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第四節(jié) 熱力學(xué)第二定律,一、傳熱的方向性 1．溫度不同的兩個物體接觸時，熱量會自發(fā)地從高溫物 體傳給低溫物體，但不會自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物 體，這說明：傳熱過程具有方向性 2．一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的． 二、熱力學(xué)第二定律的兩種表述 1．克勞修斯表述 熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體．揭示傳熱的 方向性．,2．開爾文表述 不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn) 生其他影響，揭示了機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性． 3．熱力學(xué)第二定律的其他描述 (1)一切宏觀自然過程的進行都具有方向性 (2)氣體向真空的自由膨脹是的不可逆． (3)第二類永動機不可能制成,三、對熱力學(xué)第二定律的理解 1．在熱力學(xué)第二定律的表述中，“自發(fā)”、“不引起其他影響”的涵義 (1)“自發(fā)”是指熱量從高溫物體“自發(fā)地”傳給低溫物體的方向性．在傳遞過程中不會對其他物體產(chǎn)生影響或借助其他物體提供能量等的幫助．,(2)“不引起其他影響”的涵義是使熱量從低溫物體傳遞 到高溫物體或從單一熱源吸收熱量全部用來做功，必須 通過第三者的幫助．這里的幫助是指提供能量等方式， 否則是不可能實現(xiàn)的． 2．熱力學(xué)第二定律的實質(zhì) 熱力學(xué)第二定律的每一種表述，都揭示了大量分子參與 宏觀過程的方向性，使人們認(rèn)識到自然界中進行的涉及 熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，都是不可逆的．,3．自然過程的方向性舉例 (1)傳熱過程的方向性． (2)擴散現(xiàn)象的方向性． (3)機械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性． (4)氣體向真空中膨脹的方向性． (5)電能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性． 總之，在整個自然界中，無論是有生命的還是無生命 的，所有的宏觀自發(fā)過程都具有單向性，都有一定的方 向性，都是一種不可逆過程．如河水向下流，重物向下 落，山岳被侵蝕，房屋衰朽倒塌，人的一生從嬰兒到老 年到死亡等．,1．下列宏觀過程能用熱力學(xué)第二定律解釋的是( ) A．大米和小米混合后小米能自發(fā)地填充到大米空隙中而 經(jīng)過一段時間大米、小米不會自動分開 B．將一滴紅墨水滴入一杯清水中，會均勻擴散到整杯水 中，經(jīng)過一段時間，墨水和清水不會自動分開 C．冬季的夜晚，放在室外的物體隨氣溫的降低，不會由 內(nèi)能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為機械能而動起來 D．隨著節(jié)能減排措施的不斷完善，最終也不會使汽車熱 機的效率達(dá)到100% 熱力學(xué)第二定律反映的是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程的方向性的規(guī)律,ＢＣＤ,四、熱力學(xué)第二定律與熱力學(xué)第一定律的關(guān)系 1．熱力學(xué)第一定律揭示了做功和傳熱對改變物體內(nèi)能的 規(guī)律關(guān)系ΔU＝W＋Q，指明內(nèi)能不但可以轉(zhuǎn)移，而且還能 跟其他形式的能相互轉(zhuǎn)化．熱力學(xué)第一定律是能量守恒 定律在熱學(xué)中的一種表述形式，是從能的角度揭示不同 物質(zhì)運動形式相互轉(zhuǎn)化的可能性．告誡人們：第一類永 動機不可能制成．熱力學(xué)第一定律只有一種表述形式．,2．熱力學(xué)第二定律揭示了大量分子參與的宏觀過程的方 向性．進一步揭示了各種物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程及其運動形式的轉(zhuǎn) 化過程都具有方向性．告誡人們：第二類永動機不可能制 成．熱力學(xué)第二定律有多種表述形式．,3．兩定律的關(guān)系：熱力學(xué)第一定律是和熱現(xiàn)象有關(guān)的 物理過程中能量守恒的特殊表達(dá)形式，說明功及熱量 與內(nèi)能改變的定量關(guān)系，而第二定律指出了能量轉(zhuǎn)化 與守恒能否實現(xiàn)的條件和過程進行的方向，指出了一 切變化過程的自然發(fā)展方向不可逆，除非靠外界影 響，所以二者相互獨立，又相互補充．,五、第二類永動機不可制成 盡管第二類永動機不違背能量守恒定律，但仍不可能制成，表示盡管機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化成機械能而不引起其他變化，即違背熱力學(xué)第二定律．,2．關(guān)于兩類永動機和熱力學(xué)兩個定律，下列說法正確的 是( ) A．第二類永動機不可能制成是因為違反了熱力學(xué)第一定 律 B．第一類永動機不可能制成是因為違反熱力學(xué)第二定律 C．由熱力學(xué)第一定律可知做功不一定改變內(nèi)能，傳熱也 不一定改變內(nèi)能，但同時做功和傳熱一定會改變內(nèi)能 D．由熱力學(xué)第二定律可知熱從低溫物體傳向高溫物體是 可能的，從單一熱源吸收熱量，完全變成功也是可能的,Ｄ,3．隨著世界經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源短缺問題日顯突出，近期油價不斷攀升，已對各國人民的日常生活造成了各種影響，如排長隊等待加油的情景已經(jīng)多次在世界各地發(fā)生，能源成為困擾世界經(jīng)濟發(fā)展的重大難題之一，下列有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的說法中錯誤的是( ) A．不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他的變化 B．只要對內(nèi)燃機不斷改進，就可以把內(nèi)燃機得到的全部內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能 C．滿足能量守恒定律的物理過程都能自發(fā)的進行 D．外界對物體做功，物體的內(nèi)能必然增加,ＢＣＤ,4．根據(jù)熱力學(xué)第二定律，下列說法正確的是( ) A．熱機中燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部變成機械能 B．電能不可能全部轉(zhuǎn)變成內(nèi)能 C．在火力發(fā)電機中，燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)變成電能 D．在傳熱中，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫 物體,ＡＣＤ,5.如圖10－4－1所示為電冰箱的工作原理示意圖．壓縮機工作時，強迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán)．在蒸發(fā)器中制冷劑汽化吸收箱體內(nèi)的熱量，經(jīng)過冷凝器時制冷劑液化，放出熱量到箱體外．下列說法正確的 是( ),圖10－4－1,A．熱量可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外 B．電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到 外界，是因為其消耗了電能 C．電冰箱的工作原理不違反熱力學(xué)第一定律 D．電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)第一定律,【答案】 BC,課標(biāo)定位,學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道任何有關(guān)熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性． 2．知道熱力學(xué)第二定律并能解釋自然界中的能量變化、轉(zhuǎn)移及方向性問題． 3．知道什么是第二類永動機，為什么第二類永動機不可能制成． 重點難點：1.理解傳熱的方向性及任何熱現(xiàn)象的宏觀過程都是不可逆的． 2．運用熱力學(xué)第二定律解決一些實際問題．,