第四讲 热力学第二定律 [目标定位] 1.通过自然界中客观过程的方向性，了解热力学第二定律.2.了解热力学第二定律的两种不同表述，以及两种表述的物理实质.3.了解什么是第二类永动机，知道为什么它不能制成.4.了解热力学第二定律的微观实质.5.了解熵是反映系统无序程度的物理量. 一、热传导的方向性 1.两个温度不同的物体互相接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，但不会自发地从低温物体传给高温物体.这说明：热传导过程是有方向性的. 2.热力学第二定律是一条反映自然界过程进行方向和条件的规律. 二、机械能和内能转化过程的方向性 1.机械能和内能转化过程具有方向性，即机械能全部转化为内能的过程是可以自发进行的，内能全部转化为机械能的过程，是不能自发进行的，要将内能全部转化为机械能，必然会引起其他影响. 2.第二类永动机 (1)定义 从单一热源吸热全部用来做功，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是它违背了热力学第二定律. 三、热力学第二定律的表述 1.第一种表述(克劳修斯表述)：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体.(按照热传导的方向性来表述的). 2.第二种表述(开尔文表述)：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.(按照机械能与内能转化过程的方向性来表述的) 热力学第二定律的这两种表述是等价的.热现象的宏观过程都具有方向性. 3.自然界中一切与热现象有关的自然过程都具有方向性. 想一想 热传导的方向性能否简单理解为“热量不会从低温物体传给高温物体”？ 答案：不能.“自发地”是指没有第三者影响，例如空调、冰箱等制冷机就是把热量从低温物体传到了高温物体，但是也产生了其他影响，即外界做了功. 四、热力学第二定律的微观实质 1.做功是与分子群体的有序运动联系在一起的，内能是和分子的无序运动联系在一起的，机械能转化为内能的过程，从微观上来说，是大量分子的有序运动朝无序运动的方向转换的过程，其相反方向的过程是大量分子从无序运动朝有序运动方向转换的过程. 2.热传导过程是使物体内部分子的热运动由比较有序的状态向无序的状态转化的过程. 3.热力学第二定律的微观实质 与热现象有关的自发的宏观过程，总是朝着分子热运动状态无序性增加的方向进行的. 五、熵 意义：描述物体的无序程度，物体内部分子热运动无序程度越高，物体的熵就越大. 解决学生疑难点 _____ 一、宏观过程的方向性 1.热传导具有方向性：两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，结果使高温物体的温度降低，低温物体的温度升高. 2.气体的扩散现象具有方向性：两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，决不会自发地分开，成为两种不同的气体. 3.机械能和内能的转化过程具有方向性：物体在水平面上运动，因摩擦而逐渐停止下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，在地面上重新运动起来. 4.气体向真空膨胀具有方向性：气体可自发地向真空容器膨胀，但绝不可能出现气体自发地从容器中流出，容器变为真空. 5.在整个自然界中，无论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. 例1 下列说法正确的是( ) A.热量能自发地从高温物体传给低温物体 B.热量不能从低温物体传到高温物体 C.热传递是自发的双向的 D.气体向真空中膨胀的过程是有方向性的 答案 AD 解析 如果是自发地进行，热量只能从高温物体传到低温物体，但这并不是说热量不能从低温物体传到高温物体，只是不能自发地进行，在外界条件的帮助下，热量也能从低温物体传到高温物体，A对，B、C错；气体向真空中膨胀的过程也是不可逆，具有方向性的，D对. 借题发挥 ... ...
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