高中物理熱力學第二定律 例題解析

熱力學第二定律 例題解析 1．下列說法正確的是 A．機械能全部變成內(nèi)能是不可能的，內(nèi)能全部變成機械能也是不可能的 B．第二類永動機不可能制造成功的原因是因為能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或從一種形式轉(zhuǎn)成另一種形式 C．根據(jù)熱力學第二定律可知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體 D．任何熱機都不可能使燃料釋放的熱量完全轉(zhuǎn)化為機械能，從單一熱源吸收的熱量全部變成功在一定條件下是可能的 [精與解] 熱力學第二定律告訴我們：第二類永動機并不違背能量守恒定律，只是機械能和內(nèi)能在相互轉(zhuǎn)化的過程中具有方向性，機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機械能同時不引起其他變化．故A、B選項都不對。熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體，在有外界做功的情況下是可能的。從單一熱源吸熱并全部轉(zhuǎn)變成功，在有外界變化的情況下也是可能的，故C錯D對。 [解后思] 熱力學第二定律的兩種表述：（1）熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳遞到高溫物體。（2）不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響。這里的“不能”、“不可能”在一定條件下是可能的，空調(diào)、電冰箱都是通過外界做功使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，但是這一過程消耗了額外的能量。同理，從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，必定要引起其他變化。分析熱力學第二定律相關(guān)問題時要予以關(guān)注。 [評注] 熱力學第二定律揭示了一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的。宣告了第二類永動機是不可能制造成功的。 2．熱力學第二定律常見的表述有兩種。 第一種表述：不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化； 第二種表述：不可能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。 圖（a）是根據(jù)熱力學第二定律的第二種表述畫出的示意圖：任何熱機要維持運行必須與外界有兩個通道(熱源）交換熱量；機器從一個通道(高溫熱源）中吸取能量，一部分用來完成人們需要它做的功，另一部分不可避免地從另外一個通道(低溫熱源）中散發(fā)開去。請你根據(jù)第一種表述完成示意圖(b）。根據(jù)你的理解，熱力學第二定律的實質(zhì)是______________ ___________ 。 制冷機 低溫物體 高溫物體 圖（b） 熱機 低溫物體 高溫物體 圖（a） W Q1 Q2 制冷機 低溫物體 高溫物體 W Q1 Q2 圖（c） [精與解] 觀察圖（b）可知，制冷機是通過外力做功把熱量從低溫物體傳遞到高溫物體的，其示意圖見圖（c）。這說明熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體，但在一定條件下，熱量可以從低溫物體傳給高溫物體。熱力學第二定律的實質(zhì)是：自然界中進行的與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀物理過程都具有方向性。