3 热力学第二定律 [学习目标] 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.能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移以及宏观自然过程的方向性问题． 一、宏观过程的方向性 1．温度不同的两个物体接触时，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，这说明热传导的过程具有方向性． 2．无数事实告诉我们，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的． 二、热力学第二定律的两种表述 1．热力学第二定律的克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．阐述的是传热的方向性． 2．热力学第二定律的开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．(该表述阐述了机械能与内能转化的方向性) 3．热机 (1)热机工作的两个阶段：第一个阶段是燃烧燃料，把燃料中的化学能变成工作物质的内能．第二个阶段是工作物质对外做功，把自己的内能变成机械能． (2)热机的效率：热机输出的机械功W与燃料产生的热量Q的比值．用公式表示为η＝. 4．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． 5．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． 1．判断下列说法的正误． (1)热量不会从低温物体传给高温物体．( × ) (2)机械能可以完全转化为内能，而内能不可能完全转化为机械能．( × ) (3)可以从单一热库吸收热量，使之完全变为功．( √ ) (4)第二类永动机违背了能量守恒定律．( × ) 2．热量总是自发地从高温物体传递给低温物体，这说明热传递过程具有_____．冰箱工作时，能把冰箱内的热量传递到冰箱外，这_____(填“违反”或“不违反”)热力学第二定律． 答案 方向性 不违反 一、对热力学第二定律的两种理解 (1)热传递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”？ (2)如图1所示是制冷机和热机的工作过程示意图，通过此图思考以下问题： ①制冷机工作时热量是自发地从低温热库传到高温热库吗？ ②热机工作时能否将从高温热库吸收的热量全部用来做功？ 图1 答案 (1)不能．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，使高温物体的温度降低，低温物体的温度升高，这个过程是自发进行的，不需要任何外界的影响或者帮助，有时我们也能实现热量从低温物体传给高温物体，如电冰箱，但这不是自发地进行的，需要消耗电能． (2)①不是 ②不能 1．自然过程的方向性 (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，而低温物体不可能自发地将热量传给高温物体，要实现低温物体向高温物体传递热量，必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化． (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内膨胀，但绝不可能出现气体自发地从容器中流出，使容器内变为真空． ... ...
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