4　热力学第二定律.ppt

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1、第四节热力学第二定律2021/9/911、热传导的方向性。2、什么是第二类永动机？它违背什么规律？3、何为热力第二定律？它有几种表达式？2021/9/92一、热传导的方向性(1)举例：把一个高温的铁块放入一盆冷水中热量会自发地从铁块传到水，同时铁块温度降低，水的温度升高。①两个物体的温度不同，相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体这里所说的“自发地”指的是没有任何外界的影响和帮助2021/9/93思考：热量会不会自发地从水传到高温的铁块呢？而使水的温度更低，铁块的温度更高呢？①热量却不能自发地从低温物体传向高温物体②要将热量从低温物体传向高温物体，必

2、须有外界的影响和帮助，就是要有外界对其做功才能完成2021/9/94热传导的方向性：两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体；要实现相反过程，必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化。2021/9/95二、第二类永动机（1）举例：一个在水平地面上运动的物体，由于克服摩擦力做功，最后停下来。物体的动能转化为内能，使物体和地面的温度升高。思考：能否将一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，而使内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来或者能不能发明这样的一个机器：用它把物体与地面摩擦所产生的热量都吸收过来，并对物体做功，将内能全部都

3、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，而不引起其他变化。2021/9/96①热机：是一种把内能转化为机械能的装置。热机③效率：由能量守恒定律知道Q1=W+Q2热机的效率内燃机②原理：燃料燃烧产生热量Q1（高温热源）推动活塞对外做功W排出废气向外界（低温热源）放热Q2高温热源低温热源Q1Q2对外做功热机W热机的效率小于100%，就不可能把从高温热源吸收的热量全部转化为机械能，总有一部分热量散发到冷凝器中。2021/9/97（3）第二类永动机：从单一热源吸收热量可以全部用来做功，而不引起其他变化的热机。第二类永动机是不可能制成的机械能和内能的转

4、化过程具有方向性机械能可以全部转化成内能，但内能却不能全部转化成机械能，同时不引起其他变化。2021/9/98例：以下说法正确的是A、热量只能从高温物体传递给低温物体，反之不能。B、热量能自发地从高温物体传递给低温物体C、热传导是有方向性的D、机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化为机械能而不引起其他变化2021/9/99三、热力学第二定律（1）举例：两种不同的气体扩散可以自发地进入对方,最后成为一种均匀的混合气体思考:如图所示,容器A中装有气体,容器B是真空,打开阀门K,容器A中的气体会自发地向B中膨胀,最后两个容器都充满气体.会不会气体自发地从容

5、器B流向容器A,最后使容器B恢复成真空呢?大量自然现象说明:有些物理过程具有方向性.2021/9/910A、两种表述：①热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。这是按照热传导的方向性来表述（克劳修斯表述）。注：热量从低温物体传递到高温物体是可以的，但必须有第三者介入或产生其他影响（2）热力学第二定律②不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其他影响。这是按照机械能与内能转化过程的方向性表述的（开尔文表述）。也可以表述为：第二类永动机是不可能制成的。2021/9/911B、两种表述是等效的C、热力学第二定律的实质：热力学第二定律的每一种表述，揭示了

6、大量分子参与的宏观过程的方向性，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。2021/9/912四、热力学第三定律热力学温度与摄氏温度的关系：T＝（t＋273.15）K热力学零度（绝对零度）不可达到注：热力学零度（绝对零度）虽然不可达到，但可以无限接近2021/9/913热力学四条定律第零定律（热平衡定律）：如果两个系统与分别与第三个系统达到热平衡，那么两个系统彼此之间也必定处于热平衡第一定律：一个热力学系统的内能的增加量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。ΔU=Q+W第二定律：①热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。②不可能从单

7、一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其他影响。第三定律：热力学零度（绝对零度）不可达到2021/9/914