1、4.4 热力学第二定律,引入新课： 任何物体都具有内能，在地球上贮存量十分丰富的海水总质量约达1.41018吨，它的温度只要降低1oC，就能释放相当于1800万个功率为100万千瓦的核电站一年的发电量，足够全世界使用4000年。而人类都不能利用这种“新能源”，究其原因，是因为涉及物理学的一个基本定律热力学第二定律,(一)热传导的方向性 1实例：热量会自动地从高温物体传给低温度物体。 2热传导的过程具有方向性 3自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。,1实例：热量会自动地从高温物体传给低温度物体。 注意这里所说“自发地”是指没有任何外界的影响或帮助，电冰箱工作时能将冰箱内(温度较低)的
2、热量，传给外界空气(温度较高)，是因为电冰箱消耗了电能，对制冷系统做了功。,2热传导的过程具有方向性 热传导的过程可以向一个方向自发地进行(热量从高温物体自发地传给低温物体)；但向相反的方向不会自发地产生(热量不会自发地从低温物体传给高温物体)，只有借助外界的帮助才能进行。,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,（二）机械能与内能转化的方向性,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
3、部分热量散发到冷凝器中。,(二)第二类永动机,1第二类永动机：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叫做第二类永动机。 2第二类永动机不可能制成 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第一类永动机和第二类永动机 它们都不可能制成，第一类永动机的设想违反了能量守恒定律；第二类永动机的设想虽不违反能量守恒定律，但违背了跟热现象相联系的宏观自然过程具有方向性的规律。,三、热力学第二定律,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
4、,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.,(三)热力学第二定律,1热力学第二定律常见的两种表述： (1)按热传递的方向性来表述：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)按机械能与内能转化过程的方向性来表述：不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。,2两种表述是等价的可以从一种表述导出另一种表述，两种表述都称为热力学第二定律 3热力学第二定律的意义提示了有大量分子参与的宏观过程的方向性，是独立于热力学第
5、一定律的一个重要自然规律。,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。,解析根据热力学第二定律可知，凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，电流的能可全部变为内能(由电流热效应中的焦耳定律可知)，而内能不可能全部变成电流的能机械能可全部变为内能，而内能不可能全部变成机械能，在热传导中，热量只能自发地从高温物体传递给低温物体，而不能自发地从低温物体传递给高温物体，所以选项B、C、D正确。,例2第二类永动机不可以制成，是因
6、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,解析第二类永动机设想虽然符合能量守恒定律，但是违背了能量转化中有些过程是不可逆的规律。所以不可能制成，选项D正确。,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。,小结 ：,热力学第二定律有常见的两种表述，提示了有大量分子参与的宏观过程(即与热现象有关的宏观过程)的方向性，第二类永动机不可能制成。,
