热力学第二定律.ppt

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1、曾小康 我们在初中学过，当物体温度升高时，我们在初中学过，当物体温度升高时，就要吸收热量；当物体温度降低时，就要吸收热量；当物体温度降低时，就要放出热量。而且热量公式就要放出热量。而且热量公式Q = cmt，这里有一个有趣的问题：地，这里有一个有趣的问题：地球上有大量的海水球上有大量的海水,它的总质量约为它的总质量约为1.41018 t , 如果这些海水的温度降低如果这些海水的温度降低0.1oC,将要放出多少焦耳的热量将要放出多少焦耳的热量?海水海水的比热容为的比热容为C=4.2103J/(kg)放出放出5.85.810102323J J的热量，这相当于的热量，这相当于18001800万个核万

2、个核电站一年的发电量电站一年的发电量 浓度不等的溶液混合均匀；浓度不等的溶液混合均匀；锌片与硫酸铜的置换反应锌片与硫酸铜的置换反应可逆过程只是一种理想模型。准静态过程可视为可逆过程。由某一初态出发，经由某一初态出发，经过某一过程到达末态过某一过程到达末态后后，如果还存在另一如果还存在另一过程，它能使系统和过程，它能使系统和外界完全复原外界完全复原（即系（即系统回到初态，又同时统回到初态，又同时消除了原过程对外界消除了原过程对外界引起的一切影响），引起的一切影响），则则 原过程称为可逆原过程称为可逆过程过程。由某一初态出发，经过由某一初态出发，经过某一过程到达末态后某一过程到达末态后，如果不存在

3、另一过程，如果不存在另一过程，它能使系统和外界完全它能使系统和外界完全复原复原，则，则原过程称为不原过程称为不可逆过程可逆过程。高温物体高温物体低温物体低温物体热量热量Q Q高温物高温物体体低温物体低温物体热量热量Q Q1实例：热量会自发地从高温物体传给低温度物体。注意这里所说“自发地”是指没有任何外界的影响或帮助，电冰箱工作时能将冰箱内(温度较低)的热量，传给外界空气(温度较高)，是因为电冰箱消耗了电能，对制冷系统做了功。2热传导的过程具有方向性热传导的过程可以向一个方向自发地进行(热量从高温物体自发地传给低温物体)；但向相反的方向不会自发地产生(热量不会自发地从低温物体传给高温物体)，只有

4、借助外界的帮助才能进行。3自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。(一一)、热传导、热传导二、功热转换二、功热转换m通过摩擦而使功变热的过程是不可逆的；通过摩擦而使功变热的过程是不可逆的；功转换为热的过程具有方向性。功转换为热的过程具有方向性。气体自由膨胀会自动发生气体自动收缩不会自动发生功转变成热量会自动发生热量自行转变成功不会自动发生气缸中的气体得到燃料燃气缸中的气体得到燃料燃烧时产生的热量烧时产生的热量Q1Q1，推动活，推动活塞做功塞做功W W，然后排出废气，然后排出废气，同时把热量同时把热量Q Q2 2散发到大气散发到大气中由能量守恒定律知道中由能量守恒定律知道Q Q1 1=W

5、+Q=W+Q2 2我们把热机做的功我们把热机做的功W W和它从热源吸收的热量和它从热源吸收的热量Q Q1 1的比值叫做热机的效率，用的比值叫做热机的效率，用表示效率，则有，表示效率，则有，只有当气缸中工作物质的温只有当气缸中工作物质的温度比大气温度高时内燃机才度比大气温度高时内燃机才能工作，所以能工作，所以Q Q2 2这部分热量这部分热量是不可避免的热机工作时，是不可避免的热机工作时，总要向冷凝器散热，总要由总要向冷凝器散热，总要由工作物质带走一部分热量工作物质带走一部分热量Q Q2 2( (如下图，投影如下图，投影) )，所以总，所以总有有Q Q1 1W W因此，热机的效因此，热机的效率不可

6、能达率不可能达100100热转换为功的过程也是不可热转换为功的过程也是不可逆的，具有方向性。逆的，具有方向性。气体向真空中绝热自由膨胀气体向真空中绝热自由膨胀的过程是不可逆的。的过程是不可逆的。高温物体低温物体Q Q高温物体低温物体Q Q会自动发生不会自动发生气体自由膨胀会自动发生气体自动收缩不会自动发生一切与热现象有关的实际一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。宏观过程都是不可逆的。违背热力学第一定律的过程都不可能发生。违背热力学第一定律的过程都不可能发生。不违背热力学第一定律的过程不一定都可以发生。不违背热力学第一定律的过程不一定都可以发生。自然过程是按一定方向进行的。自然过程是按一

7、定方向进行的。定律的两种表述 两种表述是等价的两种表述是等价的 可以从一种表述导出另一种表述，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两种表述都称为热力学第二定律热力学第二定律的意义热力学第二定律的意义 1 1）提示了有大量分子参与的宏观过程的）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方向性，是独立于热力学第一定律的一个重要自然规律个重要自然规律 2 2）对生活实践的指导作用）对生活实践的指导作用第二类永动机：人们把想象中能第二类永动机：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用来做功而不引起其他变

8、化的热机叫做第二类永动机。热机叫做第二类永动机。第二类永动机不可能制成第二类永动机不可能制成第一类永动机和第二类永动机比较第一类永动机和第二类永动机比较w热力学第一定律和热力学第二定律热力学第一定律和热力学第二定律 热力学第一定律和热力学第二热力学第一定律和热力学第二定律是构成热力学知识的理论基础，定律是构成热力学知识的理论基础，前者对自然过程没有任何限制，只前者对自然过程没有任何限制，只指出在任何热力学过程中能量不会指出在任何热力学过程中能量不会有任何增加或损失，反映的是物体有任何增加或损失，反映的是物体内能的变化与热量、做功的定量关内能的变化与热量、做功的定量关系；后者则是解决哪些过程可以自系；后者则是解决哪些过程可以自发地发生，哪些过程必须借助于外发地发生，哪些过程必须借助于外界条件才能进行。界条件才能进行。