高中物理 第三章 第四節(jié) 熱力學(xué)第二定律課件 粵教版選修33

第四節(jié) 熱力學(xué)第二定律一、熱傳導(dǎo)的方向性1熱可以自發(fā)地由_物體傳遞給_物體，但相反方向卻不能自發(fā)地進(jìn)行，即熱傳導(dǎo)具有_，是一個不可逆過程2說明高溫低溫方向性(1)“自發(fā)地”指在不受外來干擾的條件下進(jìn)行的自然過程(2)要將熱量從低溫物體傳向高溫物體，必須有“外界的影響或幫助”，即要有外界對其做功才能完成二、機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程方向性1機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程具有方向性，機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程是可以自發(fā)進(jìn)行的，反之不能自發(fā)進(jìn)行，要將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能必然會引起其他影響2從單一熱源吸熱全部用來做功而不引起其他變化的熱機(jī)稱為第二類永動機(jī)它不可能制成的原因是其違背了_熱力學(xué)第二定律三、熱力學(xué)第二定律不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體而不引起其他變化；不能從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ灰鹌渌兓?、熱力學(xué)第二定律的微觀實(shí)質(zhì)1做功是與分子群體的有序運(yùn)動聯(lián)系在一起的，內(nèi)能是和分子的無序運(yùn)動聯(lián)系在一起的，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程，從微觀上來說是大量分子的有序運(yùn)動朝無序運(yùn)動的方向轉(zhuǎn)換的過程，其相反方向的過程是大量分子從無序運(yùn)動朝有序運(yùn)動方向轉(zhuǎn)換的過程2熱傳導(dǎo)的過程是使物體內(nèi)部分子的熱運(yùn)動由比較_狀態(tài)向_狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程3熱力學(xué)第二定律的微觀實(shí)質(zhì)是：與熱現(xiàn)象有關(guān)的自發(fā)的宏觀過程，總是朝著分子熱運(yùn)動狀態(tài)無序性_的方向進(jìn)行的有序的無序的增加五、熵1熵是用來描述物體的_的一個物理量，物體內(nèi)部分子熱運(yùn)動無序性越高，物體的熵就越_無序程度大2系統(tǒng)的熵值反映了它所處狀態(tài)的均勻程度，系統(tǒng)的熵值越小，它所處的狀態(tài)越是有序，越不均勻；系統(tǒng)的熵值越大，它所處的狀態(tài)越是無序，越均勻系統(tǒng)總是力圖自發(fā)地從_的狀態(tài)向_(即從有序走向無序)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變，這就是隔離系統(tǒng)“熵值增大原理”的微觀物理意義熵值較小熵值較大熱力學(xué)第二定律的兩種表述1克勞修斯表述：不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體而不引起其他變化表述中的其他變化是指高溫物體吸熱和低溫物體放熱兩者以外的任何變化，如果允許引起其他變化，熱量由低溫物體傳入高溫物體也是可能的，例如：制冷機(jī)可以將熱量從低溫?zé)嵩磦鹘o高溫?zé)嵩矗@不是自動傳遞的，需有外界對氣體做功，并把所做的功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岫腿敫邷責(zé)嵩?，外界做了這部分的功，自然要引起其他變化2開爾文表述：不可能從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ灰鹌渌兓硎鲋姓f的其他變化，是指除了單一熱源放熱和對外界做功這兩者以外的任何其他變化其實(shí)，并非熱不能完全轉(zhuǎn)化為功，而是在不引起其他變化的條件下熱不能完全轉(zhuǎn)化為功例如：理想氣體從單一熱源吸熱做等溫膨脹時內(nèi)能不變，即U0，按熱力學(xué)第一定律，得 QW，即所吸收熱量全部轉(zhuǎn)化為功，但是在這一過程中卻引起了其他變化，即氣體的體積膨脹，不能自動地縮回3熱力學(xué)第二定律的開爾文表述與熱機(jī)的工作有關(guān)；克勞修斯表述與熱傳導(dǎo)現(xiàn)象有關(guān)，兩種表述貌似不同，但是它們通過熱功轉(zhuǎn)換和熱傳導(dǎo)各自表述了過程進(jìn)行的方向性，所以本質(zhì)上是一致的可以證明兩種表述等效：如果開爾文表述是正確的，則克勞修斯表述也是正確的，若違反開爾文表述，也必違背克勞修斯表述熱力學(xué)第二定律的理解例 1下列所述過程是可逆的，還是不可逆的？A氣缸與活塞的組合內(nèi)裝有氣體，當(dāng)活塞上沒有外加壓力，活塞與氣缸間沒有摩擦，氣體緩慢地膨脹時；B上述裝置，當(dāng)活塞上沒有外加壓力，活塞與氣缸上摩擦很大，使氣體緩慢地膨脹時；C上述裝置，沒有摩擦，但調(diào)整外加壓力，使氣體能緩慢地膨脹時；D在一絕熱容器內(nèi)盛有液體，不停地?cái)噭铀顾鼫囟壬?；E在一傳熱容器內(nèi)盛有液體，容器放在一恒溫的大水池內(nèi)，液體不停地?cái)噭?，可保持溫度不變；F在一絕熱容器內(nèi)，不同溫度的液體進(jìn)行混合；G在一絕熱容器內(nèi)，不同溫度的氦氣進(jìn)行混合解析：A.發(fā)生自由膨脹，則是不可逆的；B.有摩擦發(fā)生，也是不可逆的；C.是準(zhǔn)靜態(tài)無摩擦的膨脹，則為可逆過程；D.這是做功變?yōu)闊岬倪^程，一定不可逆；E.此過程中既有“功變熱”又有“熱傳導(dǎo)”，也是不可逆過程；F.液體的擴(kuò)散是不可逆過程；G.有一定溫度差的熱傳導(dǎo)是不可逆過程答案：見解析熱力學(xué)第二定律的理解例 2一種冷暖兩用型空調(diào)，銘牌標(biāo)注：輸入功率 1kW，制冷能力 1.2104 kJ/h，制熱能力 1.3104 kJ/h.這樣，該空調(diào)在制熱時，每消耗 1 J 電能，將放出 3 J 多熱量，是指標(biāo)錯誤還是能量不守恒？解析：都不是空調(diào)制冷、制熱靠壓縮機(jī)做功，從室內(nèi)(室外)吸收熱量放到室外(室內(nèi))在制熱時，放出的熱量等于消耗的電能與從室外吸收的熱量之和，完全可以大于電能消耗這既不違背熱力學(xué)第一定律，也不違背熱力學(xué)第二定律答案：見解析返回返回