熱力學(xué)第二定律將熾熱的鐵塊迅速置于冷水中，會(huì)發(fā)生何種現(xiàn)象？鐵塊溫度下降，水溫上升，直至兩者達(dá)到平衡。是否會(huì)形成鐵塊溫度高于水溫的現(xiàn)象？盡管電冰箱內(nèi)部溫度低于外部，制冷系統(tǒng)為何仍持續(xù)將箱內(nèi)熱量傳遞至外界空氣？電冰箱通過消耗電能對(duì)制冷系統(tǒng)做功，一旦斷電，其內(nèi)部熱量無法傳遞給外界空氣。相反，外界熱量會(huì)自發(fā)傳入電冰箱，使其溫度逐漸上升。貯藏的食品大氣熱量熱量電源做功電冰箱制冷系統(tǒng)熱傳導(dǎo)具有方向性，能夠自發(fā)地向某一方向進(jìn)行，但逆向過程則需外界干預(yù)，從而引發(fā)額外影響或變化。熱傳導(dǎo)的方向性探討均勻混合的空氣與溴氣是否會(huì)自發(fā)形成明顯的分界線？氣體擴(kuò)散具有方向性一個(gè)在平面上運(yùn)動(dòng)的物體，因克服摩擦力做功而減速直至停止。此過程中，物體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，導(dǎo)致物體與地面溫度上升。能否觀察到如下現(xiàn)象置于水平面上的物體，通過降低溫度，實(shí)現(xiàn)內(nèi)能自發(fā)轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，從而使其運(yùn)動(dòng)？有學(xué)者提出設(shè)想，設(shè)計(jì)一種熱機(jī)，利用其吸收物體與地面摩擦產(chǎn)生的熱量，并將內(nèi)能完全轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，使因摩擦而停止的物體重新在地面上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)不引發(fā)其他變化。所有涉及熱現(xiàn)象的宏觀自然過程均不可逆。物理學(xué)中，描述宏觀自然過程方向性的定律即為熱力學(xué)第二定律。共同特征：（RudolfJuliusEmanuelClausius，1822年1月2日－1888年8月24日）2．克勞修斯表述的熱力學(xué)第二定律熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞至高溫物體。一、熱力學(xué)第二定律（1）熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳至高溫物體，除非伴隨其他變化。（2）熱量可由低溫物體傳遞至高溫物體，但需引發(fā)額外變化，例如通過冷機(jī)做功。說明：下列說法中，正確的是（）A．能量轉(zhuǎn)化具有方向性B．熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體C．氣體擴(kuò)散過程具有方向性D．能量轉(zhuǎn)換不可逆。C熱機(jī)

一、熱力學(xué)第二定律第一階段通過燃燒燃料將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為工作物質(zhì)的內(nèi)能；第二階段，工作物質(zhì)對(duì)外做功，將其內(nèi)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。一、熱力學(xué)第二定律2．開爾文表述的熱力學(xué)第二定律無法僅從單一熱源吸收熱量，完全轉(zhuǎn)化為功而不引發(fā)其他效應(yīng)。（1）必須從一個(gè)熱庫(kù)吸熱，并向另一個(gè)熱庫(kù)放熱。（2）機(jī)械能可完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但此過程不可逆。說明：一、熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律兩種表述的比較開爾文表述強(qiáng)調(diào)功轉(zhuǎn)化為熱過程的不可逆性，克勞修斯表述則說明熱傳導(dǎo)過程的不可逆性。這兩種表述實(shí)質(zhì)上是等價(jià)的，可通過反證法進(jìn)行證明。違反開爾文表述必然違背克勞修斯表述。若開爾文表述不成立，可構(gòu)建單一熱源熱機(jī)，并將其與制冷機(jī)組合成復(fù)合系統(tǒng)，如圖所示。此復(fù)合系統(tǒng)總效果等同于無功致冷機(jī)，從而克勞修斯表述亦不成立。一、熱力學(xué)第二定律3.熱力學(xué)第二定律闡述了大量分子參與宏觀過程的方向性，揭示自然界中涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程具有方向性。4.熱力學(xué)第一定律描述能量守恒在熱現(xiàn)象中的具體表現(xiàn)，強(qiáng)調(diào)功、熱量與內(nèi)能變化的定量關(guān)系。第二定律則指出能量轉(zhuǎn)化與守恒實(shí)現(xiàn)的條件及過程方向，表明一切變化不可逆，除非受外界影響。二者雖獨(dú)立，但互補(bǔ)。例題2根據(jù)熱力學(xué)第二定律，正確說法包括（）A．熱量可從高溫物體傳至低溫物體，但不能反向傳遞B．機(jī)械能可完全轉(zhuǎn)化為熱能，而熱能無法完全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能BD二、能源是有限的能量雖守恒，但其轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化具有方向性。在各類活動(dòng)中，機(jī)械能、電能、光能、聲能、化學(xué)能、核能、生物能最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，散失至環(huán)境。根據(jù)熱力學(xué)第二定律，盡管分散的內(nèi)能數(shù)量巨大，卻只能使地球、大氣微暖，無法自動(dòng)聚集驅(qū)動(dòng)機(jī)器做功，此過程稱為“能量耗散”。能源使用中，雖然總能量不變，但品質(zhì)下降，能源逐漸減少，故能源是有限資源。三、熵與熵增加原理自然界中的許多過程是不可逆的。例如，當(dāng)一個(gè)容器被隔板均分為A、B兩部分，其中A內(nèi)含一定量氣體而B為空，移除隔板后，氣體將擴(kuò)散至B中，最終均勻分布于整個(gè)容器的A、B兩部分。這一過程顯然是不可逆的。1850年，克勞修斯首次提出熵的概念，熵用于衡量系統(tǒng)無序程度，隨系統(tǒng)從有序向無序發(fā)展而增加。孤立系統(tǒng)指不與外界交換物質(zhì)和能量的系統(tǒng)。在自發(fā)過程中，系統(tǒng)傾向于向無序方向發(fā)展，即孤立系統(tǒng)的熵值不會(huì)減少，這被稱為熵增加原理。1.下列說法正確的是（）A．機(jī)械能不可能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B．第二類永動(dòng)機(jī)無法實(shí)現(xiàn)，因能量守恒定律要求能量不能憑空產(chǎn)生或消失，只能轉(zhuǎn)換形式C．根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱量不可自發(fā)從低溫物體傳至高溫物體D．從單一熱源吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為功在理論上是可能的D2．依據(jù)熱力學(xué)第二定律，下列判斷正確的是（）A．熱機(jī)中的內(nèi)能無法完全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能B．電流的能不可能全部轉(zhuǎn)換為內(nèi)能C．火力發(fā)電機(jī)中，燃?xì)獾膬?nèi)能不能完全轉(zhuǎn)化為電能D．熱量在熱傳導(dǎo)過程中不會(huì)自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體。ACD3．下列說法正確的是（）A．熱傳遞過程在自然條件下不可逆B．熱量無法自發(fā)從高溫物體傳至低溫物體C．氣體擴(kuò)散過程具有方向性D．能量轉(zhuǎn)化并非均無方向性AC4．下列說法中不可行的是（）①將地球所有海水溫度降低0.1℃以釋放大量?jī)?nèi)能供人類使用②制造一種機(jī)器，收集物體與地面摩擦產(chǎn)生的全部熱量并完全利用③建造一艘從海洋中提取熱量的船，將其轉(zhuǎn)化為機(jī)械能驅(qū)動(dòng)螺旋槳④制造效率為100%的熱機(jī)。A．①可行B．①④可行C．②④可行D．①②③④都不可行D5．根據(jù)熱力學(xué)第二定律，正確說法包括（）A．單一熱源無法將吸收的熱量完全轉(zhuǎn)化為功而不引發(fā)其他變化B．沒有冷凝器且僅有一個(gè)熱源時(shí)，能實(shí)現(xiàn)從單一熱源吸收的熱量全部用于做功而不引起其他變化的熱機(jī)不可行C．制冷系統(tǒng)不能將冰箱內(nèi)的熱量傳遞至外界高溫環(huán)境中而不產(chǎn)生其他影響D．低溫物體無法自發(fā)地向高溫物體傳遞熱量