4　热力学第二定律

1、第十章4热力学第二定律学习目标1.通过自然界中宏观过程的方向性，了解热力学第二定律.2.了解热力学第二定律的两种不同表述，以及两种表述的物理实质.3.了解什么是第二类永动机，知道为什么它不能制成.4.能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移以及宏观自然过程的方向性问题.问题探究问题探究把刚煮好的热鸡蛋放在冷水中，过一会儿，鸡蛋的温度降低，水的温度升高，最后水和鸡蛋的温度相同。是否可能发生这样的现象：原来温度相同的水和鸡蛋，过一会儿水的温度自发的降低而鸡蛋温度上升，生蛋变成了熟蛋？答案物体间传热气体膨胀有摩擦的机械运动能量真的守恒？热热力学第二定力学第二定律律一切与热现象有关的宏观自然过

2、程都是不可逆的。一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。反映宏观自然过程的方向性的定律反映宏观自然过程的方向性的定律微课1微课2微课31.热传导的方向性：一切与热现象有关的宏观 过程都是 . 2.热力学第二定律的克劳修斯表述：德国物理学家克劳修斯在1850年提出：热量不能自发地从 物体传到 物体，而不引起其它变化. 热力学第二定律的克劳修斯表述，阐述的是传热的 . 知识建构知识建构自然不可逆的低温高温方向性一、热力学第二定律的克劳修斯表述一、热力学第二定律的克劳修斯表述微课4练习练习1 1判断下列说法的正误.(1)一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的.()(2)热量不会从低温物体传给

3、高温物体.()(3)冰箱能自发地把热量从低温物体传给高温物体.()热机汽油机柴油机蒸汽轮机喷气发动机蒸汽机问题探究问题探究如图所示是制冷机和热机的工作过程示意图，通过此图思考以下问题：(1)制冷机工作时热量是自发地从低温热库传到高温热库吗？答案答案不是(2)热机工作时能否将从高温热库吸收的热量全部用来做功？答案答案不能答案1.热机(1)热机工作的两个阶段：第一个阶段是燃烧燃料，把燃料中的 . 变成工作物质的 .第二个阶段是工作物质对外 ，把自己的内能变成 .(2)热机的效率：热机输出的 与燃料产生的 的比值，用公式表示为 .热机的效率不可能达到100%.知识建构知识建构化学能内能做功机械能热量

4、机械功二、热力学第二定律的开尔文表述二、热力学第二定律的开尔文表述微课52.开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之 ，而不产生其他影响.(该表述阐述了机械能与内能转化的方向性)3.热力学第二定律的其他描述(1)一切宏观自然过程的进行都具有 .(2)气体向真空的自由膨胀是 的.(3)第二类永动机是 制成的.完全变成功方向性不可逆不可能4.第二类永动机(1)定义：只从 热库吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化的热机.(2)第二类永动机不可能制成的原因：虽然第二类永动机不违反_ ，但大量的事实证明，在任何情况下，热机都不可能只有一个热库，热机要不断地把吸取的热量变为有用的功，就不可避免地将一

5、部分热量传给低温热库.单一能量守恒定律微课6判断下列说法的正误.(1)机械能可以完全转化为内能.()(2)内能不可能完全转化为机械能.()(3)可以从单一热库吸收热量，使之完全变为功.()(4)第二类永动机违背了能量守恒定律.()(5)第二类永动机违背了热力学第二定律.()练习练习2 21 .(多选)根据热力学第二定律可知，下列说法中正确的是 A.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 B.没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机是可以实现的 C.制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气中，而不引起其他变化 D.不可能使

6、热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化答案拓展应用拓展应用2.(多选)下列说法中正确的是 A.一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性B.一切不违背能量守恒定律的物理过程都是可能实现的C.由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行D.一切物理过程都不可能自发地进行答案3. (多选)第二类永动机不可能制成是因为 A.违背了能量守恒定律B.违背了热力学第二定律C.机械能不能全部转变为内能D.内能不可能全部转化为机械能，而不产生其他影响答案4 . 关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是 A.热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第 二定律则指出内能不可能完全转

7、化为其他形式的能，故这两条定律是 相互矛盾的B.内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定 律并不矛盾C.两条定律都是有关能量转化的规律，它们不但不矛盾，而且没有本质 区别D.其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律答案在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不可能”“不产生其他影响”的涵义：1.“自发地”是指热量从高温物体“自发地”传给低温物体的方向性.在传递过程中不会对其他物体产生影响或不需借助其他物体提供能量等.2.关于“不可能”：实际上热机或制冷机系统循环终了时，除了从单一热库吸收热量对外做功，以及热量从低温热库传到高温热库以外，过程所产生的其他一切影

8、响，不论用任何曲折复杂的办法都不可能加以消除.3.“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响.如吸热、放热、做功等.一、对热力学第二定律的理解总结提升总结提升二、热力学第一定律和热力学第二定律的比较 热力学第一定律是指一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和，是能量守恒定律在热力学中的具体表现形式. 热力学第二定律是指在有限的时间和空间内，一切和热现象有关的物理过程、化学过程都具有不可逆性. 第一类永动机：不消耗任何能量，可以不断做功(或只给予很小的能量启动后，可以永远运动下去).第一类永动机的设想违背了能量守恒

9、定律 第二类永动机：将内能全部转化为机械能，而不引起其他变化(或只有一个热源，实现内能与机械能的转化).第二类永动机的设想不违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律.三、两类永动机的比较两类永动机都不可能制成1. (多选)下列哪个过程具有方向性 A.热传导过程 B.机械能向内能的转化过程 C.气体的扩散过程 D.气体向真空中的膨胀1234答案效果检测效果检测2.(多选)根据热力学第二定律，下列判断正确的是 A.电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.在热机中，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物体答案12343.关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是 A.随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并最终达到绝对 零度 B.热量是不可能从低温物体传递给高温物体的 C.第二类永动机遵从能量守恒定律，故能制成 D.用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2.0105 J，同时空气向外界放出热量1.5105 J，则空气的内能增加了5104 J答案12344.下列说法