10.4 熱力學(xué)第二定律

1、10.4 熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律 物理組物理組 侯亞麗侯亞麗 physic 知識(shí)回顧： 1 1、熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第一定律 2 2、能量守恒定律、能量守恒定律 physic 思考思考 根據(jù)根據(jù)熱力學(xué)第一定律：熱力學(xué)第一定律： 在一切熱力學(xué)過(guò)程中能量必須守恒。在一切熱力學(xué)過(guò)程中能量必須守恒。 滿足能量守恒的過(guò)程是否都能滿足能量守恒的過(guò)程是否都能發(fā)生發(fā)生呢？呢？ 視頻視頻 physic 陳述性知識(shí)：陳述性知識(shí)： 一一： physic 自發(fā)過(guò)程自發(fā)過(guò)程 v天然過(guò)程天然過(guò)程 生命生命 化學(xué)反應(yīng)之方向性化學(xué)反應(yīng)之方向性 “ “黃河之水天上來(lái)，黃河之水天上來(lái)， 奔流到海不復(fù)回。奔流到海不復(fù)回?！?/p>

2、（自然）（自然） “ “君不見(jiàn)高堂明鏡悲白發(fā)，君不見(jiàn)高堂明鏡悲白發(fā)， 朝如青絲暮成雪朝如青絲暮成雪” ” （生命）（生命） “欲死灰之復(fù)燃，艱乎為力欲死灰之復(fù)燃，艱乎為力 ” ”（化學(xué)反應(yīng)）（化學(xué)反應(yīng)） physic physic 1）熱機(jī)：是一種把）熱機(jī)：是一種把內(nèi)能內(nèi)能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為機(jī)械能機(jī)械能的裝置。的裝置。 原理：燃料燃燒產(chǎn)生熱量原理：燃料燃燒產(chǎn)生熱量 Q1（高溫?zé)釒?kù)）（高溫?zé)釒?kù)） 推動(dòng)活塞對(duì)外做功推動(dòng)活塞對(duì)外做功 W 排出廢氣向外界（低溫?zé)釒?kù)）放熱排出廢氣向外界（低溫?zé)釒?kù)）放熱Q2 高溫?zé)釒?kù)高溫?zé)釒?kù) 低溫?zé)釒?kù)低溫?zé)釒?kù) Q1 Q2 對(duì)外做功對(duì)外做功熱機(jī) W 陳述性知識(shí)陳述性知識(shí) （二）機(jī)

3、械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性（二）機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性 2） 工質(zhì)：蒸汽機(jī)中的水蒸氣、汽油燃燒后工質(zhì)：蒸汽機(jī)中的水蒸氣、汽油燃燒后 在內(nèi)燃機(jī)氣缸中形成的高溫氣體、在內(nèi)燃機(jī)氣缸中形成的高溫氣體、 火箭噴出的熾熱燃?xì)猓际枪ぷ魑镔|(zhì)，火箭噴出的熾熱燃?xì)?，都是工作物質(zhì)， 簡(jiǎn)稱工質(zhì)簡(jiǎn)稱工質(zhì). physic 教學(xué)目標(biāo) v1.了解熱傳導(dǎo)過(guò)程的方向性。了解熱傳導(dǎo)過(guò)程的方向性。 v2.知道熱力學(xué)第二定律的兩種不同的表述，知道熱力學(xué)第二定律的兩種不同的表述， 以及這兩種表述的物理實(shí)質(zhì)。以及這兩種表述的物理實(shí)質(zhì)。 v3.知道什么是第二類永動(dòng)機(jī)，理解第二類知道什么是第二類永動(dòng)機(jī)，理解第二類 永動(dòng)機(jī)不可能制成。永動(dòng)機(jī)不可

4、能制成。 physic 思考與討論：思考與討論：P58一一. .自然過(guò)程的方向自然過(guò)程的方向 結(jié)論：無(wú)數(shù)事實(shí)告訴我們：凡是實(shí)際的過(guò)結(jié)論：無(wú)數(shù)事實(shí)告訴我們：凡是實(shí)際的過(guò) 程，只要涉及熱現(xiàn)象，如熱傳遞、氣體的程，只要涉及熱現(xiàn)象，如熱傳遞、氣體的 膨脹、擴(kuò)散、有摩擦的機(jī)械運(yùn)動(dòng)膨脹、擴(kuò)散、有摩擦的機(jī)械運(yùn)動(dòng)都有都有 特定方向。也就是說(shuō)，一切與熱現(xiàn)象有關(guān)特定方向。也就是說(shuō)，一切與熱現(xiàn)象有關(guān) 的宏觀自然過(guò)程都是不可逆的。的宏觀自然過(guò)程都是不可逆的。 physic 熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律 physic v1.兩種表述是等價(jià)的兩種表述是等價(jià)的 可以從一種表述導(dǎo)出另一種表述，兩種表述都可以從一種表述導(dǎo)出另一

5、種表述，兩種表述都 稱為熱力學(xué)第二定律稱為熱力學(xué)第二定律 v2.熱力學(xué)第二定律的意義熱力學(xué)第二定律的意義 提示了有大量分子參與的宏觀過(guò)程的方向性，提示了有大量分子參與的宏觀過(guò)程的方向性， 是獨(dú)立于熱力學(xué)第一定律的一個(gè)重要自然規(guī)是獨(dú)立于熱力學(xué)第一定律的一個(gè)重要自然規(guī) 律律 對(duì)熱力學(xué)第二定律的理解對(duì)熱力學(xué)第二定律的理解 physic 電冰箱的內(nèi)部溫電冰箱的內(nèi)部溫 度比外部溫度低，為度比外部溫度低，為 什么致冷系統(tǒng)還能不什么致冷系統(tǒng)還能不 斷地把箱內(nèi)熱量傳給斷地把箱內(nèi)熱量傳給 外界的空氣？外界的空氣？ 電冰箱工作時(shí)違反熱力學(xué)第二定律嗎？電冰箱工作時(shí)違反熱力學(xué)第二定律嗎？ physic 因?yàn)殡姳湎?/p>

6、了電因?yàn)殡姳湎牧穗?能，對(duì)制冷系統(tǒng)做了功，能，對(duì)制冷系統(tǒng)做了功， 一旦切斷電源，電冰箱一旦切斷電源，電冰箱 就不能把其內(nèi)部的熱量就不能把其內(nèi)部的熱量 傳給外界的空氣了相傳給外界的空氣了相 反，外界的熱量會(huì)自發(fā)反，外界的熱量會(huì)自發(fā) 地傳給電冰箱，使其溫地傳給電冰箱，使其溫 度逐漸升高度逐漸升高 貯藏的貯藏的 食品食品 大氣大氣 電冰箱制電冰箱制 冷系統(tǒng)冷系統(tǒng) physic 熱機(jī)：是一種把熱機(jī)：是一種把內(nèi)能內(nèi)能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為機(jī)械能機(jī)械能的裝置。的裝置。(汽油機(jī)、柴油機(jī)、汽油機(jī)、柴油機(jī)、 蒸汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等）蒸汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等） 原理：燃料燃燒產(chǎn)生熱量原理：燃料燃燒產(chǎn)生熱量 Q1（高溫?zé)幔?/p>

7、高溫?zé)釒?kù)庫(kù)）燃料中化學(xué)能燃料中化學(xué)能 轉(zhuǎn)化為工作物質(zhì)的內(nèi)能。轉(zhuǎn)化為工作物質(zhì)的內(nèi)能。 推動(dòng)活塞對(duì)外做功推動(dòng)活塞對(duì)外做功 W工作物質(zhì)內(nèi)能變成機(jī)械能工作物質(zhì)內(nèi)能變成機(jī)械能 排出廢氣向外界（低溫?zé)崤懦鰪U氣向外界（低溫?zé)釒?kù)庫(kù)）放熱）放熱 Q2 機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性的進(jìn)一步討論機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性的進(jìn)一步討論 熱機(jī)能流圖熱機(jī)能流圖 燃料產(chǎn)生燃料產(chǎn)生 的熱量的熱量Q 輸出機(jī)輸出機(jī) 械功械功W 漏氣熱損漏氣熱損 散熱熱損散熱熱損 摩擦熱損摩擦熱損 physic 效率：由能量守恒定律知道效率：由能量守恒定律知道 Q1 = W +Q2 熱機(jī)的效率熱機(jī)的效率 1 Q W 高溫?zé)釒?kù)高溫?zé)釒?kù) 低溫?zé)釒?kù)低溫?zé)釒?kù)

8、Q1 Q2 對(duì)外做功對(duì)外做功熱機(jī)熱機(jī) W 熱機(jī)的效率小于熱機(jī)的效率小于 100%，就不可能，就不可能 把從高溫?zé)嵩次褟母邷責(zé)嵩次?收的熱量全部轉(zhuǎn)收的熱量全部轉(zhuǎn) 化為機(jī)械能，總化為機(jī)械能，總 有一部分熱量散有一部分熱量散 發(fā)到冷凝器或大發(fā)到冷凝器或大 氣中。氣中。 機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性的進(jìn)一步討論機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性的進(jìn)一步討論 熱機(jī)工作時(shí)的能流分配熱機(jī)工作時(shí)的能流分配 physic 第二類永動(dòng)機(jī)第二類永動(dòng)機(jī) v1.第二類永動(dòng)機(jī)：人們把想象中能夠從單一熱源吸第二類永動(dòng)機(jī)：人們把想象中能夠從單一熱源吸 收熱量，全部用來(lái)做功而不引起其他變化的熱機(jī)叫收熱量，全部用來(lái)做功而不引起其他變化的熱機(jī)

9、叫 做第二類永動(dòng)機(jī)。做第二類永動(dòng)機(jī)。 v2.第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成！表示機(jī)械能和內(nèi)能的第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成！表示機(jī)械能和內(nèi)能的 轉(zhuǎn)化過(guò)程具有方向性盡管機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化過(guò)程具有方向性盡管機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為 內(nèi)能，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，同時(shí)不引起內(nèi)能，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，同時(shí)不引起 其他變化其他變化 v3.第一類永動(dòng)機(jī)和第二類永動(dòng)機(jī)第一類永動(dòng)機(jī)和第二類永動(dòng)機(jī) 它們都不可能制成，第一類永動(dòng)機(jī)的設(shè)想違反了能它們都不可能制成，第一類永動(dòng)機(jī)的設(shè)想違反了能 量守恒定律；第二類永動(dòng)機(jī)的設(shè)想雖不違反能量守量守恒定律；第二類永動(dòng)機(jī)的設(shè)想雖不違反能量守 恒定律，但違背了跟熱現(xiàn)象相聯(lián)系的宏觀

10、自然過(guò)程恒定律，但違背了跟熱現(xiàn)象相聯(lián)系的宏觀自然過(guò)程 具有方向性的規(guī)律（熱力學(xué)第二定律）。具有方向性的規(guī)律（熱力學(xué)第二定律）。 熱力學(xué)第二定律的一種表述就是：熱力學(xué)第二定律的一種表述就是： 第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成。第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成。 physic 1.1.下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的說(shuō)法中，正確的是下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的說(shuō)法中，正確的是 （ ） vA.機(jī)械能可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不能轉(zhuǎn)化機(jī)械能可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不能轉(zhuǎn)化 為機(jī)械能為機(jī)械能 vB.機(jī)械能可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也能轉(zhuǎn)化為 機(jī)械能機(jī)械能 vC.機(jī)械能不可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能可以轉(zhuǎn)機(jī)械能不可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但

11、內(nèi)能可以轉(zhuǎn) 化為機(jī)械能化為機(jī)械能 vD.機(jī)械能可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不能全部機(jī)械能可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不能全部 轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，同時(shí)不引起其他變化轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，同時(shí)不引起其他變化 BD physic 2.2.關(guān)于第二類永動(dòng)機(jī)，下列說(shuō)法正確的關(guān)于第二類永動(dòng)機(jī)，下列說(shuō)法正確的 是是 （ ） vA.它既不違反熱力學(xué)第一定律，也不違反熱它既不違反熱力學(xué)第一定律，也不違反熱 力學(xué)第二定律力學(xué)第二定律 vB.它既違反了熱力學(xué)第一定律，也違反了熱它既違反了熱力學(xué)第一定律，也違反了熱 力學(xué)第二定律力學(xué)第二定律 vC.它不違反熱力學(xué)第一定律，只違反熱力學(xué)它不違反熱力學(xué)第一定律，只違反熱力學(xué) 第二定律第二定律 v

12、D.它只違反熱力學(xué)第一定律，不違反熱力學(xué)它只違反熱力學(xué)第一定律，不違反熱力學(xué) 第二定律第二定律 C physic 3.3.下列關(guān)于熱機(jī)的說(shuō)法中，正確的是下列關(guān)于熱機(jī)的說(shuō)法中，正確的是 （ ） vA.熱機(jī)是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的裝置熱機(jī)是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的裝置 vB熱機(jī)是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的裝置熱機(jī)是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的裝置. vC.只要對(duì)內(nèi)燃機(jī)不斷進(jìn)行革新，它可以把氣只要對(duì)內(nèi)燃機(jī)不斷進(jìn)行革新，它可以把氣 體的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能體的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 vD.即使沒(méi)有漏氣，也沒(méi)有摩擦等能量損失，即使沒(méi)有漏氣，也沒(méi)有摩擦等能量損失， 內(nèi)燃機(jī)也不能把內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能內(nèi)燃機(jī)也不能把內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 AD physic 4.4.下列說(shuō)法中正確的是（下列說(shuō)法