1、第十章 熱力學(xué)定律,第4節(jié) 熱力學(xué)第二定律,復(fù)習(xí) 1、熱力學(xué)第一定律 2、能量守恒定律,思考：根據(jù)能量守恒定律，在自然界發(fā)生的一切過程中能量都是守恒的。那么符合能量守恒的宏觀過程是否都能發(fā)生呢？,將一塊燒紅的鐵塊投入冷水中，會發(fā)生什么現(xiàn)象？,鐵塊的溫度降低，水的溫度升高，最終兩者溫度相同,將燒紅的鐵塊投入水中，結(jié)果會不會鐵塊溫度更高，水的溫度更低？,電冰箱的內(nèi)部溫度比外部溫度低，為什么致冷系統(tǒng)還能不斷地把箱內(nèi)熱量傳給外界的空氣？,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

2、,電冰箱制冷系統(tǒng),做功,熱傳導(dǎo)的過程是有方向性的，這個過程可以向一個方向自發(fā)地進行，但是向相反的方向卻不能自發(fā)地進行。 要實現(xiàn)相反方向的過程，必須借助外界的幫助，因而產(chǎn)生其它影響或引起其它變化。,熱傳導(dǎo)的方向性,一個在水平地面上運動的物體，由于克服摩擦力做功，最后要停下來。在這個過程中，物體的動能轉(zhuǎn)化成為內(nèi)能，使物體和地面的溫度升高。,我們能不能看到這樣的現(xiàn)象：一個放在水平地面上的物體，靠降低溫度，可以把內(nèi)能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為動能，使這個物體運動起來,有人提出這樣一種設(shè)想，發(fā)明一種熱機，用它把物體與地面摩擦所生的熱量都吸收過來并對物體做功，將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為動能，使因摩擦停止運動的物體在地面上重新運動

3、起來，而不引起其它變化,熱機是一種把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置,氣缸中的氣體得到燃料燃燒時產(chǎn)生的熱量Q1 推動活塞做功W 排出廢氣，同時把熱量Q2散發(fā)到大氣中。 Q1=W+Q2 熱機效率=W/Q1,熱源,冷凝器,熱機,做功,機械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化具有方向性。,一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的。,在物理學(xué)中，反映宏觀自然過程的方向性的定律就是熱力學(xué)第二定律（second law of thermodynamics).,共同特征：,熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。（克勞修斯表述）,熱力學(xué)第二定律,說明： （1）克勞修斯表述中強調(diào)了“在不引起其它的變化的條件下，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高

4、溫物體?！?（2）如果允許“其它變化”，例如利用致冷機做功，熱量可以從低溫物體傳到高溫物體上，而致冷機做功就屬于“其它變化”。 （3）如果設(shè)想克勞修斯表述不成立，即在無任何外界做功的情況下，熱量就能從低溫?zé)嵩磦飨蚋邷責(zé)嵩?。按此設(shè)想就可制成一種無功致冷機，如圖所示，它無需消耗功就能致冷?？藙谛匏贡硎龇穸诉@種可能性。,不可能從單一熱庫吸收，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響。（開爾文表述）,第二類永動機,冷凝器,說明： （1）開爾文表述否定了第二類永動機的可能性。歷史上曾有人企圖制造“一種循環(huán)動作的熱機，只從單一熱源吸收熱量，使之全部變?yōu)楣?，而不向低溫?zé)嵩捶懦鰺崃浚蛘哒f不引起其它變化?！边@種熱機

5、稱為第二類永動機或單熱源熱機，其效率=100%。雖然它不違背熱力學(xué)第一定律，但它違背了熱力學(xué)第二定律的開爾文表述。 （2）開爾文表述中強調(diào)了“在不產(chǎn)生其他影響的條件下，熱不能全部變?yōu)楣Α！比绻试S“其他影響”發(fā)生，熱可以全部變?yōu)楣?。例如氣缸中理想氣體作等溫膨脹時，氣體從恒溫?zé)嵩次盏臒崃烤涂梢匀坑脕韺ν庾龉?。但氣體“體積和壓強”發(fā)生了變化，它不能循環(huán)動作返回原狀態(tài)。,1，按熱傳遞的方向性來表述,2，是按機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向來表述。,兩種表述的實質(zhì),任何一類宏觀自然過程進行方向的說明都可以作為熱力學(xué)第二定律的表述。,開爾文表述實質(zhì)說明功變熱過程的不可逆性，克勞修斯表述則說明熱傳導(dǎo)過程的不可逆性，兩種表述是等價的?？捎梅醋C法證明。,違背開爾文表述一定違背克勞修斯表述,Q1熱機從T1吸熱 A 熱機輸出功 Q2熱機從T2吸熱Q1+Q2致冷機向T1放熱,如果開爾文表述不成立，可制成一個單熱源熱機，將它同另一個制冷機組成復(fù)合機，如圖所示，其總效果相當(dāng)于一個無功致冷機，于是克勞修斯表述也就不成立。,違背克勞修斯表述一定違背開爾文表述,開爾文表述實質(zhì)說明功變熱過程的不可逆性，克勞修斯表述則說明熱傳導(dǎo)過程的不可逆性