热力学第二定律（吴）.ppt

热力学第二定律 1 ．能量耗散：流散的内能无法重新收集起来加以利用的现象叫做能量耗散． 2．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性 1．热力学第二定律常见的两种表述： (1)按热传递的方向性来表述：不可能使热量从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化． (2)按机械能与内能转化过程的方向性来表述：不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化． 2.热力学第二定律的实质：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。 1.下列哪些物理过程具有方向性 A. 热传导过程 B．机械能和内能的转化过程 C．气体的扩散过程 D．气体向真空中膨胀的过程。 3根据热力学第二定律，下列判断正确的是 A. 电流的电能不可能全部变为内能 B．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能 C．热机中，燃气内能不可能全部变为机械能 D．在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体． 5.什么是第二类永动机?为什么第二类永动机不可能造成? 能够从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化的热机称为第二类永动机。第二类永动机不可能制成的原因是因为机械能和内能转化过程具有方向性，尽管机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化为机械能，而不引起其他变化。 问题：热力学第一定律，即能量的转化与守恒定律告诉我们，能量的总量是不变的，那么为什么还说有能源危机，要节约能源呢？ 人类能利用这种“新能源”吗？ 曾有这样一个设想，试图来解决我们的能 源危机。任何物体都具有内能，在地球上贮存 量十分丰富的海水总质量约达1.4×1018吨，如 果这些海水的温度降低1oC，将要放出多少焦 耳的热量？海水比热容为C=4．2×103J/ kg·℃ 5．8×1024J 这些能释放相当于1800万个功率为100万千瓦 的核电站一年的发电量，足够全世界使用4000年。 而人类却不能利用这种“新能源”，究其原因，是 因为它违反了物理学的一个基本定律——热力学 第二定律． 请试着说出下列过程的逆过程，思考是否能够发生： ①将热鸡蛋放入冷水，鸡蛋的温度降低，水的温度升高，最后二者温度相同； ②将一滴墨水滴进一杯清水中，一会儿，整杯水都变黑了； ③在草坪上滚动的足球由于克服摩擦力做功，动能转化为内能，最终停下来； ④向密闭的矿泉水瓶中充气，将瓶塞充开，气体喷到外面，温度降低。 一、热力学第二定律的实质 上述过程的逆过程都符合能量的转化和守恒定律，可这些宏观过程却不能真的发生。 无数的事实告诉我们，一切与热现象有关的宏观过程的自发进行都有特定的方向，都是不可逆的。 而热力学第二定律就是一条反映宏观自然过程的方向性的定律。 1、物体之间要发生热传递，必须要满足什么条件？ 2、自发的热传导过程有什么特征？ 总是从高温物体向低温物体传导 3、热量能否从低温物体传导到高温物体？ 能，但一定要借助外界条件，或者说对外界产生影响。 二、热力学第二定律的两种表述 存在温度差 热传递 不插电，我不干活！ 克劳修斯 （1）克劳修斯表述： 热量不能自发地从低温物体传到高温物体。 阐述的角度：热传递的方向性 ①热机：是一种把内能转化为机械能的装置 ②燃料燃烧产生热量 Q1（高温热源） 推动活塞对外做功 W 排出废气向外界（低温热源）放热 Q2 ③效率：热机做的功和它从热源吸收热量的比值叫做热机的效率． 由能量守恒定律 Q1 = W +Q2 热机的效率 热机 热机的效率小于100%，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中。 高温热库 低温热库 热机 Q1 Q2 对外做功 W 卡诺 （2）开尔文表述： 不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。 阐述角度：机械能和内能转化的方向性。 三、第二类永动机 第二类永动机：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 第二类永动机不可能制成。机械能和内能的转化过程具有方向性．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． 四、能量的耗散 五、热力学第一定律和第二定律的区别和联系 联系：两个定律都是热力学的基本定律，他们相互独立，又相互补充，都是热力学的理论基础。 区别：它们从不同角度揭示了与热现象有关的物理过程所遵循的规律。 第一定律是能量守恒定律在热力学中的表现。指出能量不能被创造，也不能被消灭，从而否定了第一类永动机。 第二定律指出与热运动