热力学第二定律课件.pptx

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1、思考与讨论结论1：热量自发地由高温物体向低温物体传递的过程是热量自发地由高温物体向低温物体传递的过程是 不可逆的。不可逆的。结论2：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。结论3：机械能自发机械能自发地转化为地转化为内能内能的过程的过程是不可逆的。是不可逆的。结论4：气体膨胀气体膨胀(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。一.宏观自然过程的方向性结论：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、气体的膨胀、扩散、有摩擦的机械运动都有特定方向。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。4.热力学第二定律 学

2、习目标1、了解自然界中宏观过程的方向性2初步了解热力学第二定律的两种表述 以及这两种表述的实质3了解什么是第二类永动机，为什么第 二类永动机不可以制成4尝试运用热力学第二定律解决实际问题二.热力学第二定律 在物理学中，反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律热力学第二定律的表述有60-70种 热传导方向性热传导方向性 克劳修斯表述 机械能与内能转化方向性机械能与内能转化方向性 开尔文表述热量不能自发地从低温物体传到高温物体。理解“自发：”当两个物体接触时，不需要第三者介入、不会对任何第三者产生影响，热量就能从一个物体传递到另外一个物体。高温低温 低温 高温自发自发克劳修斯表述指明热传导

3、过程是不可逆的。热力学第二定律的克劳修斯表述热量真的不能从低温物体传到高温物体吗？电冰箱和空调工作时违反热力学第二定律吗？贮藏的食品大气热量可以从低温物体传到高温物体但要产生其他影响。热机：是一种把内能转化为机械能的装置。(汽油机、柴油机、蒸汽轮机、喷气发动机等）原理：燃料燃烧产生热量 Q1（高温热源）燃料中化学能 转化为工作物质的内能。推动活塞对外做功 W工作物质内能变成机械能排出废气向外界（低温热源）放热 Q2机械能与内能转化的方向性的讨论从能量转化的角度说明热机工作分成几个阶段机械能与内能转化的方向性的进一步讨论热机能流图输出机械功W漏气热损散热热损热机的效率 永远100%高温热源低温热

4、源Q1Q2对外做功热机W热机不可能从单一热源吸热，使热量完全转变成功，而不向低温热源放热。热机不可能从单一热源吸热，使热量完全转变成功，而不向低温热源放热。摩擦热损消除热损失，热机能将全部的内能转变成做功吗？燃料产生的热量Q不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其它影响。揭示机械能与内能转化方向性机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部转化成机械能，而不产生其他影响热力学第二定律的开尔文表述 热库是指温度均匀且恒定不变的系统去掉低温热库不就能实现吸热全部转化为功了吗？更深入的理解开尔文表述可以从单一热库吸收热量，使之完全变成功，但要产生其它影响实例分析：一定质量的理想气体封闭在导热

5、气缸内,气缸与恒温热源接触,缸壁光滑且不漏气.气体做等温膨胀缓慢地推动活塞对外做功，从单一热源吸收的热量Q等于对外做功W吗？这一过程违反热力学第二定律吗？不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其它影响气体的“体积和压强”发生了变化，这个“热机”能回到初始状态循环工作吗？克劳修斯表述:热量不能自发地从低温物体传到高温物体。热量不能自发地从低温物体传到高温物体。开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量 不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，使之完全变成功，而 而不产生其它影响 不产生其它影响。热力学第二定律的其他表述可以证明是等价气体向真空的自由膨胀是不可逆的。等价的还有许多其他的表述

6、热力学第二定律的本质 一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。这就是热力学第二定律的实质。适用条件：只适用于很大数目分子构成的系统及有限范围内的宏观过程，不适用与少量的微观系统，也不能扩展到无限的宇宙。有可能制成第二类永动机吗？在地球上的海水总质量达1.41018吨，如果制造一种机器，使海水的温度降低1，就能释放相当于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。把这类机器叫做第二类永动机。这一设想违背能量守恒定律吗？能制成第二类永动机吗？热库是指温度均匀且恒定不变的系统利用表层海水与深层海水的温度不同进行发电的技术是在1881年9月，由法国生物物理学家达松瓦尔首先提出，1926年11月，法国科学院建立第一个实验温差发电站。2012年1月，中国在青岛建成了温差发电实验装置，使得中国成为第三个掌握海水温差能发电技术的国家。原理是用温暖的表层海水加热沸点较低的氨使其沸腾形成蒸汽驱动发电机，发电后的蒸汽再被（500m-1000m）低温深层海水冷却，变回液体再被抽回到海水表层，如此循环。优点：不消耗任何燃料；无污染；几乎不排放任何温室气体，全年都可以发电，副产品是淡水，可供使用.缺点是：投资巨大；发电成本高；深海冷水管路施工风险高。海水温差发电下个世纪新能源开发的出发点美国夏威夷课堂小结