热力学第二定律解析课件.ppt

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1、§10.4热力学第二定律物理组侯亚丽知识回顾：1、热力学第一定律2、能量守恒定律思考根据热力学第一定律：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发生呢？视频自发过程：在自然条件下（不需要人为加入功的条件），能够发生的过程，称为自发过程。非自发过程：自发过程的逆过程或需要加入功才能进行的过程。自发过程举例：陈述性知识：一：自发过程自发过程天然过程生命化学反应之方向性“黄河之水天上来，奔流到海不复回。”（自然）“君不见高堂明镜悲白发，朝如青丝暮成雪”（生命）“欲死灰之复燃，艰乎为力”（化学反应）自发过程的共

2、同特征：自发过程必为不可逆过程。并不是说自发过程的逆过程就不能进行，要使自发过程的逆向进行,必须让外界对系统作功。1）热机：是一种把内能转化为机械能的装置。原理：燃料燃烧产生热量Q1（高温热库）推动活塞对外做功W排出废气向外界（低温热库）放热Q2高温热库低温热库Q1Q2对外做功热机W陈述性知识（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，简称工质.教学目标1.了解热传导过程的方向性。2.知道热力学第二定律的两种不同的表述，以及这两种表述

3、的物理实质。3.知道什么是第二类永动机，理解第二类永动机不可能制成。思考与讨论：P58结论1.热量自动地由高温物体向低温物体传递的过程是不可逆的。结论2.扩散现象进行是有方向的,过程是不可逆的。结论3.功可以自动转化为热，但热却不能自动转化为功。通过摩擦而使功转变为热的过程是不可逆的。结论4.气体膨胀(绝热自由膨胀)的过程是不可逆的。一.自然过程的方向结论：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、气体的膨胀、扩散、有摩擦的机械运动都有特定方向。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。

4、（2）开尔文表述:不可能从单一热源吸热使之完全转变为功而不产生其它影响。热力学第二定律克劳修斯表述反映了传热过程的不可逆性。此定律是人类长期生产实践与科学实验的总结。它有很多种说法。主要为：（1）克劳修斯表述：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其它影响。开尔文表述表达了功转变热这一过程的不可逆性。1.两种表述是等价的．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2.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个重要自然规律．对热力学第二定律的理解电冰箱的内部温

5、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？电冰箱工作时违反热力学第二定律吗？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．贮藏的食品大气电冰箱制冷系统热量热量电源做功①热机：是一种把内能转化为机械能的装置。(汽油机、柴油机、蒸汽轮机、喷气发动机等）②原理：燃料燃烧产生热量Q1（高温热库）——燃料中化学能转化为工作物质的内能。推动活塞对外做功W——工作物质内能变成机械能排出废气向外界（低温热库）

6、放热Q2机械能与内能转化的方向性的进一步讨论热机能流图燃料产生的热量Q输出机械功W漏气热损散热热损摩擦热损④效率：由能量守恒定律知道Q1=W+Q2热机的效率高温热库低温热库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或大气中。机械能与内能转化的方向性的进一步讨论③热机工作时的能流分配第二类永动机1.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做第二类永动机。2.第二类永动机不可能制成！表示机械能和内能的转

7、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，同时不引起其他变化．3.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自然过程具有方向性的规律（热力学第二定律）。热力学第二定律的一种表述就是：第二类永动机不可能制成。1.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B.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

8、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BD2.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B.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D.它只违反热力学第一定律，不违反热力学