1、10.4 熱力學第二定律 物理組 侯亞麗第1頁，共20頁。知識回顧：1、熱力學第一定律2、能量守恒定律第2頁，共20頁。思考根據(jù)熱力學第一定律：在一切熱力學過程中能量必須守恒。滿足能量守恒的過程是否都能發(fā)生呢？視頻第3頁，共20頁。自發(fā)過程：在自然條件下（不需要人為加入功的條件），能夠發(fā)生的過程，稱為自發(fā)過程。非自發(fā)過程：自發(fā)過程的逆過程或需要加入功才能進行的過程。 自發(fā)過程舉例 ：陳述性知識：一：自發(fā)過程第4頁，共20頁。自發(fā)過程天然過程 生命 化學反應(yīng)之方向性 “黃河之水天上來， 奔流到海不復(fù)回?！保ㄗ匀唬?“君不見高堂明鏡悲白發(fā)， 朝如青絲暮成雪” （生命）“欲死灰之復(fù)燃，艱乎為力 ”（

2、化學反應(yīng)）第5頁，共20頁。自發(fā)過程的共同特征：自發(fā)過程必為不可逆過程。 并不是說自發(fā)過程的逆過程就不能進行，要使自發(fā)過程的逆向進行,必須讓外界對系統(tǒng)作功。第6頁，共20頁。1）熱機：是一種把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置。 原理：燃料燃燒產(chǎn)生熱量 Q1（高溫熱庫）推動活塞對外做功 W 排出廢氣向外界（低溫熱庫）放熱Q2高溫熱庫低溫熱庫Q1Q2對外做功熱機W陳述性知識（二）機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性2） 工質(zhì)：蒸汽機中的水蒸氣、汽油燃燒后在內(nèi)燃機氣缸中形成的高溫氣體、火箭噴出的熾熱燃氣，都是工作物質(zhì)，簡稱工質(zhì).第7頁，共20頁。教學目標 1.了解熱傳導過程的方向性。2.知道熱力學第二定律的兩種不同的表述

3、，以及這兩種表述的物理實質(zhì)。3.知道什么是第二類永動機，理解第二類永動機不可能制成。第8頁，共20頁。思考與討論：P58結(jié)論1. 熱量自動地由高溫物體向低溫物體傳遞的過程是不可逆的。結(jié)論2. 擴散現(xiàn)象進行是有方向的,過程是不可逆的。結(jié)論3. 功可以自動轉(zhuǎn)化為熱，但熱卻不能自動轉(zhuǎn)化為功。通過摩擦而使功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬倪^程是不可逆的。結(jié)論4. 氣體膨脹(絕熱自由膨脹)的過程是不可逆的。一.自然過程的方向結(jié)論：無數(shù)事實告訴我們：凡是實際的過程，只要涉及熱現(xiàn)象，如熱傳遞、氣體的膨脹、擴散、有摩擦的機械運動都有特定方向。也就是說，一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的。第9頁，共20頁。（2）開爾文表述:

4、 不可能從單一熱源吸熱使之完全轉(zhuǎn)變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其它影響。熱力學第二定律 克勞修斯表述反映了傳熱過程的不可逆性。 此定律是人類長期生產(chǎn)實踐與科學實驗的總結(jié)。它有很多種說法。主要為：（1）克勞修斯表述：不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其它影響。開爾文表述表達了功轉(zhuǎn)變熱這一過程的不可逆性。 第10頁，共20頁。1.兩種表述是等價的 可以從一種表述導出另一種表述，兩種表述都稱為熱力學第二定律2.熱力學第二定律的意義 提示了有大量分子參與的宏觀過程的方向性，是獨立于熱力學第一定律的一個重要自然規(guī)律對熱力學第二定律的理解第11頁，共20頁。 電冰箱的內(nèi)部溫度比外部溫度低，為什么致冷系統(tǒng)還能不斷地把

5、箱內(nèi)熱量傳給外界的空氣？電冰箱工作時違反熱力學第二定律嗎？第12頁，共20頁。 因為電冰箱消耗了電能，對制冷系統(tǒng)做了功，一旦切斷電源，電冰箱就不能把其內(nèi)部的熱量傳給外界的空氣了相反，外界的熱量會自發(fā)地傳給電冰箱，使其溫度逐漸升高 貯藏的食品大氣電冰箱制冷系統(tǒng)熱量熱量電源做功第13頁，共20頁。熱機：是一種把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置。(汽油機、柴油機、蒸汽輪機、噴氣發(fā)動機等）原理：燃料燃燒產(chǎn)生熱量 Q1（高溫熱庫）燃料中化學能 轉(zhuǎn)化為工作物質(zhì)的內(nèi)能。推動活塞對外做功 W工作物質(zhì)內(nèi)能變成機械能排出廢氣向外界（低溫熱庫）放熱 Q2機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性的進一步討論熱機能流圖燃料產(chǎn)生的熱量Q輸出機械功

6、W漏氣熱損散熱熱損摩擦熱損第14頁，共20頁。效率：由能量守恒定律知道 Q1 = W +Q2 熱機的效率高溫熱庫低溫熱庫Q1Q2對外做功熱機W熱機的效率小于100%，就不可能把從高溫熱源吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為機械能，總有一部分熱量散發(fā)到冷凝器或大氣中。機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性的進一步討論熱機工作時的能流分配第15頁，共20頁。第二類永動機1.第二類永動機：人們把想象中能夠從單一熱源吸收熱量，全部用來做功而不引起其他變化的熱機叫做第二類永動機。2.第二類永動機不可能制成！表示機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性盡管機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化成機械能，同時不引起其他變化3.第一類永動機

7、和第二類永動機 它們都不可能制成，第一類永動機的設(shè)想違反了能量守恒定律；第二類永動機的設(shè)想雖不違反能量守恒定律，但違背了跟熱現(xiàn)象相聯(lián)系的宏觀自然過程具有方向性的規(guī)律（熱力學第二定律）。熱力學第二定律的一種表述就是：第二類永動機不可能制成。第16頁，共20頁。1.下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的說法中，正確的是 （ ）A.機械能可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不能轉(zhuǎn)化為機械能B.機械能可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也能轉(zhuǎn)化為機械能C.機械能不可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化為機械能D.機械能可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機械能，同時不引起其他變化BD第17頁，共20頁。2.關(guān)于第二類永動機，下列說法正確的是 （ ）A.它既不違反熱力學第一定律，也不違反熱力學第二定律B.它既違反了熱力學第一定律，也違反了熱力學第二定律C.它不違反熱力學第一定律，只違反熱力學第二定律D.它只違反熱力學第一定律，不違反熱力學第二定律C第18頁，共20頁。3.下列關(guān)于熱機的說法中，正確的是（ ）A.熱機是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能的裝置B熱機是把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的裝置.C.只要對內(nèi)燃機不斷進行革新，它可以把氣體的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能D.即使沒有漏氣，也沒有摩擦等能量損失，內(nèi)燃機也不能把內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能AD第19