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1、2.4熱力學第二定律,一、宏觀過程的方向性 1.熱傳導的方向性：一切與熱現(xiàn)象有關的宏觀自然過程都是___________。 2.氣體的擴散現(xiàn)象具有方向性：兩種不同的氣體可以自發(fā)地進入對方，最后成為均勻的混合氣體，但這種均勻的混合氣體，決不會自發(fā)地分開，成為兩種不同的氣體。 3.機械能和內能的轉化過程具有方向性：物體在水平面上運動，因摩擦而逐漸停止下來，但絕不可能出現(xiàn)物體吸收原來傳遞出去的________后，在地面上重新運動起來。 4.氣體向真空膨脹具有方向性：氣體可自發(fā)地向真空容器膨脹，但絕不可能出現(xiàn)氣體_________從容器中流出，容器變?yōu)檎婵铡?不可逆的,熱量,自發(fā)地,思維拓展 熱傳遞的
2、方向性能否簡單理解為“熱量不會從低溫物體傳給高溫物體”？ 答案不能。兩個溫度不同的物體相互接觸時，熱量會自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，使高溫物體的溫度降低，低溫物體的溫度升高，這個過程是自發(fā)進行的，不需要任何外界的影響或者幫助，有時我們也能實現(xiàn)熱量從低溫物體傳給高溫物體，如電冰箱，但這不是自發(fā)地進行的，需要消耗電能。,二、熱力學第二定律的兩種表述 1.熱力學第二定律的克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從_______物體傳到______物體。闡述的是傳熱的__________。 2.熱力學第二定律的開爾文表述：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之____________，而不產(chǎn)生其他影響。(該表述闡述了機
3、械能與內能轉化的方向性),低溫,高溫,方向性,完全變成功,3.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_________變成工作物質的________。 第二個階段是工作物質對外________，把自己的內能變成__________。 (2)熱機的效率：熱機輸出的_____________與燃料產(chǎn)生的___________的比值。用公式表示為________。 4.熱力學第二定律的其他描述 (1)一切宏觀自然過程的進行都具有________。 (2)氣體向真空的自由膨脹是________的。 (3)第二類永動機是不可能制成的。,化學能,內能,做功,機械能,機械功W,熱量
4、,Q,方向性,不可逆,5.第二類永動機 (1)定義：只從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功而不引起其他變化的熱機。 (2)第二類永動機不可能制成的原因：雖然第二類永動機不違反________________，但大量的事實證明，在任何情況下，熱機都不可能只有一個熱庫，熱機要不斷地把吸取的熱量變?yōu)橛杏玫墓?，就不可避免地將一部分熱量傳給低溫熱庫。,能量守恒定律,思考判斷 (1)熱量不能從低溫物體傳到高溫物體。( ) (2)不可逆過程指的是某過程只沿某個方向發(fā)生，而不可能在沒有外界影響(或不產(chǎn)生其他影響)的情況下沿相反方向發(fā)生。( ) (3)內能不可能完全轉化為機械能。( ) (4)一切形式的能量間的相
5、互轉化都不具有可逆性。( ),,,,,對熱力學第二定律的理解,要點歸納 1.單一熱庫：指溫度均勻并且恒定不變的系統(tǒng)。若一系統(tǒng)各部分溫度不相同或者溫度不穩(wěn)定，則構成機器的工作物質可以在不同溫度的兩部分之間工作，從而可以對外做功。據(jù)報道，有些國家已在研究利用海水上下溫度不同來發(fā)電。 2.其他影響 (1)除了從單一熱庫吸收的熱量以及所做的功以外的其他一切影響。 (2)除了從低溫物體吸收熱量、高溫物體得到熱量外，其他一切影響和變化。,3.關于“不可能”：實際上熱機或制冷機系統(tǒng)循環(huán)終了時，除了從單一熱庫吸收熱量對外做功，以及熱量從低溫熱庫傳到高溫熱庫以外，過程所產(chǎn)生的其他一切影響，不論用任何曲折復雜的辦
6、法都不可能加以消除。 4.適用條件：只能適用于由很大數(shù)目分子所構成的系統(tǒng)及有限范圍內的宏觀過程，而不適用于少量的微觀體系，也不能把它擴展到無限的宇宙。,精典示例 例1 (多選)根據(jù)熱力學第二定律可知，下列說法中正確的是() A.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 B.沒有冷凝器，只有單一的熱源，能將從單一熱源吸收的熱量全部用來做功，而不引起其他變化的熱機是可以實現(xiàn)的 C.制冷系統(tǒng)將冰箱里的熱量傳給外界較高溫度的空氣中，而不引起其他變化 D.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,解析熱力學第二定律揭示了與熱現(xiàn)象有關的宏觀物理過程的方向性，機械能和內能的
7、轉化過程具有方向性，機械能可以全部轉化為內能，而內能要轉化為機械能必須借助外部的幫助，即會引起其他變化，選項A正確，B錯誤；熱傳遞過程也具有方向性，熱量能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，但是熱量要從低溫物體傳到高溫物體，必然要引起其他變化(外界對系統(tǒng)做功)，故選項C錯誤，D正確。 答案AD,(1)一切物理過程均遵守能量守恒定律，但遵守能量守恒定律的物理過程不一定均能實現(xiàn)。 (2)熱力學第二定律的兩種表述分別對應著一種“不可能”，但都有一個前提條件“自發(fā)地”或“不產(chǎn)生其他影響”，如果去掉這種前提條件，就都是有可能的。例如電冰箱的作用就是使熱量從低溫物體傳到高溫物體，等溫膨脹就是從單一熱庫吸收熱量，
8、使之完全用來做功。但不是自發(fā)的或是產(chǎn)生了其他影響。,,針對訓練1 (多選)根據(jù)熱力學第二定律分析，下列說法中正確的是() A.熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體 B.熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，也可以從低溫物體傳到高溫物體 C.機械能可以全部轉化為內能，但內能不可以全部轉化為機械能 D.機械能可以全部轉化為內能，內能也可以全部轉化為機械能,解析根據(jù)傳熱的規(guī)律可知，熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，但不能自發(fā)地(不需要外界幫助)從低溫物體傳到高溫物體。但是借助外界的幫助，熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，A錯誤，B正確；機械能可以全部轉化為內能(如一個運動物體克服
9、摩擦力做功而最終停止運動時，機械能全部轉化為內能)；在一定條件下，內能也可以全部轉化為機械能，如理想氣體在等溫膨脹過程中，將吸收來的熱量全部用來做功，C錯誤，D正確。 答案BD,熱力學第一定律與熱力學第二定律的比較,要點歸納 1.熱力學第二定律與熱力學第一定律的比較,2.兩類永動機的比較,精典示例 例2 關于熱力學第一定律和熱力學第二定律，下列論述正確的是() A.熱力學第一定律指出內能可以與其他形式的能相互轉化，而熱力學第二定律則指出內能不可能完全轉化為其他形式的能，故這兩條定律是相互矛盾的 B.內能可以全部轉化為其他形式的能，只是會產(chǎn)生其他影響，故兩條定律并不矛盾 C.兩條定律都是有關能量
10、轉化的規(guī)律，它們不但不矛盾，而且沒有本質區(qū)別 D.其實，能量守恒定律已經(jīng)包含了熱力學第一定律和熱力學第二定律,解析熱力學第一定律是能量守恒在熱現(xiàn)象中的體現(xiàn)，而熱力學第二定律則指出內能和其他形式能發(fā)生轉化的方向性，兩者并不矛盾，選項A、C、D錯誤，B正確。 答案B,熱力學第一定律和第二定律的關系 (1)熱力學第一定律和第二定律兩者相互獨立，有著本質的區(qū)別。 (2)熱力學第一定律和第二定律兩者相互補充，熱力學第一定律是與熱現(xiàn)象有關的物理過程中能量守恒的表達形式，而熱力學第二定律指出了能量轉化與守恒能否實現(xiàn)的條件和過程進行的方向。,,針對訓練2 關于兩類永動機和熱力學兩大定律，下列說法正確的是() A.第二類永動機不可能制成是因為違背了熱力學第一定律 B.第一類永動機不可能制成是因為違背了熱力學第二定律 C.由熱力學第一定律可知做功不一定改變內能，熱傳遞也不一定改變內能，但同時做功和熱傳遞一定會改變內能 D.由熱力學第二定律可知熱量從低溫物體傳向高溫物體是可能的，從單一熱庫吸收熱量，完全變成功也是可能的,解析第一類永動機違背熱力學第一定律，第二類永動機違背熱力學第二定律，A、B錯誤；由熱力學第一定律可知W0，Q0，但UWQ可以等于0，C錯誤；由熱力學第二定律可知D中現(xiàn)象是可能的，但不引起其他變化是不可能的，D正確。 答案D,
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