高中物理 10.4 熱力學第二定律8課件 人教版選修33.ppt

熱力學第二定律 教學要求 了解熱超導過程的方向性 了解什么是第二類永動機 為什么第二類永動機不可能制成 知道熱力學第二定律的兩種不同表述及物理實質(zhì) 了解什么是能量耗散 學習重點 熱力學第二定律的兩種不同表述及物理實質(zhì) 請回答 熱力學第一定律的文字敘述和數(shù)學表達式 復習提問 內(nèi)容 外界對物體所做的功w加上物體從外界吸收的熱量q等于物體內(nèi)能的變化 u 數(shù)學表達式 u w q 2 請回答 能量守恒定律的文字敘述 內(nèi)容 能量既不會憑空產(chǎn)生 也不會憑空消失 它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式 或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體 在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量不變 設問 地球上有大量的海水 它的總量約為1 4 1018t 只要這些海水的溫度降低0 1 就能放出5 8 1023j的熱量 這相當于1800萬個功率為100萬千瓦的核電站一年的發(fā)電量 為什么人們利用這種 新能源 呢 回答 熱超導的方向性 指沒有任何外界的影響或者幫助 1 現(xiàn)象 熱量會自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體 不會自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體 3 歸納總結(jié) 分析 致冷系統(tǒng)把冰箱內(nèi)的熱量傳給外界的空氣 這是因為電冰箱消耗電能 對致冷系統(tǒng)做了功 這種熱量傳遞不是自發(fā)的 而是受到了外界的影響或是說幫助 熱傳導的過程是有方向性的 歸納總結(jié) 第二類永動機 1 現(xiàn)象 運動的物體由于克服摩擦力做功 這個過程中 物體的動能轉(zhuǎn)化成為內(nèi)能 使物體和地面的溫度升高 2 有人設想 發(fā)明一種熱機 用它把物體和地面所產(chǎn)生的熱量都吸收過來 將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為動能 使因摩擦停止的物體重新運動起來 而不引起其他變化 簡單分析 自然界中沒有這樣的現(xiàn)象 一個放在水平地面上的物體 靠降低溫度 可以把內(nèi)能自發(fā)地轉(zhuǎn)化成為動能 使這個物體運動起來 雖然這種設想并不違背能量守恒定律 但是我們卻不能制出這種熱機 分析 3 熱機 1 熱機的效率 w q1 w w q2 1 2 熱機不能把它得到的全部內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能 4 第二永類動機 從單一熱源吸收熱量 全部用來做功而不引起其它變化的熱機 此類熱機不可能制成 5 結(jié)論 第二永類動機不可能制成表示機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性 盡管機械能可以全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能 內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化成機械能 同時不引起其它變化 熱力學第二定律 物理過程具有方法性定律內(nèi)容熱力學第二定律揭示了大量分子參與的客觀過程的方向性 局限性 熱力學第二定律不適用于少量分子 也不能把它推廣到無限的宇宙 舉例 混合氣體不能自發(fā)分開氣體不能自發(fā)散開形成真空熱超導具有方向性 定律內(nèi)容 兩種表述 克勞修斯表述 1850年 不可能使熱量自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體 而不引起其他變化 熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體 開爾文表述 1851年 不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功 而不引起其他變化 或者說第二永類動機不可能制成 熱量不能完全變成功 功可完全變成內(nèi)能 兩種表述是等價的 設問回答 因為不可能從海水中吸取熱量來做功 而而不引起其他變化 設問 能量耗散 學生閱讀 歸納 能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然中的客觀過程的方向性 知識小結(jié) 熱超導過程的方向性 第二類永動