1、第四節第四節 熱力學第二定律熱力學第二定律一一. 思索思索 在地球上海水儲存量非常豐富,假設知海水總質量約達1.41018噸，當它的溫度降低0.1 時 ，放出多少熱量？v又假設某個核電站為又假設某個核電站為100萬萬kw，那么這些熱量相當于多少個，那么這些熱量相當于多少個這樣的電站一年的發電量這樣的電站一年的發電量Q=Cm t= 4.2 103 1.41018 0.1 =5.8 1023J 核電站一年的發電量核電站一年的發電量分析：海水釋放的熱量分析：海水釋放的熱量Q=Pt= 106 103365 24 3600= 3.15 1016J等量的核電站個數等量的核電站個數n=Q/Q=( 5.810

2、23J) / (3.15 1016J)=1.8 107=1800萬萬二.導入既然海水能釋放出這么多的能量，為什么人既然海水能釋放出這么多的能量，為什么人們如今不去研討利用呢？是技術的要素還是們如今不去研討利用呢？是技術的要素還是其他？這節課我們來回答這個問題。由于涉其他？這節課我們來回答這個問題。由于涉及了物理學的一個根本定律及了物理學的一個根本定律熱力學第二定律熱力學第二定律v1實例實例-熱傳導：熱量會自發地從高溫物體傳給低溫物體，熱傳導：熱量會自發地從高溫物體傳給低溫物體，從而使低溫物體升溫，高溫物體溫度降低。從而使低溫物體升溫，高溫物體溫度降低。問題：電冰箱任務時為什么能將冰箱內問題：電

3、冰箱任務時為什么能將冰箱內(溫度較低溫度較低)的熱量，傳給的熱量，傳給外界空氣外界空氣(溫度較高溫度較高)？沒有任何外界的沒有任何外界的影響或協助影響或協助第一種表述：不能夠使熱量從低溫物體傳到高溫物體，而不第一種表述：不能夠使熱量從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化引起其他變化 是由于電冰箱耗費了電能，是由于電冰箱耗費了電能，對制冷系統做了功對制冷系統做了功熱傳導具有方向性熱傳導具有方向性2. 實例實例2-機械能與內能的轉化機械能與內能的轉化背景問題：一物體以一定的速度在粗糙的程度面上行駛，背景問題：一物體以一定的速度在粗糙的程度面上行駛，最終停下來，那么在此過程中：最終停下來，那么在此

4、過程中：a.能量能否守恒？能量能否守恒？b. 減少減少的機械能轉化為什么能？的機械能轉化為什么能？c. 轉化過程是全部轉化嗎？轉化過程是全部轉化嗎？機械能全部轉化為內能，機械能全部轉化為內能，使物體和地面溫度升高，使物體和地面溫度升高，能量守恒能量守恒 新的想象：發明一種熱機，用他把物體與地面摩擦產生的熱量新的想象：發明一種熱機，用他把物體與地面摩擦產生的熱量都吸收過來。并對物體做功，將內能全部轉化為動能。使因摩都吸收過來。并對物體做功，將內能全部轉化為動能。使因摩擦而停頓的物體在地面上重新動起來，而不引起其他變化擦而停頓的物體在地面上重新動起來，而不引起其他變化 一種把內能轉化為機械能一種把

5、內能轉化為機械能的安裝，如內燃機、汽油的安裝，如內燃機、汽油機等機等內燃機原理：假設氣缸中的氣體得到燃料熄滅時產生的熱內燃機原理：假設氣缸中的氣體得到燃料熄滅時產生的熱量量Q1，推進活塞做功，推進活塞做功W，然后排出廢氣，同時把熱量，然后排出廢氣，同時把熱量Q2分發到大氣中，有能量守恒有分發到大氣中，有能量守恒有Q1=W+ Q2。效率：效率：=W/ Q11第二種表述：不能夠從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做第二種表述：不能夠從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化功，而不引起其他變化 意義：表示機械能和內能的轉化過程具有方向性雖然機械能可以全部轉化為內能，內能卻不能全部轉化成機械

6、能，同時不引起其他變化 3.第二類永動機第二類永動機概念：人們把想象中可以從單一熱源吸收熱量，全部概念：人們把想象中可以從單一熱源吸收熱量，全部用來做功而不引起其他變化的熱機用來做功而不引起其他變化的熱機=100%結論：第二類永動機不能夠制成結論：第二類永動機不能夠制成 v4.對熱力學第二定律的自我了解：一切的熱運動都對熱力學第二定律的自我了解：一切的熱運動都具有方向性，只能自發的從某一形狀變成另一形狀，具有方向性，只能自發的從某一形狀變成另一形狀，而不能逆向而行而不能逆向而行方向性方向性自發自發例例.氣體的分散景象氣體的分散景象例例.能量耗散：無法把流散的內能重新搜集起來加能量耗散：無法把流

7、散的內能重新搜集起來加以利用的景象以利用的景象5、例題分析：、例題分析：例例1根據熱力學第二定律，以下判別正確的選項是根據熱力學第二定律，以下判別正確的選項是A. 電流的能不能夠全部變為內能電流的能不能夠全部變為內能B在火力發電機中，燃氣的內能不能夠全部變為電能在火力發電機中，燃氣的內能不能夠全部變為電能C熱機中，燃氣內能不能夠全部變為機械能熱機中，燃氣內能不能夠全部變為機械能D在熱傳導中，熱量不能夠自發地從低溫物體傳送給高溫度在熱傳導中，熱量不能夠自發地從低溫物體傳送給高溫度物體物體 例例2第二類永動機不可以制成，是由于第二類永動機不可以制成，是由于 A. 違背了能量的守恒定律違背了能量的守

8、恒定律 B熱量總是從高溫物體傳送到低溫物體熱量總是從高溫物體傳送到低溫物體 C機械能不能全部轉變為內能機械能不能全部轉變為內能 D內能不能全部轉化為機械能，同時不引起其他變化內能不能全部轉化為機械能，同時不引起其他變化例例3試對熱力學第一定律和熱力學第二定律做一試對熱力學第一定律和熱力學第二定律做一簡單的評析簡單的評析解析解析熱力學第一定律和熱力學第二定律是構成熱力熱力學第一定律和熱力學第二定律是構成熱力學知識的實際根底學知識的實際根底:前者對自然過程沒有任何限制，只指出在任何熱前者對自然過程沒有任何限制，只指出在任何熱力學過程中能量不會有任何添加或損失，反映的力學過程中能量不會有任何添加或損

9、失，反映的是物體內能的變化與熱量、做功的定量關系；是物體內能的變化與熱量、做功的定量關系；后者那么是處理哪些過程可以自發地發生，哪些后者那么是處理哪些過程可以自發地發生，哪些過程必需借助于外界條件才干進展。過程必需借助于外界條件才干進展。6.熱力學第三定律熱力學第三定律 ：v熱力學溫度：單位熱力學溫度：單位-開爾文開爾文k溫標換算：溫標換算：1 =1+273K特點特點1. t= T特點特點2. 絕對零度達不到絕對零度達不到7、 穩定練習穩定練習v1.以下哪些物理過程具有方向性vA. 熱傳導過程vB機械能和內能的轉化過程vC氣體的分散過程vD氣體向真空中膨脹的過程。 3.能量耗散是從能量耗散是從

10、_角度反映出自然界角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性中的宏觀過程具有方向性2.熱機是一種熱機是一種_的安的安裝，熱機做的功和它從熱源吸收熱量的比值叫裝，熱機做的功和它從熱源吸收熱量的比值叫做熱機的做熱機的_把內能轉化為機械能把內能轉化為機械能效率效率熱景象熱景象4.熱力學第二定律使人們認識到，自然界中進展的涉及_景象的宏觀過程都具有_性，例如機械能可以_轉化為內能，但內能_全部轉化為機械能，而不引起其他變化熱熱方向方向全部全部不能不能 第二類永動機不能夠制成的緣由是由于機械能和內第二類永動機不能夠制成的緣由是由于機械能和內 能轉化過程具有方向性，雖然機械能可以全部轉化能轉化過程具有方向性，

11、雖然機械能可以全部轉化 為內能，但內能卻不能全部轉化為機械能，而不引為內能，但內能卻不能全部轉化為機械能，而不引 起其他變化。起其他變化。5.什么是第二類永動機什么是第二類永動機?為什么第二類永動機不為什么第二類永動機不能夠呵斥能夠呵斥?答：可以從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做答：可以從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化的熱機稱為第二類永動機。功，而不引起其他變化的熱機稱為第二類永動機。6.試述熱力學第一定律和熱力學第二定律的區別與聯試述熱力學第一定律和熱力學第二定律的區別與聯絡絡解答：熱力學第一定律指出了在任何熱力學過程中，解答：熱力學第一定律指出了在任何熱力學過程中，能量不會有任何增減或損失，