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Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,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,*,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,*,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,*,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,*,10.4,热力学第二定律,第一页，共24页。,10.4热力学第二定律 第一页，共24页。,把刚煮好的热鸡蛋放在冷水中，过一会几，鸡蛋的温度降低，水的温度什高，最后水和鸡蛋的温度相同。是否可能发生这样的現象: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自发上升，生蛋变成熟蛋？,热量自发地由高温物体向低温物体传递的过程是不可逆的。,第二页，共24页。,把刚煮好的热鸡蛋放在冷水中，过一会几，鸡蛋的温,2、一滴墨水滴进一杯清水中，不久整杯水都均匀与地变黑了。有没有这样的逆过程”:这杯均匀墨水中的小碳粒又自发地聚集在一起，成为一滴墨水，而其余部分又成了清水?,扩散现象进行是有方向的,过程是不可逆的。,第三页，共24页。,2、一滴墨水滴进一杯清水中，不久整杯水都均匀与地变黑了。有没,3、在平地上滚动的足球克服摩擦力做功，其动能转化为内能，最终停了下来，同时足球、地面及周圆空气的温度略有上升。会不会有这样的现象:静止的足球和地面周国的空气自发地降低温度释内能，并将释数出的内能全部转化为动能，让足球又滚动起来?,功可以自动转化为热，但热却不能自动转化为功。通过摩擦而使功转变为热的过程是不可逆的。,第四页，共24页。,3、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,4、装着压缩气体的钢瓶，打开阀门后会听到“赤一声，气体到外面。会不会有这样的现象：外面的气体自发地进入钢瓶，是瓶内的压强变大？,气体膨胀,(,绝热自由膨胀,),的过程是不可逆的。,可逆与不可逆过程：热量传递、扩散现象、功转热、气体膨胀都是单方向进行，不可逆的。,它们违背能量守恒定律了吗？,第五页，共24页。,4、装着压缩气体的钢瓶，打开阀门后会听到“赤一声，气体到外面,能量守恒定律告诉我们，在自然界发生的一切过程中能量都是守恒的，一个导致能量创生或能量消灭的过程是不可能出现的。然而，并不是所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真的发生。,无数事实告诉我们，凡是实际的过程，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。,物体间的传热,气体的膨胀,扩散现象,有摩擦的机械运动,热现象,都有特定的方向,温度由高到低,体积由大到小,由密到疏,由功到热,第六页，共24页。,能量守恒定律告诉我们，在自然界发生的一切过程,一、热力学第二定律的一种表述,在物理学中，反映宏观自然过程的,方向性,的定律就是,热力学第二定律,。,1,、克劳修斯表述：,按热传递的,方向性,来表述：热量不能自发从低温物体传到高温物体。,当两个物体接触时，不需要第三者介入、也不会对任何第三者产生影响，热量就能从一个物体传递到另外一个物体。,低温,高温,自发,理解,“,自发,”,：,高温,低温,自发,第七页，共24页。,一、热力学第二定律的一种表述 在物理学中，反映,电冰箱的内部温度比外部温度低，为什么致冷系统还能不断地把箱内热量传给外界的空气？继续降温，直至达到设定的温度。,电冰箱工作时违反热力学第二定律吗？,第八页，共24页。,电冰箱的内部温度比外部温度低，为什么致冷系统还能不断,贮藏的食品,大气,电冰箱制冷系统,热量,热量,电源,做功,因为电冰箱消耗了电能，对制冷系统做了功，一旦切断电源，电冰箱就不能把其内部的热量传给外界的空气了。相反，外界的热量会自发地传给电冰箱，使其温度逐渐升高。,该过程不是自发的，有小三,第九页，共24页。,贮藏的食品大气电冰箱制冷系统热量热量电源做功 因为电冰箱,低温热库是热量流向低温的地方。,会不会有这样的现象:静止的足球和地面周国的空气自发地降低温度释内能，并将释数出的内能全部转化为动能，让足球又滚动起来?,地球上海水的总质量达1，4102kg。,5L的水，测得烧水前的水温是15，水烧开后便停止加热。,二、热力学第二定律的另一种表述,电冰箱的内部温度比外部温度低，为什么致冷系统还能不断地把箱内热量传给外界的空气？继续降温，直至达到设定的温度。,是否可能发生这样的現象: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自发上升，生蛋变成熟蛋？,开尔文表述阐述了机械能与内能转化的方向性：,尽量译尽地说明:汽油燃烧时释放的化学能通过哪些途径最终转化成了周国环境的内能,要使热传递方向倒转过来，只有靠消耗功来实现。,2、一滴墨水滴进一杯清水中，不久整杯水都均匀与地变黑了。,热量自发地由高温向低温传递的过程是不可逆的。,热量自发地由高温向低温传递的过程是不可逆的。,所以热机必然会有损耗，这样的热机的效率永远不是100？,能量守恒定律告诉我们，在自然界发生的一切过程中能量都是守恒的，一个导致能量创生或能量消灭的过程是不可能出现的。,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。,前面学到的，违背能量守恒定律的永动机，叫做第一类永动机。,地球上海水的总质量达1，4102kg。,原因：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（热力学第二定律）。,如果没有漏气、没有摩擦，也没有机体热量的损失，这样的热机的效率是不是100？,2、一滴墨水滴进一杯清水中，不久整杯水都均匀与地变黑了。,结果：无一例外地归于失败。,煤气的密度/,单位是kg/m3；,2、热力学第二定律的另一种表达：第二类永动机是不可能造成的。,因此，热力学第二定律气体向真空的自由膨胀是不可逆的。,解：他还要知道水的比热c，水的密度，煤气的燃烧值q,煤气的密度，c表示比热，单位是J/kg；,在劳的讲法中，指出了在自然条件下热量只能从高温物体向低温物体转移，而,不能,由低温物体,自动,向高温物体转移，也就是说在自然条件下，这个转变过程是,不可逆,的。要使热传递方向倒转过来，只有靠,消耗功,来实现。,高温,低温,自发,第三者做功,第十页，共24页。,低温热库是热量流向低温的地方。在劳的讲法中，指出了在,在整个自然界中，无论是他有生命的还是无生命的，所有的宏观自发过程都,具有单向性,，都有一定的方向性，都是一种不可逆过程。如河水向下流，重物向下落，山岳被侵蚀，人的一生从婴儿到老年到死亡等。,第十一页，共24页。,在整个自然界中，无论是他有生命的还是无生命的,热机：是一种把,内能,转化为,机械能,的装置。,工作原理和过程：,第一阶段燃料燃烧，把化学能转化为内能,尾气排放等,Q,损,第二阶段工作质,对外做功,，把内能变成机械能。,Q,热机,W,二、热力学第二定律的另一种表述,第十二页，共24页。,热机：是一种把内能转化为机械能的装置。工作原理和过程：第,由能量守恒定律知道,Q,=,W+Q,损,热机的效率,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，总有一部分热量散发到冷凝器中。,燃料产生的热量,Q,输出机械功,W,漏气热损,散热热损,摩擦热损,效率：,Q,损,第十三页，共24页。,由能量守恒定律知道 Q=W+Q损 热机的,如果没有漏气、没有摩擦，也没有机体热量的损失，这样的热机的效率是不是100？,行驶过程中，热机燃料在燃烧，,（高温）,空气，它的温度怎么样都比气缸内的温度低吧，,（低温）,自发传热,所以热机必然会有损耗，这样的热机的效率永远不是100？,第十四页，共24页。,如果没有漏气、没有摩擦，也没有机体热量,高温热库,低温热库,提供高温热源的地方,内燃机从汽缸获取热量，锅炉、汽缸,热量流向低温的地方,冷凝器、大气,高温热库,Q,W,热机工作时从高温热库吸收的热量Q，只有一部分用来做,W,，转变为机械能，另一部分部分热量要排放给低温热库(冷凝器或大气)。也就是说，热机在热量，热机用于做功的热量一定小于它从高温热库吸收的热量，Wo。,第十五页，共24页。,高温热库低温热库提供高温热源的地方内燃机从汽缸获取热量，锅炉,2,、热力学地热定律卡尔文表述：,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。,在卡的讲法中指出，自然界中任何形式的能都会很容易地变成热，而反过来热却不能在不产生其他影响的条件下完全变成其他形式的能，从而说明了这种转变在自然条件下也是不可逆的。,热机能连续不断地将热变为机械功，一定伴随有热量的损失。,任何形式的能,热,很容易,对第三者有影响,第十六页，共24页。,2、热力学地热定律卡尔文表述：不可能从单一热库吸收热,开尔文表述阐述了机械能与内能转化的,方向性,：,机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能。,热力学第二定律的上述两种表述是等价的，可以从其中一种表述推导出另一种表述。其实，宏观过程的不可逆性都是互相关联的，由一种过程的不可逆性可以通过推理得知另一种过程的不可逆性。,1,、克劳修斯表述：,按热传递的,方向性,来表述：热量不能自发从低温物体传到高温物体。,2,、卡尔文表述：,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。,（效率）,第十七页，共24页。,开尔文表述阐述了机械能与内能转化的方向性：热力,要使热传递方向倒转过来，只有靠消耗功来实现。,学过热力学第二定律之后，你能说出为什么不能制成第二类永动机吗?,热量自发地由高温向低温传递的过程是不可逆的。,由能量守恒定律知道 Q=W+Q损,3、在平地上滚动的足球克服摩擦力做功，其动能转化为内能，最终停了下来，同时足球、地面及周圆空气的温度略有上升。,功可以自动转化为热，过程是不可逆的。,解：他还要知道水的比热c，水的密度，煤气的燃烧值q,煤气的密度，c表示比热，单位是J/kg；,因此，热力学第二定律气体向真空的自由膨胀是不可逆的。,在劳的讲法中，指出了在自然条件下热量只能从高温物体向低温物体转移，而不能由低温物体自动向高温物体转移，也就是说在自然条件下，这个转变过程是不可逆的。,电冰箱的内部温度比外部温度低，为什么致冷系统还能不断地把箱内热量传给外界的空气？继续降温，直至达到设定的温度。,热机：是一种把内能转化为机械能的装置。,要使热传递方向倒转过来，只有靠消耗功来实现。,二、热力学第二定律的另一种表述,其实，宏观过程的不可逆性都是互相关联的，由一种过程的不可逆性可以通过推理得知另一种过程的不可逆性。,热量自发地由高温向低温传递的过程是不可逆的。,1、汽车行驶时，要消耗汽油。,机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能。,在卡的讲法中指出，自然界中任何形式的能都会很容易地变成热，而反过来热却不能在不产生其他影响的条件下完全变成其他形式的能，从而说明了这种转变在自然条件下也是不可逆的。,例如，盒子中间有一个挡板，左室为真空，右室有气体。,能量守恒定律告诉我们，在自然界发生的一切过程中能量都是守恒的，一个导致能量创生或能量消灭的过程是不可能出现的。,例如，盒子中间有一个挡板，左室为真空，右室有气体。撤去挡板后右室的气体自发地向左室扩散而相反的过程不可能自发地进行。因此，热力学第二定律,气体向真空的自由膨胀是不可逆的,。,因此，对任何一类宏观自然过程进行方向的说明，都可以作为热力学第二定律的表述。,也可以表述为:,热量自发地由高温向低温传递的过程是不可逆的。,扩散现象过程是不可逆的。,功可以自动转化为热，过程是不可逆的。,第十八页，共24页。,要使热传递方向倒转过来，只有靠消耗功来实现。例如，盒子中间有,思考与讨论,有可能制成第二类,永动机吗？,地球上海水的总质量达1，4102kg。如果制造一种机器，把这些海水的温度降低1，放出的热量就达9,10“k
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