高中物理10.4热力学第二定律4课件人教选修33

1、热力学第二定律,地球上有大量的海水，它的总质量均为1.41018 t，只要这些海水的温度降低0.1，能释放出多少能量？已知水的比热c=4.2103J/（kg0c),能放出5.81023 J的能量，这相当于1800万个功率为100万千瓦的核电站一年的发电量，为什么人们不去研究这种新能源呢？,1、何为热传导的方向性？,2、什么是第二类永动机？它违背什么规律？,3、何为热力第二定律？它有几种表达式？,一、热传导的方向性,(1)举例：把一个高温的铁块放入一盆冷水中,热量会自发地从铁块传到水，同时铁块温度降低，水的温度升高。, 两个物体的温度不同，相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体,这里所说

2、的“自发地”指的是没有任何外界的影响和帮助,思考：热量会不会自发地从水传到高温的铁块呢？而使水的温度更低，铁块的温度更高呢？, 热量却不能自发地从低温物体传向高温物体, 要将热量从低温物体传向高温物体，必须有外界的影响和帮助，就是要有外界对其做功才能完成,热传导的方向性：两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体；要实现相反过程，必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化。,二、第二类永动机,（1）举例：一个在水平地面上运动的物体，由于克服摩擦力做功，最后停下来。物体的动能转化为内能，使物体和地面的温度升高。,思考：能否将一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，而使

3、内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来,或者能不能发明这样的一个机器：用它把物体与地面摩擦所产生的热量都吸收过来，并对物体做功，将内能全部都转化为动能，使因摩擦停止运动的物体在地面上重新运动起来，而不引起其他变化。,热机：是一种把内能转化为机械能的装置。,热机,效率： 由能量守恒定律知道 Q1 = W +Q2 热机的效率,内燃机,原理：燃料燃烧产生热量 Q1（高温热源）,推动活塞对外做功 W,排出废气向外界（低温热源）放热 Q2,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中。,（3）第二类永动机：从单一热源吸收热量可以全部用来做功，而不

4、引起其他变化的热机。,第二类永动机是不可能制成的,机械能和内能的转化过程具有方向性,机械能可以全部转化成内能，但内能却不能全部转化成机械能，同时不引起其他变化。,例：以下说法正确的是 A、热量只能从高温物体传递给低温物体，反之不能。B、热量能自发地从高温物体传递给低温物体C、热传导是有方向性的D、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,三、热力学第二定律,（1）举例：两种不同的气体扩散可以自发地进入对方,最后成为一种均匀的混合气体,思考:如图所示,容器A中装有气体,容器B是真空,打开阀门K,容器A中的气体会自发地向B中膨胀,最后两个容器都充满气体.会不会气体自发

5、地从容器B流向容器A,最后使容器B恢复成真空呢?,大量自然现象说明:有些物理过程具有方向性.,A、两种表述： 不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其它变化。这是按照热传导的方向性来表述。,（2）热力学第二定律,不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化，这是按照机械能与内能转化过程的方向性表述的。也可以表述为：第二类永动机是不可能制成的。,B、两种表述是等效的,C、热力学第二定律的实质： 热力学第二定律的每一种表述，揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。,四、能量耗散,能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中

6、宏观过程具有方向性,思考：既然自然界的能量是守恒的，为什么还要节约能源？,流散的内能无法重新收集起来加以利用的现象，称为能量耗散,五、热力学第三定律,热力学温度与摄氏温度的关系： T（t273.15）K,热力学零度（绝对零度）不可达到,6、能源 环境,三大常规能源：煤、石油、天然气是不可再生能源 可再生能源：风能、水流能、沼气能 新能源：核能（原子能） 太阳能：每年辐射到地球上的太阳能可达到1024J，相对于我们人类的历史而言，它是取之不尽，用之不竭的，而且不污染环境，是一种清洁能源。太阳能的利用有一个广阔的前景。,思考:,热力学第一定律的叙述能否包括热力学第二定律的内容?,(1)第一定律只指出了效率100%，第二定律指出的是效率100%，说明功可以全部变为热，而热量不能通过一循环全部变为功,(2)第一定律指出了热功等效和转换关系，指出任何过程中能量必须守恒，第二定律指出的是，并非所有能量守恒过程都能实现,低温热源的热量就不能自发地传向高温热源，揭示了过程进行的方向和条件,(3)热力学第二定律不是由第一定律推演出来的，而是自然界的又一个独立的定律，它涉及的问题不同于第一定律所涉及的范围，它是第一定律的补充.,解析：只是从单一的热源吸收热量，全部用来做功，而没有冷凝器，由热传