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课件网) 第三章 热力学定律 粤教版 选择性必修三 第三节 热力学第二定律 新课导入 一滴红色颜料滴进一杯清水中扩散，整杯水将均匀地变红。从系统的角度来看，扩散之前是一种状态，扩散后是另一种状态。 那么，水中扩散后的颜料能否自发地重新聚集在一起，而其余部分又变成清水？ 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。 想一想：大家是否发现一些事件的发展过程具有方向性、不可逆性 覆水难收 水往低处流 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失的过程是不可能出现的。 符合能量守恒定律的宏观过程都能自发地进行吗？ Part 01 扩散的方向性 二氧化氮和空气 红墨水和水 只能自发地由密度大的区域向密度小的区域扩散。 两种不同的气体可以自发地混合，最后成为一种均匀的混合气体． 相反，一种均匀的混合气体却不会自发地分开成为两种气体．当然，使用物理或化学方法可以把混合气体分开，但这必然会产生其他影响 一、扩散的方向性： 如图所示是两个相同的容器，容器A中装有气体，容器B是真空，打开阀门K，容器A中的气体会自发向容器B扩散，最后两个容器都充满压强相等的气体，这个过程被称为自由膨胀。 外界做功 自由膨胀 自发 抽气机 Part 02 热传导的方向性 物体间的热传递有特定的方向性： 热量从高温物体向低温物体的热传导过程是自发进行的。 反过来，要使热量从低温物体传递给高温物体，则必须借助外界的作用． 克劳修斯的表述： 热量不能自发地从低温物体传递给高温物体。或者说，不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化。 二、热传导的方向性： Q1：向高温热库放出的热量 W：外界所做的功 Q2：从低温热库吸收的热量 Q1=Q2+W “不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响.如吸热、放热、做功等。 压缩机会消耗电能，对冷却系统做功 低温 冰箱内的食品 高温 冰箱外的空气 自发 外界做功 向压缩机供电 停止供电 Part 03 机械能和内能转化的方向性 机 内：可自动进行(如摩擦生热) 内 机：不可自动进行 (静止物体不可能自行降温而运动起来) 三、机械能和内能转化的方向性： 机械能和内能的转化过程也是有方向性的． 机械能可以全部转化为内能， 内能却无法全部用来做功以转化为机械能，而不产生其他影响 开尔文的表述： 不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。 三、机械能和内能转化的方向性 Q1 Q2 W Q1=Q2+W “不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响.如吸热、放热、做功等。 热机 燃料在燃烧（高温物体） 冷凝器或大气（低温物体） 热机在工作过程中必然排出部分热量，热机用于做功的热量一定小于它从高温热源吸收的热量，即 W< Q Q1 Q2 W 热机 柴油机 汽缸 燃料的化学能 工作物质的内能 机械能 对外做功 燃烧 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 W< Q 第二类永动机： 开尔文的表述： 不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。 三、机械能和内能转化的方向性 从单一热源吸收热量并全部用来做功，把它得到的内能全部转化为机械能，热机效率达到100％的热机 第二类永动机不可能制成! Q1 Q2 W 1、克劳修斯的表述 热力学第二定律 热量不能自发地从低温物体传递给高温物体。 或者说，不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化 ... ...
