做功机械能和内能的转化过程具有方向性。机械能内能机械能内能打开阀门，容器A中的气体会自发地向容器B中膨胀。最后两容器都充满气体。打开阀门容器B中的气体能否自发地流入容器A,使B中成为真空?热源吸热热机做功第二类永动机冷凝器不可能使热量由低温物体传递到高温物体，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

4、引起其它变化。热力学第二定律1，按热传递的方向性来表述2，是按机械能与内能转化过程的方向来表述。两种表述的实质能量耗散自然界中的宏观过程具有方向性，能量耗散从能量转化的角度反映出这种方向性。水流的机械能转变成了内能，这些内能最终流散到周围的环境中。我们没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用。这种现象叫做能量的耗散。电能在灯泡中转变成光能光被墙壁吸收后变成周围环境的内能能否把这些内能收集起来重新利用？火炉把屋子烤暖，这时高温物体的内能变成低温物体的内能。能否把这些散失的能量重新收集到火炉中再次用来取暖？宇宙中存在着温度的下限：-273.150C。以这个下限

5、为起点的温度叫热力学温度，用T表示，单位是开尔文，符号是K。T=t+273.15K氢弹爆炸中心108K实验室已获得的最高温度6×107K太阳中心1.5×107K地球中心4×103K乙炔火焰2.9×103K金的凝固点1337.33K锡的凝固点505.078K月球的向阳面4×102K地球上出现的最高温度331K地球上出现的最低温度185K月球的背阴面90K氮的沸点77K氦的沸点4.2K星际空间2.7K实验室已获得的最低温度2.4×10-11K一些实际的温度值热力学零度不可达到——热力学第三定律尽管热力学零度不可能达到，但是只要温度不是绝对零度就总有可能降低，因此，

6、热力学第三定律不阻止人们想尽办法尽可能地接近绝对零度。谢谢