热力学第二定律教学.ppt

第四节 热力学第二定律,一. 思考,在地球上海水贮存量十分丰富,若已知海水总质量约达1.41018吨，当它的温度降低0.1 时 ，放出多少热量？,又假设某个核电站为100万kw，则这些热量相当于多少个这样的电站一年的发电量,Q=Cm t= 4.2 103 1.41018 0.1 =5.8 1023J,核电站一年的发电量,分析：海水释放的热量,Q=Pt= 106 103365 24 3600= 3.15 1016J,等量的核电站个数,n=Q/Q=( 5.81023J) / (3.15 1016J)=1.8 107=1800万,二.导入,既然海水能释放出这么多的能量，为什么人们现在不去研究利用呢？是技术的因素还是其他？这节课我们来回答这个问题。因为涉及了物理学的一个基本定律,热力学第二定律,1实例-热传导：热量会自发地从高温物体传给低温物体，从而使低温物体升温，高温物体温度降低。,问题：电冰箱工作时为什么能将冰箱内(温度较低)的热量，传给外界空气(温度较高)？,第一种表述：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. 实例2-机械能与内能的转化,背景问题：一物体以一定的速度在粗糙的水平面上行驶，最终停下来，则在此过程中：a.能量是否守恒？b. 减少的机械能转化为什么能？c. 转化过程是全部转化吗？,新的设想：发明一种热机，用他把物体与地面摩擦产生的热量都吸收过来。并对物体做功，将内能全部转化为动能。使因摩擦而停止的物体在地面上重新动起来，而不引起其他变化,内燃机原理：假设气缸中的气体得到燃料燃烧时产生的热量Q1，推动活塞做功W，然后排出废气，同时把热量Q2散发到大气中，有能量守恒有Q1=W+ Q2。,第二种表述：不可能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,意义：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内能，内能却不能全部转化成机械能， 同时不引起其他变化,3.第二类永动机,概念：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=100%,结论：第二类永动机不可能制成,4.对热力学第二定律的自我理解：所有的热运动都具有方向性，只能自发的从某一状态变成另一状态，而不能逆向而行,方向性,自发,例.气体的扩散现象,例.能量耗散：无法把流散的内能重新收集起来加以利用的现象,5、例题分析：,例1根据热力学第二定律，下列判断正确的是 A. 电流的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度物体,例2第二类永动机不可以制成，是因为 A. 违背了能量的守恒定律 B热量总是从高温物体传递到低温物体 C机械能不能全部转变为内能 D内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化,例3试对热力学第一定律和热力学第二定律做一简单的评析,解析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:,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界条件才能进行。,6.热力学第三定律 ：,热力学温度：单位-开尔文（k）,温标换算：1 =（1+273）K,特点1. t= T,特点2. 绝对零度达不到,7、 巩固练习,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.能量耗散是从_角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性,2.热机是一种_的装置，热机做的功和它从热源吸收热量的比值叫做热机的_,把内能转化为机械能,效率,热现象,4.热力学第二定律使人们认识到，自然界中进行的涉及_现象的宏观过程都具有_性，例如机械能可以_转化为内能，但内能_全部转化为机械能，而不引起其他变化,热,方向,全部,不能,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。,5.什么是第二类永动机?为什么第二类永动机不可能造成?,答：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。,6.试述热力学第一定律和热力学第二定律的区别与联系,解答：热力学第一定律指出了在任何热力学过程中