高中物理 第十章 熱力學(xué)定律 專題10.4 熱力學(xué)第二定律課件 新人教版選修3-3.ppt

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復(fù)習(xí)1、熱力學(xué)第一定律2、能量守恒定律,思考：根據(jù)能量守恒定律，在自然界發(fā)生的一切過程中能量都是守恒的。那么符合能量守恒的宏觀過程是否都能發(fā)生呢？,熱力學(xué)第二定律,將一塊燒紅的鐵塊投入冷水中，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？,,鐵塊的溫度降低，水的溫度升高，最終兩者溫度相同．,,將燒紅的鐵塊投入水中，結(jié)果會(huì)不會(huì)鐵塊溫度更高，水的溫度更低？,,熱傳導(dǎo)的過程是有方向性的，這個(gè)過程可以向一個(gè)方向自發(fā)地進(jìn)行，但是向相反的方向卻不能自發(fā)地進(jìn)行。,熱傳導(dǎo)的方向性,,,一個(gè)在水平地面上運(yùn)動(dòng)的物體，由于克服摩擦力做功，最后要停下來。在這個(gè)過程中，物體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成為內(nèi)能，使物體和地面的溫度升高。,,,我們能不能看到這樣的現(xiàn)象：一個(gè)放在水平地面上的物體，靠降低溫度，可以把內(nèi)能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，使這個(gè)物體運(yùn)動(dòng)起來．,機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化具有方向性。,一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的。,在物理學(xué)中，反映宏觀自然過程的方向性的定律就是熱力學(xué)第二定律（secondlawofthermodynamics).,共同特征：,熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。（克勞修斯表述）,熱力學(xué)第二定律,說明：（1）克勞修斯表述中強(qiáng)調(diào)了“在不引起其它的變化的條件下，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體?！保?）如果允許“其它變化”，例如利用致冷機(jī)做功，熱量可以從低溫物體傳到高溫物體上，而致冷機(jī)做功就屬于“其它變化”。（3）如果設(shè)想克勞修斯表述不成立，即在無任何外界做功的情況下，熱量就能從低溫?zé)嵩磦飨蚋邷責(zé)嵩?。按此設(shè)想就可制成一種無功致冷機(jī)，如圖所示，它無需消耗功就能致冷?？藙谛匏贡硎龇穸诉@種可能性。,電冰箱的內(nèi)部溫度比外部溫度低，為什么致冷系統(tǒng)還能不斷地把箱內(nèi)熱量傳給外界的空氣？,,,,,,,,,因?yàn)殡姳湎牧穗娔?，?duì)制冷系統(tǒng)做了功，一旦切斷電源，電冰箱就不能把其內(nèi)部的熱量傳給外界的空氣了．相反，外界的熱量會(huì)自發(fā)地傳給電冰箱，使其溫度逐漸升高．,貯藏的食品,大氣,電冰箱制冷系統(tǒng),,做功,,,,有人提出這樣一種設(shè)想，發(fā)明一種熱機(jī)，用它把物體與地面摩擦所生的熱量都吸收過來并對(duì)物體做功，將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，使因摩擦停止運(yùn)動(dòng)的物體在地面上重新運(yùn)動(dòng)起來，而不引起其它變化．,熱機(jī)是一種把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置,氣缸中的氣體得到燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量Q1推動(dòng)活塞做功W排出廢氣，同時(shí)把熱量Q2散發(fā)到大氣中。Q1=W+Q2熱機(jī)效率η=W/Q1,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。（開爾文表述）,熱源,冷凝器,熱機(jī),,做功,1，按熱傳遞的方向性來表述,2，是按機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向來表述。,兩種表述的實(shí)質(zhì),開爾文表述實(shí)質(zhì)說明功變熱過程的不可逆性，克勞修斯表述則說明熱傳導(dǎo)過程的不可逆性，兩種表述是等價(jià)的?？捎梅醋C法證明。,違背開爾文表述一定違背克勞修斯表述,Q1──熱機(jī)從T1吸熱A──熱機(jī)輸出功Q2──熱機(jī)從T2吸熱Q1+Q2──致冷機(jī)向T1放熱,如果開爾文表述不成立，可制成一個(gè)單熱源熱機(jī)，將它同另一個(gè)制冷機(jī)組成復(fù)合機(jī)，如圖所示，其總效果相當(dāng)于一個(gè)無功致冷機(jī)，于是克勞修斯表述也就不成立。,違背克勞修斯表述一定違背開爾文表述,開爾文表述實(shí)質(zhì)說明功變熱過程的不可逆性，克勞修斯表述則說明熱傳導(dǎo)過程的不可逆性，兩種表述是等價(jià)的?？捎梅醋C法證明。,如果克勞修斯表述不成立，則可制成一個(gè)無功致冷機(jī)，將它同另一個(gè)熱機(jī)組成復(fù)合機(jī)，如圖所示，就可使復(fù)合機(jī)成為一單熱源熱機(jī)，即開爾文表述也不成立。,,任何一類宏觀自然過程進(jìn)行方向的說明都可以作為熱力學(xué)第二定律的表述。,第二類永動(dòng)機(jī),,冷凝器,說明：（1）開爾文表述否定了第二類永動(dòng)機(jī)的可能性。歷史上曾有人企圖制造“一種循環(huán)動(dòng)作的熱機(jī)，只從單一熱源吸收熱量，使之全部變?yōu)楣?，而不向低溫?zé)嵩捶懦鰺崃?，或者說不引起其它變化?！边@種熱機(jī)稱為第二類永動(dòng)機(jī)或單熱源熱機(jī)，其效率η=100%。雖然它不違背熱力學(xué)第一定律，但它違背了熱力學(xué)第二定律的開爾文表述。（2）開爾文表述中強(qiáng)調(diào)了“在不產(chǎn)生其他影響的條件下，‘熱’不能全部變?yōu)椤Α??！比绻试S“其他影響”發(fā)生，熱可以全部變?yōu)楣?。例如氣缸中理想氣體作等溫膨脹時(shí)，氣體從恒溫?zé)嵩次盏臒崃烤涂梢匀坑脕韺?duì)外做功。但氣體“體積和壓強(qiáng)”發(fā)生了變化，它不能循環(huán)動(dòng)作返回原狀態(tài)。,課堂要點(diǎn)小結(jié),,答案,自測(cè)教材P61第2題改編(多選)下列現(xiàn)象中能夠發(fā)生的是A.一杯熱茶在打開杯蓋后，茶會(huì)自動(dòng)變得更熱B.蒸汽機(jī)把蒸汽的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能C.桶中混濁的泥水在靜置一段時(shí)間后，泥沙下沉，上面的水變清，泥、水自動(dòng)分離D.電冰箱通電后把箱內(nèi)低溫物體的熱量傳到箱外高溫物體,√,√,(多選)(2016全國(guó)卷Ⅰ33(1))關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是A.氣體吸熱后溫度一定升高B.對(duì)氣體做功可以改變其內(nèi)能C.理想氣體等壓膨脹過程一定放熱D.熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體E.如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定達(dá)到熱平衡,答案,解析,√,√,√,解析氣體內(nèi)能的改變?chǔ)＝Q＋W，故對(duì)氣體做功可改變氣體的內(nèi)能，B選項(xiàng)正確；氣體吸熱為Q，但不確定外界做功W的情況，故不能確定氣體溫度的變化，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；,由熱力學(xué)第二定律，D選項(xiàng)正確；根據(jù)熱平衡性質(zhì)，E選項(xiàng)正確.,(2018青海格爾木調(diào)研)根據(jù)你學(xué)過的熱學(xué)中的有關(guān)知識(shí)，判斷下列說法中正確的是A.機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也可以全部用來做功轉(zhuǎn)化成機(jī)械能B.凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性，在熱傳遞中，熱量只能從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能從低溫物體傳遞給高溫物體C.盡管科技不斷進(jìn)步，熱機(jī)的效率仍不能達(dá)到100%，制冷機(jī)卻可以使溫度降到－293℃D.第一類永動(dòng)機(jī)違背能量守恒定律，第二類永動(dòng)機(jī)不違背能量守恒定律，隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，第二類永動(dòng)機(jī)可以制造出來,答案,√,解析,解析機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能在引起其他變化時(shí)也可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，A正確；凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性，在熱傳遞中，熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，也能從低溫物體傳遞給高溫物體，但必須借助外界的幫助，B錯(cuò)誤；盡管科技不斷進(jìn)步，熱機(jī)的效率仍不能達(dá)到100%，制冷機(jī)也不能使溫度降到－293℃，只能無限接近－273.15℃，C錯(cuò)誤；第一類永動(dòng)機(jī)違背能量守恒定律，第二類永動(dòng)機(jī)不違背能量守恒定律，而是違背了熱力學(xué)第二定律，第二類永動(dòng)機(jī)不可能制造出來，D錯(cuò)誤.,謝謝觀賞,