《100分物理》新课标人教版 选修3-3 第10章 热力学定律 第3讲 热力学第二定律

大庆英杰物理工作室2015-2016高二同步辅导资料 第三节 热力学第二定律 1．通过自然界中热传导方向性的实例，了解热力学第二定律，并能用热力学第二定律解释第二类永动机不能制造成功的原因．21cnjy.com 2．能用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移及方向性问题． 3．尝试运用热力学第二定律解决一些实际问题. 理论知识一 热力学第二定律 一 热力学第二定律的克劳修斯表述 1．热传导的方向性：一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的． 2．热力学第二定律的克劳修斯表述：德国物理学家克劳修斯在1850年提出：热量不能自发地从低温物体传到高温物体． 热力学第二定律的克劳修斯表述，阐述的是传热的方向性。 3．热力学第二定律的其他描述： (1)一切宏观自然过程的进行都具有方向性． (2)气体向真空的自由膨胀是不可逆的． (3)第二类永动机是不可能制成的． 4．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引起其他变化的热机． (2)第二类永动机不可能制成的原因：虽然第二类永动机不违反能量守恒定律，但大量的事实证明，在任何情况下，热机都不可能只有一个热库，热机要不断地把吸取的热量变为有用的功，就不可避免地将一部分热量传给低温热库． 二 热力学第二定律的理解 1．单一热库：指温度均匀并且恒定不变的系统．若一系统各部分温度不相同或者温度不稳定，则构成机器的工作物质可以在不同温度的两部分之间工作，从而可以对外做功．据报道，有些国家已在研究利用海水上下温度不同来发电． 2．其他影响：指除了从单一热库吸收的热量，以及所做的功以外的其他一切影响；或者除了从低温物体吸收热量、高温物体得到热量外，其他一切影响和变化．不是不能从单一热库吸收热量而对外做功，而是这样做功的过程中，一定伴随着其他变化或影响．同样，也不是热量不能从低温物体传到高温物体，而是指不产生其他影响的自发热传递是不可能的． 3．关于“不可能”：实际上热机或制冷机系统循环终了时，除了从单一热库吸收热量对外做功，以及热量从低温热库传到高温热库以外，过程所产生的其他一切影响，不论用任何曲折复杂的办法都不可能加以消除． 4．适用条件：只能适用于由很大数目分子所构成的系统及有限范围内的宏观过程，而不适用于少量的微观体系，也不能把它扩展到无限的宇宙． 5．两种表述是等价的：两种表述都揭示了热现象宏观过程的方向性．两种表述可以相互推导． 如果克劳修斯表述不成立，则开尔文表述也不成立． 【例1】(多选)根据热力学第二定律，可知下列说法中正确的是(　　) A．热量能够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．热量能够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，但热量不可能全部转化为机械能 D．机械能可以全部转化为内能，热量也可能全部转化为机械能 【解析】　根据热传递规律可知热量不可能自发地从低温物体传到高温物体．但在一定条件下，热量也可以从低温物体传到高温物体，例如电冰箱等就是这样的装置．因此选项B正确，A错误．机械能可以全部转化为内能，在一定条件下，热量也可以全部转化为机械能．例如气体的等温膨胀，就是将吸收来的热量全部用来对外做功，但是它引起了一定的变化，那就是气体膨胀了，要使气体回到原来状态，就必须对气体做功，因此选项D正确，C错误． 【答案】　BD 【方法归纳】　自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性．如果若引起其他变化或者在一定条件下，热量可以从低温传到高温，内能也可以转化为机械能． 【变式训练】 1．根据热力学第二定律，下列判断不正确的是(　　) A．热机中燃气的内能不可能全部变成机械能 B．电能不可能全部变成内能 C．在火力发 ... ...