热力学第二定律解析.pptx

会计学1热力学第二定律解析热力学第二定律解析知识回顾：1 1、热力学第一定律、热力学第一定律2 2、能量守恒定律、能量守恒定律第1页/共20页思考思考根据热力学第一定律：根据热力学第一定律：在一切热力学过程中能量必须守恒。在一切热力学过程中能量必须守恒。满足能量守恒的过程是否都能发生呢？满足能量守恒的过程是否都能发生呢？视频视频第2页/共20页自发过程：自发过程：自发过程：自发过程：在自然条件下（不需要人为加入功的条在自然条件下（不需要人为加入功的条在自然条件下（不需要人为加入功的条在自然条件下（不需要人为加入功的条件），能够发生的过程，称为自发过程。件），能够发生的过程，称为自发过程。件），能够发生的过程，称为自发过程。件），能够发生的过程，称为自发过程。非自发过程：非自发过程：非自发过程：非自发过程：自发过程的逆过程或自发过程的逆过程或自发过程的逆过程或自发过程的逆过程或需要加入需要加入需要加入需要加入功才能进行的过程。功才能进行的过程。功才能进行的过程。功才能进行的过程。自发过程举例自发过程举例自发过程举例自发过程举例 ：陈述性知识：陈述性知识：一一一一：自发过程自发过程第3页/共20页自发过程自发过程n n天然过程天然过程 生命生命 化学反应之方向性化学反应之方向性 “黄河之水天上来，黄河之水天上来，奔流到海不复回。奔流到海不复回。”（自然）（自然）“君不见高堂明镜悲白发，君不见高堂明镜悲白发，朝如青丝暮成雪朝如青丝暮成雪”（生命）（生命）“欲死灰之复燃，艰乎为力欲死灰之复燃，艰乎为力 ”（化学反应）（化学反应）第4页/共20页自发过程的共同特征：自发过程的共同特征：自发过程的共同特征：自发过程的共同特征：自发过程必为不可逆过程。自发过程必为不可逆过程。自发过程必为不可逆过程。自发过程必为不可逆过程。并不是说并不是说并不是说并不是说自发过程的逆过程就不能进行，要使自发过自发过程的逆过程就不能进行，要使自发过自发过程的逆过程就不能进行，要使自发过自发过程的逆过程就不能进行，要使自发过程的逆向进行程的逆向进行程的逆向进行程的逆向进行,必须让外界对系统作功。必须让外界对系统作功。必须让外界对系统作功。必须让外界对系统作功。第5页/共20页1）热机：是一种把）热机：是一种把内能内能转化为转化为机械能机械能的装置。的装置。原理：燃料燃烧产生热量原理：燃料燃烧产生热量 Q1（高温热库）（高温热库）推动活塞对外做功推动活塞对外做功 W 排出废气向外界（低温热库）放热排出废气向外界（低温热库）放热Q2高温热库高温热库低温热库低温热库Q1Q2对外做功对外做功热机W陈述性知识陈述性知识（二）机械能与内能转化的方向性（二）机械能与内能转化的方向性2）工质：蒸汽机中的水蒸气、汽油燃烧后工质：蒸汽机中的水蒸气、汽油燃烧后在内燃机气缸中形成的高温气体、在内燃机气缸中形成的高温气体、火箭喷出的炽热燃气，都是工作物质，火箭喷出的炽热燃气，都是工作物质，简称工质简称工质.第6页/共20页教学目标 n n1.了解热传导过程的方向性。n n2.知道热力学第二定律的两种不同的表述，以及这两种表述的物理实质。n n3.知道什么是第二类永动机，理解第二类永动机不可能制成。第7页/共20页思考与讨论：思考与讨论：思考与讨论：思考与讨论：P58P58结论结论结论结论1.1.热量自动地由高温物体向低温物体传递的过热量自动地由高温物体向低温物体传递的过热量自动地由高温物体向低温物体传递的过热量自动地由高温物体向低温物体传递的过程是不可逆的。程是不可逆的。程是不可逆的。程是不可逆的。结论结论结论结论2.2.扩散现象进行是有方向的扩散现象进行是有方向的扩散现象进行是有方向的扩散现象进行是有方向的,过程是不可逆的。过程是不可逆的。过程是不可逆的。过程是不可逆的。结论结论结论结论3.3.功可以自动转化为热，但热却不能自动转化功可以自动转化为热，但热却不能自动转化功可以自动转化为热，但热却不能自动转化功可以自动转化为热，但热却不能自动转化为功。通过摩擦而使功转变为热的过程是不为功。通过摩擦而使功转变为热的过程是不为功。通过摩擦而使功转变为热的过程是不为功。通过摩擦而使功转变为热的过程是不可逆的。可逆的。可逆的。可逆的。结论结论结论结论4.4.气体膨胀气体膨胀气体膨胀气体膨胀(绝热自由膨胀绝热自由膨胀绝热自由膨胀绝热自由膨胀)的过程是不可逆的。的过程是不可逆的。的过程是不可逆的。的过程是不可逆的。一一.自然过程的方向自然过程的方向结论：无数事实告诉我们：凡是实际的过结论：无数事实告诉我们：凡是实际的过程，只要涉及热现象，如热传递、气体的程，只要涉及热现象，如热传递、气体的膨胀、扩散、有摩擦的机械运动膨胀、扩散、有摩擦的机械运动都有都有特定方向。也就是说，一切与热现象有关特定方向。也就是说，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。的宏观自然过程都是不可逆的。第8页/共20页（2 2）开开开开尔尔尔尔文文文文表表表表述述述述:不不不不可可可可能能能能从从从从单单单单一一一一热热热热源源源源吸吸吸吸热热热热使使使使之之之之完完完完全全全全转转转转变为功变为功变为功变为功而不产生其它影响而不产生其它影响而不产生其它影响而不产生其它影响。热力学第二定律热力学第二定律 克劳修斯表述反映了传热过程的不可逆性。克劳修斯表述反映了传热过程的不可逆性。克劳修斯表述反映了传热过程的不可逆性。克劳修斯表述反映了传热过程的不可逆性。此定律是人类长期生产实践与科学实验的总此定律是人类长期生产实践与科学实验的总此定律是人类长期生产实践与科学实验的总此定律是人类长期生产实践与科学实验的总结。它有很多种说法。主要为：结。它有很多种说法。主要为：结。它有很多种说法。主要为：结。它有很多种说法。主要为：（1 1）克劳修斯表述：）克劳修斯表述：）克劳修斯表述：）克劳修斯表述：不可能把热从低温物体传到不可能把热从低温物体传到不可能把热从低温物体传到不可能把热从低温物体传到高温物体高温物体高温物体高温物体而不产生其它影响。而不产生其它影响。而不产生其它影响。而不产生其它影响。开尔文表述表达了功转变热这一过程的不可逆性。开尔文表述表达了功转变热这一过程的不可逆性。开尔文表述表达了功转变热这一过程的不可逆性。开尔文表述表达了功转变热这一过程的不可逆性。第9页/共20页n n1.两种表述是等价的 可以从一种表述导出另一种表述，两种表述都称为热力学第二定律n n2.热力学第二定律的意义 提示了有大量分子参与的宏观过程的方向性，是独立于热力学第一定律的一个重要自然规律对热力学第二定律的理解对热力学第二定律的理解第10页/共20页 电冰箱的内部温电冰箱的内部温度比外部温度低，为度比外部温度低，为什么致冷系统还能不什么致冷系统还能不断地把箱内热量传给断地把箱内热量传给外界的空气？外界的空气？电冰箱工作时违反热力学第二定律吗电冰箱工作时违反热力学第二定律吗电冰箱工作时违反热力学第二定律吗电冰箱工作时违反热力学第二定律吗？第11页/共20页 因为电冰箱消耗了电因为电冰箱消耗了电能，对制冷系统做了功，能，对制冷系统做了功，一旦切断电源，电冰箱一旦切断电源，电冰箱就不能把其内部的热量就不能把其内部的热量传给外界的空气了相传给外界的空气了相反，外界的热量会自发反，外界的热量会自发地传给电冰箱，使其温地传给电冰箱，使其温度逐渐升高度逐渐升高 贮藏的贮藏的食品食品大气大气电冰箱制电冰箱制冷系统冷系统第12页/共20页热机：是一种把热机：是一种把内能内能转化为转化为机械能机械能的装置。的装置。(汽油机、柴油机、汽油机、柴油机、蒸汽轮机、喷气发动机等）蒸汽轮机、喷气发动机等）原理：燃料燃烧产生热量原理：燃料燃烧产生热量 Q1（高温热库）（高温热库）燃料中化学能燃料中化学能 转化为工作物质的内能。转化为工作物质的内能。推动活塞对外做功推动活塞对外做功 W工作物质内能变成机械能工作物质内能变成机械能排出废气向外界（低温热库）放热排出废气向外界（低温热库）放热 Q2机械能与内能转化的方向性的进一步讨论机械能与内能转化的方向性的进一步讨论热机能流图热机能流图燃料产生燃料产生的热量的热量Q输出机输出机械功械功W漏气热损漏气热损散热热损散热热损摩擦热损摩擦热损第13页/共20页效率：由能量守恒定律知道效率：由能量守恒定律知道 Q1=W+Q2 热机的效率热机的效率高温热高温热库库低温热库低温热库Q1Q2对外做功对外做功热热机机W热机的效率小于热机的效率小于100%，就不可能，就不可能把从高温热源吸把从高温热源吸收的热量全部转收的热量全部转化为机械能，总化为机械能，总有一部分热量散有一部分热量散发到冷凝器或大发到冷凝器或大气中。气中。机械能与内能转化的方向性的进一步讨论机械能与内能转化的方向性的进一步讨论热机工作时的能流分配热机工作时的能流分配第14页/共20页第二类永动机第二类永动机n n1.1.第二类永动机：人们把想象中能够从单一热源吸第二类永动机：人们把想象中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。做第二类永动机。n n2.2.第二类永动机不可能制成！表示机械能和内能的第二类永动机不可能制成！表示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，同时不引起内能，内能却不能全部转化成机械能，同时不引起其他变化其他变化n n3.3.第一类永动机和第二类永动机第一类永动机和第二类永动机 它们都不可能制成，第一类永动机的设想违反了能它们都不可能制成，第一类永动机的设想违反了能量守恒定律；第二类永动机的设想虽不违反能量守量守恒定律；第二类永动机的设想虽不违反能量守恒定律，但违背了跟热现象相联系的宏观自然过程恒定律，但违背了跟热现象相联系的宏观自然过程具有方向性的规律（热力学第二定律）。具有方向性的规律（热力学第二定律）。热力学第二定律的一种表述就是热力学第二定律的一种表述就是：第二类永动机不可能制成。：第二类永动机不可能制成。第15页/共20页1.1.下列关于能量转化的说法中，正确的是下列关于能量转化的说法中，正确的是下列关于能量转化的说法中，正确的是下列关于能量转化的说法中，正确的是 （）n nA.机械能可以转化为内能，但内能不能转化为机械能n nB.机械能可以转化为内能，内能也能转化为机械能n nC.机械能不可以转化为内能，但内能可以转化为机械能n nD.机械能可以转化为内能，但内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化BD第16页/共20页2.2.关于第二类永动机，下列说法正确的是关于第二类永动机，下列说法正确的是关于第二类永动机，下列说法正确的是关于第二类永动机，下列说法正确的是 （）n nA.它既不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律n nB.它既违反了热力学第一定律，也违反了热力学第二定律n nC.它不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律n nD.它只违反热力学第一定律，不违反热力学第二定律C第17页/共20页3.3.下列关于热机的说法中，正确的是（下列关于热机的说法中，正确的是（下列关于热机的说法中，正确的是（下列关于热机的说法中，正确的是（）n nA.热机是把内能转化成机械能的装置n nB热机是把机械能转化为内能的装置.n nC.只要对内燃机不断进行革新，它可以把气体的内能全部转化为机械能n nD.即使没有漏气，也没有摩擦等能量损失，内燃机也不能把内能全部转化为机械能AD第18页/共20页4.4.下列说法中正确的是（下列说法中正确的是（下列说法中正确的是（下列说法中正确的是（）n nA.一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性n nB.一切不违背能量守恒与转化定律的物理过程都是可以实现的n nC.由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行n nD.一切物理过程都不可能自发地进行AC第19页/共20页