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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,选修33 第十章热力学定律,10.4,热力学第二定律,选修33 第十章热力学定律,1,思考与讨论,问题：,把煮好的热鸡蛋放在冷水中，过一会儿，鸡蛋的温度降低，水都的温度升高，最后水和鸡蛋的温度相同。这种现象是能够“自发地”进行，还是必须有“外界影响”才能发生？,问题：,原来温度相同的水和鸡蛋，过一会儿水的温度降低而鸡蛋的温度升高，生蛋变成了熟蛋，,这种现象是能够“自发地”进行,还是必须有“外界影响”才能发生？,是一种能够自发地进行的自然规律。不需要外界的影响。,不能自发地进行，必须要有外界的影响才能发生。,思考与讨论问题：把煮好的热鸡蛋放在冷水中，过一会儿，鸡蛋的温,2,思考与讨论,问题：,把一滴蓝墨水滴进一杯清水中，不久整杯水都均匀地变蓝了。这种现象是能够“自发地”进行，还是必须有“外界影响”才能发生？,问题：,一杯均匀的蓝色墨水，经历一定的时间，墨水中的小炭粒又聚集在一起，成为一滴墨水，其余部分又变成了清水。,这种现象是能够“自发地”进行，还是必须有“外界影响”才能发生？,是一种能够自发地进行的自然规律。不需要外界的影响。,不能自发地进行，必须要有外界的影响才能发生。,思考与讨论问题：把一滴蓝墨水滴进一杯清水中，不久整杯水都均匀,3,思考与讨论,问题：,在平地上滚动的足球克服摩擦力做功，其动能转化为内能，最终停下来，同时足球、地面及周围空气的温度略有上升。这种现象是能够“自发地”进行，还是必须有“外界影响”才能发生？,问题：,静止的足球和地面、周围的空气降低温度释放内能，并将释放的内能全部转化为动能，让足球又滚动起来。,这种现象是能够“自发地”进行，还是必须有“外界影响”才能发生？,是一种能够自发地进行的自然规律。不需要外界的影响。,不能自发地进行，必须要有外界的影响才能发生。,思考与讨论问题：在平地上滚动的足球克服摩擦力做功，其动能转化,4,思考与讨论,问题：,装有压缩空气的钢瓶，打开阀门后会听到“哧”的一声响，气体喷到外面，压强减小。这种现象是能够“自发地”进行，还是必须有“外界影响”才能发生？,问题：,外面的空气进入钢瓶，瓶内气体的压强变大。,这种现象是能够“自发地”进行，还是必须有“外界影响”才能发生？,是一种能够自发地进行的自然规律。不需要外界的影响。,不能自发地进行，必须要有外界的影响才能发生。,思考与讨论问题：装有压缩空气的钢瓶，打开阀门后会听到“哧”的,5,问题：,这些宏观上的热现象说明了什么？,凡是实际的过程，只要涉及热现象，如热传递、气体的膨胀、扩散、有摩擦的机械运动都具有特定的,方向性,这些过程可以,自发地,朝某个方向进行，例如热量由高温物体传向低温物体，而相反的过程，即使,不违背能量守恒定律,，也不能,自发地,进行，这就是说，,一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。,这种规律在物理学上我们叫做,热力学第二定律,。,问题：这些宏观上的热现象说明了什么？凡是实际的过程,6,一、热力学第二定律：,1.内容：,一切与热现象有关的自然（或实际)宏观过程均具有方向性（或不可逆）。,2.注意：,“自然、实际、自发、不产生其它影响”四种说法表达的是同一种意思，均指所研究的热力学系统与外界之间没有任何相互影响，也就是没有任何人为干扰。若有人为干扰，与热现象有关的相应宏观过程能够反方向进行。因此，在谈到方向性时，必须强调“自然、实际、自发、不产生其它影响”。,热力学第一定律是通过实验总结出来的实验定律，热力学第二定律是通过对自然现象的不可逆性分析总结出来的经验定律，不能通过通过理论与实验证明。,一、热力学第二定律：1.内容：一切与热现象有关,7,问题：,观察动态图，图中的热量是从低温物体传到高温物体，还是从高温物体传到低温物体？这种现象是自发进行的，还是有外界影响而发生的？,图中的热量是从高温物体传到低温物体。这种现象是自发进行的。,问题：,观察动态图，图中的热量是从低温物体传到高温物体，还是从高温物体传到低温物体？这种现象是自发进行的，还是有外界影响而发生的？,图中的热量是从低温物体传到高温物体。这种现象在外界影响下发生的，不能自发进行。,问题：观察动态图，图中的热量是从低温物体传到高温物体，还是从,8,一、热力学第二定律：,3.表述一（克劳修斯表述）：,热量不能自发地从低温物体传到高温物体。,4.注意：,“热量是能够从低温物体传到高温物体的”，只不过，这一过程不能自发进行，必须要有外界的影响，人为的干扰才能够发生。,一、热力学第二定律：3.表述一（克劳修斯表述）：,9,问题：,观察动态图，图中,容器内安装有由叶片组成的搅拌器。让重物匀速下降带动叶片搅拌容器中的水，叶片与水摩擦引起水温上升。,这种现象中的能量转化有什么特点？,通过摩擦力做功，将机械能全部转化为内能。,问题：,观察动态图，图中是一种热机-利用内能做功的机械。容器中的气体吸收热量后膨胀对外做功。将内能转化为机械能。气体的内能能否全部转化为机械能呢？,不能，由于容器散热、漏气、摩擦的存在，实际过程中必定存在“能量耗散”。,问题：观察动态图，图中容器内安装有由叶片组成的搅拌器。让重物,10,一、热力学第二定律：,5.表述二（开尔文表述）：,不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。,6.注意：,“热量能够完全变成功”，“内能也可以全部转化为机械能”。只不过，这一过程在实际的热机（存在能量耗散）之中不可能发生，必须要有外界的影响，人为的干扰才能够发生。如,理想气体的等温膨胀过程,。,一、热力学第二定律：5.表述二（开尔文表述）：不可,11,美好的前景：,地球上海水的总质量多达1.410,21,kg。如果制造一种机器，把这些海水的温度降低1,0,C，放出的热量高达,910,18,Kw.h，足够全世界使用4000年。,问题：,这种设想违背能量守恒定律吗？,不违背,问题：,这种设想能否成立？为什么？,不成立。违背了热力学第二定律。一切与热现象有关的,实际,宏观过程都具有方向性，即在,实际,之中，不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功。即热机效率不可能等于100%.,美好的前景：地球上海水的总质量多达1.41021kg。如果,12,二、第二类永动机：,1.定义：,只从单一热库吸收热量，使之完全变为功而不产生其他影响的热机。或指机械效率,=100,%的机器。,2.第二类永动机不可能制成：,没有违背能量守恒定律与热力学第一定律。,违背了热力学第二定律。,3.注意：,能量守恒定律与热力学第一定律说明热机效率,不可能大于,100%，热力学第二定律说明热机效率不可能等于100%，由于实际中能量耗散不可避免，热机效率必定小于100%,。,二、第二类永动机：1.定义：只从单一热库吸收热量，使,13,【例题】,根据热力学第二定律，下列说法正确的是（）,A热量可以从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体,B热量可以从高温物体传到低温物体，也可能从低温物体传到高温物体,C机械能可以全部转化为内能，但内能不可能全部转化为机械能,D机械能可以全部转化为内能，内能也可能全部转化为机械能,BD,【例题】根据热力学第二定律，下列说法正确的是（,14,【例题】,根据热力学第二定律，下列判断正确的是（）,A电流的能量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,BCD,【例题】根据热力学第二定律，下列判断正确的是（,15,【例题】,如图中气缸内盛有定量的理想气体，气缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与气缸壁的接触是光滑的，但不漏气现将活塞杆与外界连接使缓慢地向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是（）A气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律B气体是从单一热源吸热，但并未全用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律C气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律DA、B、C三种说法都不对,C,【例题】如图中气缸内盛有定量的理想气体，气缸壁是导热的，缸外,16,【例题】,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.热量总是从高温物体传递到低温物体,C.机械能不能全部转化为内能,D.内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化,D,【例题】第二类永动机不可能制成，是因为()D,17,课堂小 结,一、热力学第二定律：,1.内容：,一切与热现象有关的自然（或实际)宏观过程均具有方向性（或不可逆）。,2.注意：,“自然、实际、自发、不产生其它影响”四种说法表达的是同一种意思，均指所研究的热力学系统与外界之间没有任何相互影响，也就是没有任何人为干扰。若有人为干扰，与热现象有关的相应宏观过程能够反方向进行。因此，在谈到方向性时，必须强调“自然、实际、自发、不产生其它影响”。,热力学第一定律是通过实验总结出来的实验定律，热力学第二定律是通过对自然现象的不可逆性分析总结出来的经验定律，不能通过通过理论与实验证明。,课堂小 结一、热力学第二定律：1.内容：一切,18,课堂小 结,一、热力学第二定律：,3.表述一（克劳修斯表述）：,热量不能自发地从低温物体传到高温物体。,4.注意：,“热量是能够从低温物体传到高温物体的”，只不过，这一过程不能自发进行，必须要有外界的影响，人为的干扰才能够发生。,课堂小 结一、热力学第二定律：3.表述一（克劳修斯表述）：,19,课堂小 结,一、热力学第二定律：,5.表述二（开尔文表述）：,不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。,6.注意：,“热量能够完全变成功”，“内能也可以全部转化为机械能”。只不过，这一过程在实际的热机（存在能量耗散）之中不可能发生，必须要有外界的影响，人为的干扰才能够发生。如,理想气体的等温膨胀过程,。,课堂小 结一、热力学第二定律：5.表述二（开尔文表述）：,20,课堂小 结,二、第二类永动机：,1.定义：,只从单一热库吸收热量，使之完全变为功而不产生其他影响的热机。或指机械效率,=100,%的机器。,2.第二类永动机不可能制成：,没有违背能量守恒定律与热力学第一定律。,违背了热力学第二定律。,3.注意：,能量守恒定律与热力学第一定律说明热机效率,不可能大于,100%，热力学第二定律说明热机效率不可能等于100%，由于实际中能量耗散不可避免，热机效率必定小于100%,。,课堂小 结二、第二类永动机：1.定义：只从单一热库,21,
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