人教版高中物理选修3-3第10章第4节热力学第二定律(共16张PPT)

2.原理：燃料燃烧产生热量 Q（高温热源）
推动活塞对外做功 W
排出废气向外界（低温热源）放热 Q2
3.效率：
高温热源
由能量守恒定律知道 Q = W +Q2
Q
热机的效率η=W/Q
W 热机
热机的效率小于100%，就不可能把从 高温热源吸收的热量全部转化为机械能， 总有一部分热量散发到冷凝器中。
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思考与讨论
地球上海水的总质量达1.4×1021 kg，如果制造 一种机器，把这些海水的温度降低1℃，放出的热 量就达5.8×1023 J，足够全世界使用4000年。这个 假想不违背能量守恒定律，但是不能实现，所以这 类机器叫做第二类永动机。
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三、热力学第二定律的另一种表述
1.热机：是一种把内能转化为机械能的装置。
热力学第二定律
思考与讨论
根据能量守恒定律，在自然界发生的一切过程中 能量都是守恒的。那么符合能量守恒的宏观过程是 否都能发生呢？
是否可能发生这样的现象：原 来温度相同的水和鸡蛋，过一 会儿水的温度自发的降低而鸡 蛋的温度上升，生蛋变成了熟 蛋？
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热力学第二定律
思考与讨论
2.一滴红墨水滴进一杯清 水中，不久整杯水都均匀 地变红了。有没有这样的 “逆过程”：这杯均匀红 水中的小炭粒又自发的聚 在一起，成为一滴红墨水， 而其余部分又变成了清水？
例题2 根据热力学第二定律，下列判断正确的是（BCD ） A. 电流的能不可能全部变为内能 B．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能 C．热机中，燃气内能不可能全部变为机械能 D．在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给 高温度物体．
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四、例题讲解
例题3 第二类永动机不可以制成，是因为（ D ） A. 违背了能量的守恒定律 B．热量总是从高温物体传递到低温物体 C．机械能不能全部转变为内能 D．内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化
2020/6/1115 小结1.一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。
2.热力学第二定律：一切与热现象有关的宏观过程都 是自发地进行并不可逆的。 3.从热传导的过程具有方向性看 热力学第二定律的一种表述（克劳修斯表述）： 热量不能自发地从低温物体传到高温物体。 4.从机械能和内能转化具有方向性看
Q2 低温热源
对外做功
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三、热力学第二定律的另一种表述
机械能可以全部自发地转化为内能，但内能不可能 全部自发地转化机械能。 机械能和内能转化具有方向性。
热力学第二定律的另一种表述（开尔文表述）： 不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功， 而不产生其他影响。
说明：
开尔文表述中强调了“不产生其他影响” ，指不需要 外界的影响和帮助， ‘热’不能全部变为‘功’。
第四节
热力学第二定律
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热力学第二定律
思考与讨论
根据能量守恒定律，在自然界发生的一切过程中 能量都是守恒的。那么符合能量守恒的宏观过程是 否都能发生呢？
1.把刚煮好的热鸡蛋放在冷水 杯中，过一会儿，鸡蛋的温度 降低，水的温度升高，最后水 和鸡蛋的温度相同。
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二、热力学第二定律的一种表述
热传导的过程具有方向性：热量会自动地从高温物体 传给低温度物体。但是，向相反的方向不会自发地进 行，只有借助外界的帮助才能发生。
热力学第二定律的一种表述（克劳修斯表述）： 热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
说明：1.克劳修斯表述中强调了“自发”二字，指不需要外界的
影响和帮助，热量可自发地从高温物体传到低温物体。
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三、热力学第二定律的另一种表述
例如：一个在水平地面上运动的物体，由于克服摩 擦力做功，最后停下来。物体的动能转化为内能， 使物体和地面的温度升高。
思考：能否将一个放在水平地面上的物体，靠降低 温度，而使内能自发地转化为动能，使这个物体运 动起来?
或者能不能发明这样的一个机器：用它把物体与地 面摩擦所产生的热量都吸收过来，并对物体做功， 将内能全部都转化为动能，使因摩擦停止运动的物 体在地面上重新运动起来，而不引起其他变化。
无数事实告诉我们，只要涉及热现象，都有特定 的方向性。这些过程可以自发地朝某个方向进行，例 如：上面提到的现象，而相反的过程，即使不违背能 量守恒，也不可能自发地进行。
一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。
热力学第二定律：一切与热现象有关的宏观过 程都是自发地进行不可逆的。
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2.冰箱把热量从低温物体传到了高温物体上，是利用致冷 机做功，热量可以从低温物体传到高温物体上，但是得到 了外界的影响和帮助，消耗了电能。
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二、热力学第二定律的一种表述
3.如果设想克劳修斯表述不成立，即在无热任力何学外界第做二功定的律情的况一 下，热量就能从低温热源传向高温热源。种按表此述设就想是就可：制第成二 类 一种无功致冷机，如图所示，它无需消耗永功动就机能不致可冷。能克制劳成 。 修斯表述否定了这种可能性。
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热力学第二定律
思考与讨论
4.装着压缩气体的钢瓶，打 开阀门后会听到“哧—”一 声，气体喷到外面，会不会 有这样的现象：外面的气体 自发的进入钢瓶，使瓶内的 压强变大？
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一、热力学第二定律
能量守恒定律告诉我们，在自然界发生的一切过 程中能量都是守恒的，一个导致能量创生或能量消灭 的过程是不可能出现的。然而，并不是所有符合能量 守恒定律的宏观过程都能真的发生。
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四、例题讲解
例题1 以下说法正确的是（BCD） A、热量只能从高温物体传递给低温物体，反之不能。 B、热量能自发地从高温物体传递给低温物体 C、热传导是有方向性的 D、机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转 化为机械能而不引起其他变化
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四、例题讲解
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热力学第二定律
思考与讨论
3.在平地上滑动的木块克服摩擦力做功，其动能转化 为内能，最终停了下来，同时木块，地面及周围空气 的温度略有上升。会不会有这样的现象：静止的木块 和地面周围的空气自发的降低温度释放内能，并将释 放的内能全部转化为动能，让木块又滑动起来？
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