1、第十章 熱力學(xué)定律,第4節(jié) 熱力學(xué)第二定律,熱傳遞,熱量會自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體,從而使低溫物體升溫， 高溫物體溫度降低.,電冰箱消耗電能，對制冷系統(tǒng)做功，致冷系統(tǒng)不斷地把箱內(nèi)熱量傳給外界的空氣，從而保持冰箱內(nèi)部的溫度比外部的低.,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)具有方向性,空氣與溴氣的擴散,氣體擴散具有方向性,氣體擴散具有方向性,動畫：氣體向真空擴散,一輛汽車在水平地面上滑行，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

2、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：一輛汽車靠降低溫度，可以把內(nèi)能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為動能，使汽車運動起來,機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性,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：,熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述： 熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫 物體.,一、熱力學(xué)第二定律的一種表述,(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

3、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.克勞修斯表述否定了這種可能性.,說明：,1下列說法中，正確的是() A一切形式的能量間的相互轉(zhuǎn)化都具有方向性 B熱量不可能由低溫物體傳給高溫物體C氣體的擴散過程具有方向性 D一切形式的能量間的相互轉(zhuǎn)化都不具有可逆性,熱力學(xué)第二定律反映的所有與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性,在產(chǎn)生其他影響的情況下,熱量可以從低溫物體傳給高溫物體.例如冰箱,C,例題,熱機,二、熱力學(xué)第二定律的另一種

4、表述,熱機效率=W/Q1100%,Q1=W+Q2,熱源,冷凝器,熱機,做功W,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.,熱力學(xué)第二定律的開爾文表述：,冷凝器,不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其它變化.,熱力學(xué)第二定律的開爾文表述又可以表述為：第二類永動機是不可能制成的.,第二類永動機,1在熱力學(xué)第二定律的表述中，“自發(fā)地”、“不產(chǎn)生其他影響”的涵義 (1)“自發(fā)地”是指熱量從高溫物體“自發(fā)地”傳給低溫物體的方向性.在傳遞過程中不會對其他物體產(chǎn)生影響或借助其他物體提供能量等. (2)“不產(chǎn)生其他影響”的涵義是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對周圍環(huán)境不產(chǎn)

5、生熱力學(xué)方面的影響.如吸熱、放熱、做功等.,說明,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,可用反證法證明,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.,2熱力學(xué)第二定律兩種表述的比較,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，兩種表述是等價的,可用反證

6、法證明.,如果克勞修斯表述不成立，則可制成一個無功致冷機，將它同另一個熱機組成復(fù)合機，如圖所示，就可使復(fù)合機成為一單熱源熱機，即開爾文表述也不成立.,3熱力學(xué)第二定律的實質(zhì) 熱力學(xué)第二定律的每一種表述，都揭示了大量分子參與宏觀過程的方向性，使人們認識到自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性. 4與熱力學(xué)第一定律的關(guān)系 熱力學(xué)第一定律是和熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過程中能量守恒的特殊表達形式，說明功及熱量與內(nèi)能改變的定量關(guān)系，而第二定律指出了能量轉(zhuǎn)化與守恒能否實現(xiàn)的條件和過程進行的方向，指出了一切變化過程的自然發(fā)展方向不可逆，除非靠外界影響.所以二者相互獨立，又相互補充.,2根據(jù)熱力學(xué)第二定律，可

7、知下列說法中正確的有 () A熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體 B熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，也可能從低溫物體傳到高溫物體 C機械能可以全部轉(zhuǎn)化為熱能，但熱能不可能全部轉(zhuǎn)化為機械能 D機械能可以全部轉(zhuǎn)化為熱能，熱能也可能全部轉(zhuǎn)化為機械能,例題,當(dāng)外界對系統(tǒng)做功時，可以使系統(tǒng)從低溫物體吸取熱量傳到高溫物體上去，如冰箱和空調(diào),機械能可以全部轉(zhuǎn)化為熱能.外界條件發(fā)生變化時，熱能也可以全部轉(zhuǎn)化為機械能；如在等溫膨脹過程中，系統(tǒng)吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為對外界做的功.,BD,練一練,1.下列說法正確的是() A機械能全部變成內(nèi)能是不可能的 B第二類永動機不可能制造成功的原因是因為能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式 C根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體 D從單一熱源吸收的熱量全部變成功是可能的,機械能可通過克服摩擦全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,第二類永動機沒有違背能量守恒定律，而是違背了熱力學(xué)第二定律,在產(chǎn)生其他影響的情況下，熱量可以從低溫物體傳給高 溫物體.,在產(chǎn)生其他影響的情況下，可以從單一熱源吸收熱量全部變成功,D,練一練,2.根據(jù)熱力學(xué)第二定律，下列判斷正確的( ) A熱機中燃氣的內(nèi)能不可能全部變成機械能 B電流的能不可能全部變成內(nèi)能 C在火力