PAGE1-第4節熱力學其次定律1.了解熱傳遞、擴散現象、機械能與內能的轉化等都具有方向性．知道具有方向性的過程為不行逆的．2.了解熱力學其次定律的兩種表述，并能用熱力學其次定律說明其次類永動機不能制造勝利的緣由．3.能用熱力學其次定律說明自然界中的能量轉化、轉移及方向性問題．4.嘗試運用熱力學其次定律解決一些實際問題．一、熱力學其次定律的一種表述1．熱傳導的方向性：一切與熱現象有關的宏觀自然過程都是不行逆的．2．克勞修斯表述：德國物理學家克勞修斯在1850年提出：熱量不能自發地從低溫物體傳到高溫物體．熱力學其次定律的克勞修斯表述，闡述的是傳熱的方向性．1．(1)一切與熱現象有關的宏觀自然過程都是不行逆的．()(2)熱量不會從低溫物體傳給高溫物體．()(3)由冰箱能自發地把熱量從低溫物體傳給高溫物體．()提示：(1)√(2)×(3)×二、熱力學其次定律的另一種表述1．熱機(1)熱機工作的兩個階段：第一個階段是燃燒燃料，把燃料中的化學能變成工作物質的內能．其次個階段是工作物質對外做功，把自己的內能變成機械能．(2)熱機的效率：熱機輸出的機械功W與燃料產生的熱量Q的比值．用公式表示為η＝eq\f(W,Q)．2．開爾文表述：不行能從單一熱庫汲取熱量，使之完全變勝利，而不產生其他影響．(該表述闡述了機械能與內能轉化的方向性)3．熱力學其次定律的其他描述(1)一切宏觀自然過程的進行都具有方向性．(2)氣體向真空的自由膨脹是不行逆的．(3)其次類永動機是不行能制成的．4．其次類永動機(1)定義：只從單一熱庫汲取熱量，使之完全變為功而不引起其他變更的熱機．(2)其次類永動機不行能制成的緣由：雖然其次類永動機不違反能量守恒定律，但大量的事實證明，在任何狀況下，熱機都不行能只有一個熱庫，熱機要不斷地把吸取的熱量變為有用的功，就不行避開地將一部分熱量傳給低溫熱庫．2．(1)可以從單一熱庫汲取熱量，使之完全變為功．()(2)其次類永動機違反了能量守恒定律．()(3)其次類永動機違反了熱力學其次定律．()提示：(1)√(2)×(3)√對熱力學其次定律的理解在熱力學其次定律的表述中，“自發地”“不行能”“不產生其他影響”的涵義1．“自發地”是指熱量從高溫物體“自發地”傳給低溫物體的方向性．在傳遞過程中不會對其他物體產生影響或不需借助其他物體供應能量等．2．關于“不行能”：事實上熱機或制冷機系統循環終了時，除了從單一熱庫汲取熱量對外做功，以及熱量從低溫熱庫傳到高溫熱庫以外，過程所產生的其他一切影響，不論用任何曲折困難的方法都不行能加以消退．3．“不產生其他影響”的涵義是發生的熱力學宏觀過程只在本系統內完成，對四周環境不產生熱力學方面的影響．如吸熱、放熱、做功等．下列說法正確的是()A．機械能全部變成內能是不行能的B．其次類永動機不行能制造勝利是因為能量既不會憑空產生，也不會憑空消逝，只能從一個物體轉移到另一個物體，或從一種形式轉化成另一種形式C．依據熱力學其次定律可知，熱量不行能從低溫物體傳到高溫物體D．從單一熱源汲取的熱量全部變勝利是可能的[解析]機械能可以全部轉化為內能，故A錯；其次類永動機不行能制造勝利是因為它違反了熱力學其次定律，故B錯；熱量不能自發地從低溫物體傳到高溫物體，但假如不是自發地，是可以進行的，故C錯；從單一熱源汲取熱量全部用來做功而不引起其他變更，是不行能的，但假如是從單一熱源汲取熱量全部變為功的同時也引起了其他的變更，是可能的，故D項對．[答案]Deq\a\vs4\al()對熱力學其次定律理解的兩個誤區(1)誤認為熱量只能由高溫物體傳到低溫物體，不能由低溫物體傳到高溫物體．熱量可以由高溫物體傳到低溫物體，也可以由低溫物體傳到高溫物體；但是，前者可以自發完成，而后者則必需有外界參加．(2)誤認為機械能可以完全轉化為內能，而內能不能完全轉化為機械能．機械能可以完全轉化為內能，內能也可以完全轉化為機械能；但是，前者可以不產生其他影響，而后者肯定會產生其他影響．1.下列說法正確的是()A．熱量不能由低溫物體傳遞到高溫物體B．外界對物體做功，物體的內能必定增加C．其次類永動機不行能制成，是因為違反了能量守恒定律D．不行能從單一熱庫汲取熱量，使之完全變勝利，而不產生其他影響解析：選D.依據熱力學其次定律，熱量不能自發地從低溫物體傳到高溫物體，但在外界幫助下，熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，例如電冰箱制冷時，壓縮機工作，消耗了電能，同時熱量由冰箱內的低溫物體傳遞到冰箱外的高溫物體，所以選項A錯誤；外界對物體做功的同時，物體可能放熱，物體的內能不肯定增加，所以選項B錯誤；其次類永動機不行能制成，雖不違反能量守恒定律，但它違反了熱力學其次定律，因此它不行能制成，所以選項C錯誤；而D選項中的表述就是熱力學其次定律的一種表述形式，所以選項D正確．熱力學第肯定律與熱力學其次定律的比較1．兩個定律的區分：熱力學第肯定律是能量守恒定律在熱力學中的詳細表現形式，在轉化的過程中，總的能量保持不變．熱力學其次定律是指在有限的時間和空間內，一切和熱現象有關的物理過程具有不行逆性．2．兩個定律的聯系：兩定律都是熱力學基本定律，分別從不同角度揭示了與熱現象有關的物理過程所遵循的規律．二者既相互獨立，又相互補充，都是熱力學的理論基礎．關于熱力學第肯定律和熱力學其次定律，下列論述正確的是()A．熱力學第肯定律指出內能可以與其他形式的能相互轉化，而熱力學其次定律則指出內能不行能完全轉化為其他形式的能，故這兩條定律是相互沖突的B．內能可以全部轉化為其他形式的能，只是會產生其他影響，故兩條定律并不沖突C．兩條定律都是有關能量的轉化規律，它們不但不沖突，而且沒有本質區分D．其實，能量守恒定律已經包含了熱力學第肯定律和熱力學其次定律[解析]熱力學第肯定律揭示了內能與其他形式能量之間的轉化關系，是能量守恒定律在熱力學中的詳細體現．熱力學其次定律則進一步闡明白內能與其他形式能量轉化時的方向性，二者表述的角度不同，本質不同，相互補充，并不沖突，故C、D錯誤，B正確．內能在肯定條件下可以全部轉化為機械能，熱量也可以由低溫物體傳遞到高溫物體，但是要引起其他變更，如電冰箱制冷機工作要消耗電能，故A錯誤．[答案]B2.(多選)關于兩類永動機和熱力學兩大定律，下列說法正確的是()A．熱力學第肯定律和熱力學其次定律是相互獨立的B．熱力學其次定律的兩種表述是等效的C．由熱力學第肯定律可知做功不肯定變更內能，熱傳遞也不肯定變更內能，但同時做功和熱傳遞肯定會變更內能D．由熱力學其次定律可知熱量從低溫物體傳向高溫物體是可能的，從單一熱庫汲取熱量，完全變勝利也是可能的解析：選ABD．熱力學其次定律有幾種不同的表述形式，但它們是等效的，它與熱力學第肯定律是各自獨立的，故A、B正確．由熱力學第肯定律可知W≠0，Q≠0，但ΔU＝W＋Q可以等于0，C錯誤；由熱力學其次定律可知D中現象是可能的，但不引起其他變更是不行能的，D正確.[隨堂檢測]1．熱力學其次定律使人們相識到自然界中進行的涉及熱現象的宏觀過程()A．都具有方向性 B．只是部分具有方向性C．沒有方向性 D．無法確定解析：選A．一切涉及熱現象的宏觀過程都具有方向性．2．下列說法正確的是()A．物體放出熱量，溫度肯定降低B．物體內能增加，溫度肯定上升C．熱量能自發地從低溫物體傳給高溫物體D．熱量能自發地從高溫物體傳給低溫物體解析：選D．熱量和內能之間沒有必定的聯系，A錯；內能與宏觀的溫度和體積有關，所以B錯；熱量能自發地從高溫物體傳給低溫物體，不能自發地從低溫物體傳給高溫物體，所以C錯、D對．3．我們絕不會看到：一個放在水平地面上的物體，靠降低溫度，可以把內能自發地轉化為動能，使這個物體運動起來，其緣由是()A．違反了能量守恒定律B．在任何條件下內能不行能轉化為機械能，只有機械能才能轉化為內能C．機械能和內能的轉化過程具有方向性，內能轉化成機械能是有條件的D．以上說法均不正確解析：選C．機械能和內能的相互轉化，必需通過做功來實現．機械能可以自發地轉化為內能，但內能不能自發地轉化為機械能．4．(多選)依據熱力學其次定律，下列說法正確的是()A．熱機中燃氣的內能不行能全部變成機械能B．電流的能不行能全部轉變成內能C．在火力發電機中，燃氣的內能不行能全部轉變成電能D．在傳熱中，熱量不行能自發地從低溫物體傳遞給高溫物體解析：選ACD．任何熱機效率都不行能是100%，故A正確；由電流熱效應中的焦耳定律可知，電流的能可以全部轉化為內能，故B錯誤；火力發電機發電時，能量轉化的過程為內能→機械能→電能，因為內能→機械能的轉化過程中會對外放出熱量，故燃氣的內能必定不能全部變為電能，C正確；熱量從低溫物體傳遞到高溫物體不能自發進行，必需借助外界的幫助，故D正確．5．(多選)電冰箱能夠不斷地把熱量從溫度較低的冰箱內部傳給溫度較高的外界空氣，這說明白()A．熱量能自發地從低溫物體傳給高溫物體B．在肯定條件下，熱量可以從低溫物體傳給高溫物體C．熱量的傳遞過程不具有方向性D．在自發的條件下熱量的傳遞過程具有方向性解析：選BD.一