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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(gè)物體接觸時(shí)，熱量會(huì)自發(fā)地從高溫物 體傳給低溫物體，但不會(huì)自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物 體，這說(shuō)明：傳熱過(guò)程具有方向性 2．一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過(guò)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(kù)吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn) 生其他影響，揭示了機(jī)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(guò)程的進(jìn)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(dòng)機(jī)不可能制成,三、對(duì)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(guò)程中不會(huì)對(duì)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(lái)做功，必須 通過(guò)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(shí)現(xiàn)的． 2．熱力學(xué)第二定律的實(shí)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(guò)程的方向性，使人們認(rèn)識(shí)到自然界中進(jìn)行的涉及 熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性，都是不可逆的．,3．自然過(guò)程的方向性舉例 (1)傳熱過(guò)程的方向性． (2)擴(kuò)散現(xiàn)象的方向性． (3)機(jī)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(gè)自然界中，無(wú)論是有生命的還是無(wú)生命 的，所有的宏觀自發(fā)過(guò)程都具有單向性，都有一定的方 向性，都是一種不可逆過(guò)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(guò)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(guò)一段時(shí)間大米、小米不會(huì)自動(dòng)分開 B．將一滴紅墨水滴入一杯清水中，會(huì)均勻擴(kuò)散到整杯水 中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，墨水和清水不會(huì)自動(dòng)分開 C．冬季的夜晚，放在室外的物體隨氣溫的降低，不會(huì)由 內(nèi)能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而動(dòng)起來(lái) D．隨著節(jié)能減排措施的不斷完善，最終也不會(huì)使汽車熱 機(jī)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(guò)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(duì)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(yùn)動(dòng)形式相互轉(zhuǎn)化的可能性．告誡人們：第一類永 動(dòng)機(jī)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(guò)程的方 向性．進(jìn)一步揭示了各種物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程及其運(yùn)動(dòng)形式的轉(zhuǎn) 化過(guò)程都具有方向性．告誡人們：第二類永動(dòng)機(jī)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(guò)程中能量守恒的特殊表達(dá)形式，說(shuō)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(shí)現(xiàn)的條件和過(guò)程進(jìn)行的方向，指出了一 切變化過(guò)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(dú)立，又相互補(bǔ)充．,五、第二類永動(dòng)機(jī)不可制成 盡管第二類永動(dòng)機(jī)不違背能量守恒定律，但仍不可能制成，表示盡管機(jī)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(jī)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(dòng)機(jī)和熱力學(xué)兩個(gè)定律，下列說(shuō)法正確的 是( ) A．第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)檫`反了熱力學(xué)第一定 律 B．第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)檫`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(shí)做功和傳熱一定會(huì)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(jì)的快速發(fā)展，能源短缺問(wèn)題日顯突出，近期油價(jià)不斷攀升，已對(duì)各國(guó)人民的日常生活造成了各種影響，如排長(zhǎng)隊(duì)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(jì)發(fā)展的重大難題之一，下列有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是( ) A．不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)做功，而不引起其他的變化 B．只要對(duì)內(nèi)燃機(jī)不斷改進(jìn)，就可以把內(nèi)燃機(jī)得到的全部?jī)?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 C．滿足能量守恒定律的物理過(guò)程都能自發(fā)的進(jìn)行 D．外界對(duì)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(shuō)法正確的是( ) A．熱機(jī)中燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部變成機(jī)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(jī)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(jī)工作時(shí)，強(qiáng)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(guò)冷凝器時(shí)制冷劑液化，放出熱量到箱體外．下列說(shuō)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?yàn)槠湎牧穗娔?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(guò)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(wèn)題． 3．知道什么是第二類永動(dòng)機(jī)，為什么第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成． 重點(diǎn)難點(diǎn)：1.理解傳熱的方向性及任何熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都是不可逆的． 2．運(yùn)用熱力學(xué)第二定律解決一些實(shí)際問(wèn)題．,