3.4 热力学第二定律课件（共37张PPT）-人教版（2019）选择性必修第三册第三章 热力学定律.pptxVIP

3.4热力学第二定律选择性必修第三册第三章热力学定律课堂引入一滴红色颜料滴进一杯清水中扩散，整杯水将均匀地变红。从系统的角度来看，扩散之前是一种状态，扩散后是另一种状态。那么，水中扩散后的颜料能否自发地重新聚集在一起，而其余部分又变成清水？一、热力学第二定律—思考阅读并回答：阅读教材p59页，并回答问题。1.热力学第二定律的克劳修斯表述内容？2.热力学第二定律的开尔文表述内容？融化的冰糕，是否可以在同温下是否可以重新凝固？撒了气的气球，是否可以自发的把散掉的气体重新收集起来？能量守恒定律告诉我们，在自然界发生的一切过程中能量都是守恒的，一个导致能量创生或能量消失的过程是不可能出现的。那么符合能量守恒定律的宏观过程都能自发地进行吗？请举例说明？不能不能一、热力学第二定律—方向性观看视频思考与讨论：1.物体间的热传递过程可逆吗？2.气体的膨胀过程可逆吗？3.液滴的扩散过程可逆吗？一、热力学第二定律—方向性特定的方向热现象无数事实告诉我们，凡是实际的过程，只要涉及热现象，都有特定的方向性。这些过程可以自发地朝某个方向进行，而相反的过程，即使不违背能量守恒定律，我们也从未见到它们会自发地进行。这就是说，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。物体间的传热温度由高到低气体的膨胀体积由小到大扩散现象密度由密到疏有摩擦的机械运动由功到热反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律。一、热力学第二定律—克劳修斯表述克劳修斯1．热力学第二定律的克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。2.诠释：（1）在不引起其它的变化的条件下，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体。（2）热量可以从低温物体传到高温物体上，但会引起其它变化，比如冷机做功。（3）克劳修斯表述阐述的是热传递的方向性。自发外界做功高温低温外界环境发生变化宏观自然过程的方向性一、热力学第二定律—克劳修斯表述思考大气热量电源做功电冰箱的内部温度比外部温度低，为什么致冷系统还能不断地把箱内热量传给外界的空气？电冰箱制冷系统热量贮藏的食品宏观自然过程的方向性一、热力学第二定律—克劳修斯表述热传导的方向性热传导的过程是有方向性的，这个过程可以向一个方向自发地进行，但是向相反的方向却不能自发地进行。要实现相反方向的过程，必须借助外界的帮助，因而产生其它影响或引起其它变化。一、热力学第二定律—开尔文表述漏气热损热机工作的两个阶段：散热热损摩擦热损燃料产生的热量Q输出机械功W柴油机汽缸WQ燃烧对外做功燃料的化学能工作物质的内能机械能思考：假设能避免这些损失，热机燃料产生的热量Q=W？一、热力学第二定律—开尔文表述高温热库低温热库燃料在燃烧(高温物体)Q自发W冷凝器或大气(低温物体)热机在工作过程中必然排出部分热量，热机用于做功的热量一定小于它从高温热库吸收的热量，即WQ热机一、热力学第二定律—开尔文表述高温热库T1Q1W对外做功Q2开尔文低温热库T22.热力学第二定律的开尔文表述：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。（即：不可能制造这样一台机器，在一个循环动作后，只是从单一热库吸收热量，使之完全变为功，而不引起其他变化）（1）制热机工作原理Q1=Q2+WQ1：从高温热库吸收的热量W：对外界所做的功Q2：向低温热库散发的热量注意：热机的效率小于100%，就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或大气中。一、热力学第二定律—开尔文表述（2）开尔文表述的说明①“不可能从单一热库吸收热量”的意义：不仅要从一个热库吸热，而且一定会向另一个热库放热。②这里阐述的是机械能与内能转化的方向性。机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能（过程是不可逆的）③开尔文表述也可以改为：第二类永动机是不可能制造成功的。如果一台热机，效率为：热机从热源吸取的热量Q1全部变成功W，即Q2＝0，该机器唯一的结果就是从单一热源吸取热量全部变成功而不产生其它影响。此时热机的效率η＝1(100%)，η＝1的热机称为第二类永动机。一、热力学第二定律—开尔文表述思考与讨论在水平地面上滚动的足球，摩擦力做负功，其动能转化为内能，最终停了下来，同时产生的热量散失在周围的环境中。会不会有这样的现象∶静止在水平地面上的足球和地面、周围的空气自发地降低温度释放内能，并将释放出的内能全部转化为足球的动能，让足球又滚动起来?机械能与内能转化的具有方向性问题的实质是：机械能可以全部转化成内能，但这个过程是不可逆的。一、热力学第二定律—区别热力学第一定律热力学第二定律区别联系能量守恒定律在热力学中的表现，否定了创造能量和消灭能量的可能性，从而否定了第一类永动机。是关于在有限空间和时间内，一切和热现象有关的物理过程、化学过程