选修3-3 10.4热力学第二定律
高二物理热力学第二定律
一个在水平地面上的物体， 由于克服摩擦力做功，最后 要停下来。在这个过程中， 物体的动能转化成为内能， 使物体和地面的温度升高。
降温 我们能不能看到这样的现象：一 个放在水平地面上的物体，靠降低 温度，可以把内能自发地转化为动 能，使这个物体运动起来．
思考讨论下列问题： 1.前面我们学习了第一类永动机，不能制成的原因是 什么？ （违背了能量守恒） 2.热机是一种把什么能转化成什么能的装置？ (热机是一种把内能转化成机械能的装置) 3.热机的效率能否达到100%？ (热机的效率不能达到100%)
定律的两种表述
不可能将热量从低温物体 传到高温物体而不引起其它变化（即热量不会 自动地从低温物体传到高温物体）。 不可能从单一热源吸取热 量并使它完全变为有用的功而不引起其它变化。 (第二类永动机是不可能制成的)
两种表述是等价的
可以从一种表述导出另一种表述， 两种表述都称为热力学第二定律
热力学第二定律的意义
例2.下列说法正确的是 ( AC ) A．在自然条件下，热传递的过程是不 可逆的 B．热量不可能由高温物体传递给低温 物体 C．气体的扩散过程具有方向性 D．一切形式能量转化都不具有方向性
1）提示了有大量分子参与的宏观过程的 方向性，是独立于热力学第一定律的一 个重要自然规律． 2）对生活实践的指导作用
第一类永动机和第二类永动机比较 它们都不可能制成，第一类 永动机的设想违反了能量守恒定 律；第二类永动机的设想虽不违 反能量守恒定律，但违背了跟热 现象相联系的宏观过程具有方向 性的自然规律。
例1.如图所示文艺复兴时期意大利的达·芬奇造 了一个永动机装置。他设计时认为，右边的重球 比左边的重球离轮心更远些，在两边不均衡的作 用下会使轮子沿箭头方向转动不息 ( AC ) A．这是第一类永动机 B．这是第二类永动机 C．它不可能成功，因为违反能的转化及守恒定 律 D．它不可能成功，因为违反热力学第二定律
2012高二物理课件 10.4 热力学第二定律 (人教版选修3-3)
【方法技巧】热力学第二定律的解题关键 (1)解决有关热力学第二定律问题的关键是熟记两种表述，并 理解两种表述的等效性. (2)抓住热力学第二定律的实质是自然界中所有涉及热现象的 宏观过程都具有方向性.
(3)热量可以从高温物体传到低温物体，也可以从低温物体传
到高温物体，只不过前者能自发地进行，后者必须借助外界 的帮助. (4)机械能可以全部转化为内能，而内能要全部转化为机械能 的话，势必会引起其他变化.
B.热力学第二定律是通过大量自然现象的不可逆性总结出来 的经验定律 C.热力学第二定律是物理学家从理论推导得出来的结果 D.由于热力学第二定律没有理论和实验的依据，因此没有实 际意义
【解析】选B.热力学第二定律是物理学家通过对大量自然现 象的分析，又总结了生产和生活经验得到的结论，是一个经 验定律，它并不能通过理论和实验来证明，但它符合客观事
B.内能可以完全转化为其他形式的能，只是会产生其他影响， 故两条定律并不矛盾 C.两条定律都是有关能量的转化规律，它们不但不矛盾，而 且没有本质区别
D.其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学
第二定律
【解析】选B.热力学第一定律和热力学第二定律并不矛盾，
对于机械能和内能的转化所具有的方向性也是存在的，故B正
【解析】示意图如图所示.
一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性. 答案：见解析
程既不违背热力学第一定律的能量守恒，又符合热力学第二 定律的方向性.因此题中指标没有错误. 答案:见标准解答
一、选择题 1.(2010·烟台高二检测)热力学第二定律使人们认识到自然 界中进行的涉及热现象的宏观过程( A.都具有方向性 B.只是部分具有方向性 C.没有方向性 D.无法确定是否具有方向性 )
选修3-3第十章 第五节热力学第二定律的微观解释课件
第五节 热力学第二定律的微观解释
热力学第二定律指出，一切与热现象有关的 宏观自然过程都是不可逆的。在一定条件下，系 统有从非平衡态过渡到平衡态的自然倾向，这种 倾向总是单向不可逆的。从微观上看，过程的不 可逆性与系统的大量分子的无规则运动是分不开 的。今以气体向真空的自由膨胀为例，用微观的 统计平均方法 ，从本质上说明热力学第二定律的 统计意义。
一、有序与无序 宏观态与微观态
请说说下列哪些是有序的，哪些是无序的？
1. 有序和无序 只要确定了某种规则，符合这个规则的就是有序的。 有序和无序是相对的。
2. 宏观态和微观态 把满足某种“规定”的状态称之为“宏观态”，
满足这个“规定”的各种排列称之为“微观态”。
如：学生做完电学实验时整理器材：若规定：将5个电阻 （大滑动变阻器，小滑动变阻器，热敏电阻，定值电阻） 按顺序摆好，并且放在桌子左上角；将两个电表（电压表， 电流表）按顺序摆好并且放在桌子右上角；10根导线按顺 序摆好并且放在桌子左下角；两个电池按顺序摆好并且放 在桌子右下角。按上述“规定”摆放的器材组成一个系统， 所处的状态就是一个“宏观态”，这个“宏观态”也只包 含着一个“微观态”。
三、热力学第二定律的微观意义
左2右2的几率是最大的，也是最均匀的，最无序的。 这与我们日常的感觉一致，即无序指一种“平 均”“各处都一样”“没有差别”。一切自发过程的 发展总是倾向于出现概率较大的宏观态。 一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向 进行。 这就是热力学第二定律的微观意义
四、熵和熵增加原理
1.熵
S k ln
2.熵增加原理 在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小。
五、热力学第三定律
不可能通过有限的过程把一个物体冷却到绝对零度。 （绝对零度不可达到）
人教高中物理选修33课件：第十章 第4节 热力学第二定律 第5节 热力学第二定律的微观解释
(2)“不引起其他变化”的含义是指热量从低温热源传递到高温
热源或从单一热源吸收热量全部用来做功,不需通过第三方的帮助,
这里的帮助就是第三方提供能量等方式。
2.热力学第二定律的实质:热力学第二定律的每一种表述,都揭
示了大量分子参与宏观过程的方向性,使人们认识到自然界中进行
的涉及热现象的宏观过程都是有方向性的。
子,右室为真空,撤去挡板后,气体自由扩散,以箱子内 4 个分子为模
型,说明具有哪些可能的宏观态和微观态,并用热力学第二定律说明,
气体扩散后 4 个分子分布的最大一种可能和最小一种可能的情
形。
答案:宏观态如:左 0 右 4,左 1 右 3,左 2 右 2,左 3 右 1,左 4 右 0;
对应微观态数目:1、4、6、4、1。不同的宏观态包含着不同数量的
同、温度相同的水,可以由固态自发地向液态、气态转化,所以,气态
时的熵最大,其次是液态,固态时的熵最小。
答案:见解析
理解热力学第二定律的实质
案例探究
根据热力学第二定律,下列判断正确的有(
)
A.热机中燃气的内能不可能全部变成机械能
B.电流的能不可能全部变成内能
C.在火力发电机中,燃气的内能不可能全部变成电能
意排列则很容易……稍作对比我们不难发现,生活中的无序要比有
序多得多,且形成有序往往需要这样或那样的条件,而无序则不然,它
比有序更容易发生。
五、熵
1.熵的定义:熵和系统内能一样都是一个状态函数,仅由系统的
状态决定。玻耳兹曼提出了熵与微观态数目的关系,普朗克把它写
成函数:S=kln Ω,式中 k 叫作玻耳兹曼常数。从分子动理论来看,熵
引起了其他变化,是可能的,故 D 正确。
物理选修3-3课后训练：第十章4热力学第二定律含解析
课后训练1．热力学定律表明自然界中与热现象有关的宏观过程（）。
A．有的只遵守热力学第一定律B．有的只遵守热力学第二定律C．有的既不遵守热力学第一定律，也不遵守热力学第二定律D．所有的都遵守热力学第一、第二定律2．关于空调机，下列说法中正确的是（）。
A．制冷空调机工作时，热量从低温物体传到高温物体B．制暖空调机工作时，热量从高温物体传到低温物体C．冷暖空调机不论是制冷还是制暖时，热量总是从低温物体传到高温物体D．以上说法都不对3．下列说法中正确的是（）。
A．物体的内能就是组成该物体的所有分子热运动动能的总和B．随着高科技的发展，绝对零度是可以达到的C．做功和热传递在改变内能的方式上是不同的D．气体向真空的自由膨胀是可逆的4．下列说法中正确的是（)。
A．热传导的过程是有方向性的B．第二类永动机不可能制成，因为它违反了能量守恒定律C．第二类永动机不可能制成，因为机械能和内能的转化过程具有方向性D．热力学第二定律表明，所有的物理过程都具有方向性5．根据热力学第二定律可知，下列说法中正确的是（）。
A．热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体B．热量能够从高温物体传到低温物体，也可以从低温物体传到高温物体C．没有外界的帮助,机械能可以全部转化为内能，但内能不可以全部转化为机械能D．没有外界的帮助,机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能6．下列说法中正确的是().A．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的分子无规则运动的反映B．没有摩擦的理想热机可以把吸收的能量全部转化为机械能C．知道某物质的摩尔质量和密度可求出阿伏加德罗常数D．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同7．下列关于热机的说法中，正确的是（)。
A．热机是把内能转化成机械能的装置B．热机是把机械能转化为内能的装置C．只要对内燃机不断进行革新,它可以把气体的内能全部转化为机械能D．即使没有漏气,也没有摩擦等能量损失,内燃机也不能把内能全部转化为机械能8。
高中物理选修3-3第10章 热力学定律4
高中物理选修3-3课件
• ◎ 教材资料分析 • 〔思考与讨论〕 • 地球上海水的总质量达1.4×1021 kg.如果把这
些海水的温度降低1 ℃，放出的热量就达 9×1018 kW·h，足够全世界使用4 000年．这个 设想不违背能量守恒定律，但是不能实现，所 以叫做第二类永动机．前面学到的，违背能量 守恒定律的永动机，叫做第一类永动机． • 学过热力学第二定律之后，你能说出为什么不 能制成第二类永动机吗？
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• 2．其他影响：指除了从单一热库吸收的热量， 以及所做的功以外的其他一切影响；或者除了 从低温物体吸收热量、高温物体得到相同的热 量外，其他一切影响和变化．不是不能从单一 热库吸收热量而对外做功，而是这样做的结果， 一定伴随着其他变化或影响．同样，也不是热 量不能从低温物体传到高温物体，而是指不产 生其他影响的自动热传递是不可能的．
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• 【跟踪发散】 1－1：关于永动机和热力学定 律的讨论，下列叙述正确的是( )
• A．第二类永动机违反能量守恒定律 • B．如果物体从外界吸收了热量，则物体的内
能一定增加 • C．外界对物体做功，则物体的内能一定增加 • D．做功和热传递都可以改变物体的内能，但
从能量转化或转移的观点来看这两种改变方式 是有区别的
高中物理选修3-3课件
• 5．热力学第二定律的实质 • 热力学第二定律的每一种描述，都揭示了
大量分子参与宏观过程的方向性，使人们 认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观 过程都具有方向性．
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2020-2021学年人教版选修3-3 10.4 热力学第二定律 课件(48张)
4 热力学第二定律
必备知识·自主学习
一、热力学第二定律的克劳修斯表述 【情境思考】
问题1:墨水在水中的扩散最终均匀吗? 问题2:变的均匀的淡蓝色的水,能自动地把滴入水中的墨点聚合到一块变为墨 滴吗? 提示:1.均匀 2.不能
1.热传导的方向性:一切与热现象有关的宏观自然过程都是_不__可__逆__的__。 2.热力学第二定律的克劳修斯表述:德国物理学家克劳修斯在1850年提出:热 量不能自发地从_低__温__物体传到_高__温__物体。热力学第二定律的克劳修斯表述, 阐述的是传热的_方__向__性__。
【解析】选D。机械能可以全部转化为内能,A错误;第二类永动机不可能制造成功 是因为它违背了热力学第二定律,B错误;热量不能自发地从低温物体传到高温物 体,但如果不是自发地,是可以进行的,C错误;从单一热源吸收热量全部用来做功 而不引起其他变化,是不可能的,但如果是从单一热源吸收热量全部变为功的同时 也引起了其他的变化,是可能的,D正确。故选D。
【素养训练】 1.(多选)关于第二类永动机,下列说法正确的是 ( ) A.没有冷凝器,只有单一的热源,能将从单一热源吸收的热量全部用来做功,而不 引起其他变化的热机叫作第二类永动机 B.第二类永动机违反了能量守恒定律,所以不可能制成 C.第二类永动机不可能制成,说明机械能可以全部转化为内能,内能却不可能全 部转化为机械能 D.第二类永动机不可能制成,说明机械能可以全部转化为内能,内能却不可能全 部转化为机械能,同时不引起其他变化
高中物理选修3---3第十章第四节《热力学第二定律》新课教学课件
【例题】根据热力学第二定律，下列说法正 确的是（ BD ） A．热量可以从高温物体传到低温物体，但不 能从低温物体传到高温物体 B．热量可以从高温物体传到低温物体，也可 能从低温物体传到高温物体 C．机械能可以全部转化为内能，但内能不可 能全部转化为机械能 D．机械能可以全部转化为内能，内能也可能 全部转化为机械能
不能自发地进行，必须要有外界的影响才能发生。
思考与讨论
问题：在平地上滚动的足球克服摩擦力做功，其动能转化 为内能，最终停下来，同时足球、地面及周围空气的温度 略有上升。这种现象是能够“自发地”进行，还是必须有 “外界影响”才能发生？
是一种能够自发地进行的 自然规律。不需要外界的影响。
问题：静止的足球和地面、周 围的空气降低温度释放内能， 并将释放的内能全部转化为动 能，让足球又滚动起来。这种 现象是能够“自发地”进行， 还是必须有“外界影响”才能 发生？
问题：观察动态图，图中的热量是从 低温物体传到高温物体，还是从高温 物体传到低温物体？这种现象是自发 进行的，还是有外界影响而发生的？
图中的热量是从低温物体传到高 温物体。这种现象在外界影响下发生 的，不能自发进行。
一、热力学第二定律：
3.表述一（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.注意：
“热量是能够从低温物体传到高温物体的”， 只不过，这一过程不能自发进行，必须要有外界的 影响，人为的干扰才能够发生。
问题：观察动态图，图中容器内安装 有由叶片组成的搅拌器。让重物匀速 下降带动叶片搅拌容器中的水，叶片 与水摩擦引起水温上升。这种现象中 的能量转化有什么特点？
通过摩擦力做功，将机械能全部 转化为内能。 问题：观察动态图，图中是一种热机 ---利用内能做功的机械。容器中的 气体吸收热量后膨胀对外做功。将内 能转化为机械能。气体的内能能否全 部转化为机械能呢？
高中物理选修3-3-热力学第二定律
热力学第二定律知识元热力学第二定律知识讲解1.热力学第二定律的两种表述（1）克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体，即传热过程具有方向性（2）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．或表述为“第二类永动机不可能制成”2.两种表述是等价的不管如何表述，热力学第二定律的实质内容都是相同的，即一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。
自然界中所涉及的热现象的一切宏观过程都具有方向性。
这个过程可以自发地从一个方向向另一个方向进行；但是向相反的方向却不能自发地进行，必须借助外界的帮助。
例题精讲热力学第二定律例1.下列说法正确的是（）A．放热的物体，其内能也可能增加B．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程具有的方向性C．热量不可能从低温物体传递到高温物体D．已知气体分子间的作用力表现为引力，若气体等温膨胀，则气体对外做功且内能增加E．温度是分子平均动能的标志，温度升高，则物体的每一个分子的动能都增大。
例2.如图所示，导热的汽缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在汽缸中，汽缸的内壁光滑．现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，由状态①变化到状态②，在此过程中，如果环境温度保持不变，下列说法正确的是（）A．气体分子平均动能不变B．气体内能减少C．气体吸收热量D．气体内能不变，却对外做功，此过程违反热力学第一定律，不可能实现E．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律例3.下列说法正确的是（）A．液体表面张力是液体表面层分子间距离小，分子力表现为斥力所致B．水黾可以停在水面上是因为存在表面张力C．不管是单晶体还是多晶体，它们都有固定的熔点D．气体总是很容易充满容器，这是分子间存在斥力的宏观表现E．热量能够从低温物体传到高温物体例4.电冰箱能够不断地把热量从温度较低的冰箱内部传给温度较高的外界空气，这说明了（）A．热量能自发地从低温物体传给高温物体B．在一定条件下，热量可以从低温物体传给高温物体C．热量的传导过程具有方向性D．热量的传导过程不具有方向性例5.下列说法正确的是（）A．熵较大的宏观状态就是无序程度较大的宏观状态B．内能可以全部转化为机械能而不引起其他变化C．根据热力学第二定律可知，各种形式的能可以相互转化D．外界对物体做功，同时物体向外界放出热量，物体的内能可能不变E．气体向真空的自由膨胀是不可逆的例6.下列说法中正确的是（）A．布朗运动不是液体分子的无规则运动，而是微粒分子的无规则运动B．当物体中分子间距减少时，分子间的引力和斥力都增大，而分子势能可能减小也可能增大C．热量可以从低温物体传递到高温物体D．对于同一种气体，温度越高，分子的平均动能越大E．随着科学技术的进步，热机的效率可以等于1例7.下列有关热学的说法中正确的是（）A．温度越高，布朗运动越显著B．气体温度升高，分子的平均动能可能减小C．质量和温度相同的冰和水，内能一定不同D．热量不可能从低温物体传递到高温物体E．对物体做功，物体的内能可能减小。
2016-2017学年高中物理第10章热力学定律4热力学第二定律学业分层测评新人教版选修3-3
热力学第二定律(建议用时：45分钟)[学业达标]1．第二类永动机不可能制成的原因的下列说法不正确的是( )+A．违背能量守恒定律B．热量总是从高温物体传递到低温物体C．机械能不能全部转化为内能D．内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化E．违背了热力学第二定律【解析】第二类永动机的设想并不违背能量守恒定律，但违背了“能量转化过程是有方向性的”规律，故A错．在引起其他变化的情况下，热量可由低温物体非自发地传递到高温物体，故B错．机械能可以全部转化为内能，故C错．【答案】ABC2．(2016·临汾高二检测)关于热力学定律和分子动理论，下列说法中不正确的是( ) A．我们可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化B．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的C．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量D．在分子力作用范围内，分子力总是随分子间距离的增大而减小E．温度升高时，物体中每个分子的运动速率都将增大【解析】由热力学第二定律可知，A错误，B、C正确，由分子间作用力与分子间距离的关系可知，D项错误；温度升高时，物体中分子平均动能增大，但并不是每个分子的动能都增大，即并不是每个分子的运动速率都增大，故E项错误．【答案】ADE3．(2016·西安高二检测)下列说法中不正确的是( )A．电动机是把电能全部转化为机械能的装置B．热机是将内能全部转化为机械能的装置C．随着技术不断发展，可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能D．虽然不同形式的能量可以相互转化，但不可能将已转化成内能的能量全部收集起来加以完全利用E．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递【解析】由于电阻的存在，电流通过电动机时一定发热，电能不能全部转化为机械能，A错误；根据热力学第二定律知，热机不可能将内能全部转化为机械能，B错误；C项说法违背热力学第二定律，因此错误，由于能量耗散，能源的可利用率降低，D 正确，在电流做功的情况下，热量可以从低温物体向高温物体传递，故E 正确．【答案】 ABC4．下列说法中不正确的是( )A ．功可以完全转化为热量，而热量不可以完全转化为功B ．热机必须是具有两个热库，才能实现热功转化C ．热机的效率不可能大于1，但可能等于1D ．热机的效率必定小于1E ．随着节能减排措施的不断完善，最终也不会使汽车和热机的效率达到100%【解析】 本题要求全面领会开尔文表述的含义，同时注意语言逻辑性，开尔文表述没有排除热量可以完全转化为功，但必然要产生其他变化，比如气体等温膨胀，气体内能完全转化为功，但气体体积增大了，A 错误；开尔文表述指出，热机不可能只有单一热库，但未必有两个热库，可能具有两个以上热库，B 错误；由η＝Q 1－Q 2Q 1可知，只要Q 2≠0，η≠1，如果Q 2＝0，则低温热库不存在，违背了开尔文表述，故C 错误，D 、E 正确．【答案】 ABC5．(2016·潍坊高二检测)我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来．其原因的下列说法不正确的是( )A ．这违背了能量守恒定律B ．在任何条件下内能都不可能转化为机械能，只有机械能才会转化为内能C ．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D ．机械能可全部转化为内能，而内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化E ．以上说法均不正确【解析】 机械能和内能可以相互转化，但必须通过做功来实现．由热力学第二定律可知，内能不可能全部转化成机械能，同时不引起其他变化；无论采用任何设备和手段进行能量转化总是遵循选项A 的表述．【答案】 ABE6．下列说法中正确的是( )A ．一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性B ．一切不违背能量守恒定律的物理过程都是可能实现的C ．由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行D ．一切物理过程都不可能自发地进行E ．功转变为热的实际宏观过程是不可逆的【解析】 热力学第二定律是反映宏观自然过程的方向性的定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但可以自发地从高温物体传到低温物体；并不是所有符合能量守恒定律的宏观过程都能实现，故A、C正确，B、D错误，一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的，则E正确．【答案】ACE7．如图1044所示，为电冰箱的工作原理示意图；压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外．下列说法正确的是( ) 【导学号：11200095】图1044A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C．电冰箱的工作原理不违背热力学第一定律D．电冰箱的工作原理违背热力学第一定律E．电冰箱除了将热量从低温热库传到高温热库外，工作过程中所产生的其他一切影响，不论用任何的办法都不可能加以消除【解析】热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能的转化和守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，故C正确，D错误；再根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，必须借助于其他系统做功，A错误，B正确，故选B、C、E.【答案】BCE8．(2016·青岛高二检测)热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一：不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其他变化；其二：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化．第一种表述方式可以用图1045甲来表示，根据你对第二种表述的理解，如果也用类似的示意图来表示，请你根据第二种表述完成示意图乙．【导学号：11200096】图1045【解析】由图甲可知，使热量由低温物体传递到高温物体必伴随着压缩机的做功，即引起其他变化；对于第二种方式，热机工作时，从高温物体吸收热量，只有一部分用来对外做功，转变为机械能，另一部分热量要排放给低温物体，其表述示意图如右图所示．[能力提升]9．下列说法正确的是( )A．机械能和内能的转化具有方向性B．电流的能不可全部转化为内能C．第二类永动机虽然不违背能量守恒定律，但它是制造不出来的D．在火力发电机中燃气的内能不可能全部转化成电能E．第二类永动机既不违背能量守恒定律，也不违反热力学第二定律【解析】凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，机械能可全部转化为内能，而内能不能全部转化为机械能，A、D正确；由电流热效应中的焦耳定律可知，电流的能可全部转化为内能，而内能不可能全部转化为电流的能，B错误；第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它违反热力学第二定律，是制造不出来的，C正确、E错误．【答案】ACD10．(2016·南京高二检测)关于热机和永动机，下列说法中正确的是( )A．效率为100%的热机是不可能制成的B．第二类永动机可以制成C．不需要任何外力做功而可正常运行的制冷机是不可能制成的D．能把从单一热源吸收的热量全部用来做功而不引起其他变化的热机是可以实现的E．能把从单一热源吸收的热量全部用来做功而不引起其他变化的热机是不能实现的【解析】热机在工作过程中，必然向外排出热量，故热机效率小于100 %，故A对；由热力学第二定律可得C对，B错；内能要全部转化为机械能，必须借助外界的帮助，因而一定会引起其他变化，故D错，E对．【答案】ACE11．(2016·青岛模拟)有以下说法：A．气体的温度越高，分子的平均动能越大B．即使气体的温度很高，仍有一些分子的运动速度是非常小的C．对物体做功不可能使物体的温度升高D．如果气体分子间的相互作用力小到可以忽略不计，则气体的内能只与温度有关E．一由不导热的器壁做成的容器，被不导热的隔板分成甲、乙两室．甲室中装有一定质量的温度为T的气体，乙室为真空，如图1046所示，提起隔板，让甲室中的气体进入乙室，若甲室中气体的内能只与温度有关，则提起隔板后当气体重新达到平衡时，其温度仍为T图1046F ．空调机作为制冷机使用时，使热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作是不遵守热力学第二定律的G ．对于一定量的气体，当其温度降低时，速率大的分子数目减小，速率小的分子数目增加H ．从单一热源吸取热量使之全部变成有用的机械功是不可能的其中正确的是________．【导学号：11200097】【答案】 ABEG12．(2016·石家庄高二检测)制冷机是一种利用工作物质，使热量从低温物体传到高温物体的装置，通过制冷机的工作可以使一定空间内的物体温度低于环境温度并维持低温状态．夏天，将房间一台正在工作的电冰箱的门打开，这是否可以降低室内的平均温度？为什么？【解析】 不会降低室内的平均温度．若将一台正在工作的电冰箱的门打开，尽管可以不断向室内释放冷气，但同时冰箱的箱体也向室内散热，就整个房间来说，由于外界通过导线不断有能量输入，室内的温度会不断升高．【答案】 见解析13．一辆汽车的发动机输出功率为66.15 kW ，每小时耗(柴)油14 kg ，请计算发动机的效率．(柴油的燃烧值为4.3×107J/kg)【导学号：11200098】【解析】 计算发动机的热效率可根据热机效率的定义，先求出发动机做的有用功和消耗的燃料完全燃烧放出的能量，然后再求效率．发动机每小时做的功W ＝Pt ＝66 150 W×3 600 s＝2.38×108 J完全燃烧14 kg 柴油放出的能量Q 总＝4.3×107 J/kg×14 kg＝6.02×108 J有用功的能量Q 有＝W ＝2.38×108 J 所以η＝Q 有Q 总＝2.38×108 J 6.02×108 J×100%＝39.5% 发动机的效率是39.5%.【答案】 39.5%。
选修3-3 热力学第二定律与熵增加原理
热力学第二定律与熵增加原理(选修3－3)一、自发反应-不可逆性（自发反应乃是热力学的不可逆过程）一个自发反应发生之后，不可能使系统和环境都恢复到原来的状态而不留下任何影响，也就是说自发反应是有方向性的，是不可逆的。
二、热力学第二定律1.热力学的两种说法：Clausius:不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其它变化Kelvin：不可能从单一热源取出热使之完全变为功，而不发生其他的变化2.文字表述：功热【功完全转化为热，热不完全转化为功】（无条件，无痕迹，不引起环境的改变）可逆性：系统和环境同时复原3.自发过程：（无需依靠消耗环境的作用就能自动进行的过程）特征：（1）自发过程单方面趋于平衡；（2）均不可逆性；（3）对环境做功，可从自发过程获得可用功4.热机：一种把内能转化为机械能的装置效率：热机做的功W与它从热库中吸收的热量Q的比值η=W/Q一切热机的效率η<15.第二类永动机：从单一热源吸收热量全部用来对外做功违背热力学第二定律三、熵增加原理1.熵一个宏观状态所对应的微观状态数（或者说是系统的混乱度Ω），用S表示2.熵增加原理一个孤立系统的总熵不会减小。
可逆过程，则熵不变；不可逆过程，则熵增加3.微观解释一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行四、热力学第三定律热力学零度不可能达到五、能量耗散集中度较高且有序度较高的能量（如机械能、电能、化学能等）转化成环境中分散且无序度更大的能量（内能），这些能量无法重新收集加以利用练习题1．下列哪些过程具有方向性()A．热传导过程B．机械能向内能的转化过程C．气体的扩散过程D．气体向真空中的膨胀2．关于热传导的方向性，下列说法正确的是()A．热量能自发地由高温物体传给低温物体B．热量能自发地由低温物体传给高温物体C．在一定条件下，热量也可以从低温物体传给高温物体D．热量不可能从低温物体传给高温物体3．根据热力学第二定律，下列判断正确的是()A．热机中燃气的内能不可能全部变成机械能B．电流的能不可能全部变成内能C．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变成电能D．在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体4．热力学定律表明自然界中进行的热现象的宏观过程()A．有的只遵守热力学第一定律B．有的只遵守热力学第二定律C．有的既不遵守热力学第一定律，也不遵守热力学第二定律D．所有的都遵守热力学第一、第二定律5．下列关于热机的说法中，正确的是()A．热机是把内能转化成机械能的装置B．热机是把机械能转化为内能的装置C．只要对内燃机不断进行革新，它可以把燃料燃烧释放的内能全部转化为机械能D．即使没有漏气，也没有摩擦等能量损失，内燃机也不可能把内能全部转化为机械能6．下列说法正确的是()A．热力学第二定律否定了以特殊方式利用能量的可能性B．电流流过导体转化为内能，反过来，可将内能收集起来，再转化成相同大小的电流C．可以做成一种热机，由热源吸取一定的热量而对外做功D．冰可以熔化成水，水也可以结成冰，这个现象违背了热力学第二定律7．关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是()A．第二类永动机违反能量守恒定律B．如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加C．外界对物体做功，则物体的内能一定增加D．做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能量转化或转移的观点来看这两种改变方式是有区别的8．下列说法正确的是()A．第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律B．第二类永动机违背了能量转化的方向性C．自然界中的能量是守恒的，所以不用节约能源D．自然界中的能量尽管是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要节约能源9．如图1中汽缸内盛有定量的理想气体，图1汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触是光滑的，但不漏气，现将活塞杆缓慢向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功．若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是()A．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程违反热力学第二定律B．气体是从单一热源吸热，但并未全部用来对外做功，此过程不违反热力学第二定律C．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，此过程不违反热力学第二定律D．以上三种说法都不对10．下列说法正确的是()A．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加B．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的C．电流的能不可能全部转化为内能D．热量不可能从低温物体传到高温物体11．下列说法中正确的是()A．一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性B．一切不违反能量守恒定律的物理过程都是可能实现的C．由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行D．一切物理过程都不可能自发地进行12．下列说法中正确的是()A．功可以完全转化为热量，而热量不可以完全转化为功B．热机必须是具有两个热库，才能实现热功转化C．热机的效率不可能大于1，但可能等于1D．热机的效率必定小于113．关于制冷机制冷过程的说法中，正确的是()A．此过程违反了热力学第二定律B．此过程没有违反热力学第二定律C．此过程违反了能量守恒定律D．此过程没有违反能量守恒定律14．(多选)关于第二类永动机，下列说法正确的是()A．没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机叫作第二类永动机B．第二类永动机违反了能量守恒定律，所以不可能制成C．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能D．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能，同时不引起其他变化15．下列说法中正确的是()A．第一类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律B．第二类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律C．热力学第一定律和热力学第二定律是相互独立的16．关于热力学定律和分子动理论，下列说法中正确的是()A．我们可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化B．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的C．在分子力作用范围内，分子力总是随分子间距离的增大而减小D．温度升高时，物体中每个分子的运动速率都将增大17．关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是()A．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并达到绝对零度，最终实现热机效率100%B．热量是不可能从低温物体传递给高温物体的C．第二类永动机遵从能量守恒，故能做成D．用活塞压缩气缸里的空气，对空气做功2.0×105 J，同时空气向外界放出热量1.5×105 J，则空气的内能增加了0.5×105 J18．下列说法中正确的是()A．温度低的物体内能小B．自然界中自发进行的与热现象有关的宏观物理过程都具有方向性C．物体吸收热量，其温度一定升高D．悬浮在液体中的颗粒越大，周围液体分子撞击的机会越多，布朗运动越明显19.图2用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如图2所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象．关于这一现象的正确说法是() A．这一实验不违背热力学第二定律B．在实验过程中，热水温度降低，冷水温度升高C．在实验过程中，热水的内能全部转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能D．在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，电能则全部转化成冷水的内能20．图3为电冰箱的工作原理示意图．压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环．在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外．下列说法正确的是()图3A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C．电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律D．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律21．我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来．其原因是()A．违背了能量守恒定律B．在任何条件下内能不可能转化成机械能，只有机械能才能转化成内能C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D．以上说法均不正确22．下列说法中正确的是()A．第一类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律B．第二类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律C．热力学第一定律和热力学第二定律是相互独立的D．热力学第二定律的两种表述是等效的23．17世纪70年代，图4英国赛斯特城的主教约翰·维尔金斯设计了一种磁力“永动机”，其结构如图4所示，在斜面顶端放一块强磁铁M，斜面上、下端各有一个小孔P、Q，斜面下有一个连接两小孔的弯曲轨道．维尔金斯认为：如果在斜坡底放一个铁球，那么在磁铁的引力作用下，铁球会沿斜面向上运动，当球运动到P孔时，它会漏下，再沿着弯曲轨道返回到Q，由于这时球具有速度可以对外做功．然后又被磁铁吸引回到上端，到P处又漏下……对于这个设计，下列判断中正确的是() A．满足能量转化和守恒定律，所以可行B．不满足热力学第二定律，所以不可行C．不满足机械能守恒定律，所以不可行D．不满足能量守恒定律，所以不可行24．关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是()A．热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互矛盾的B．内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾C．两条定律都是有关能量的转化规律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别D．其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律25.下列所述过程是可逆的，还是不可逆的？(1)汽缸与活塞组合中装有气体，当活塞上没有外加压力，活塞与汽缸间没有摩擦，使气体自由膨胀时．(2)上述装置，当活塞上没有外加压力，活塞与汽缸间摩擦很大，使气体缓慢地膨胀时．(3)上述装置，没有摩擦，但调整外加压力，使气体能缓慢地膨胀时．(4)在一绝热容器内盛有液体，不停地搅动它，使它温度升高．(5)一传热的容器内盛有液体，容器放在一恒温的大水池内，不停地搅动液体，可保持温度不变．(6)在一绝热容器内，不同温度的液体进行混合．课后巩固题一、选择题1．你认为以下哪个循环过程是不可能实现的 [ ]（A ）由绝热线、等温线、等压线组成的循环；（B ）由绝热线、等温线、等容线组成的循环；（C ）由等容线、等压线、绝热线组成的循环；（D ）由两条绝热线和一条等温线组成的循环。
选修3-3第十章 第四节 热力学第二定律课件
烧红的铁块放水里
看图描述其热传递过程，并说出其逆过程，思考其逆过程 能否自发地发生？
热鸡蛋放凉水里
热馒头变凉 雪花在手上融化成水
大量的传热过程告诉我们：热量会自发地从高温物体传 到低温物体，而不能自发地从低温物体传到高温物体。 要实现热量从低温物体传到高温物体，必须借助外界的 帮助，因而产生其他影响或引起其他变化。（如电冰箱）
引起其他变化。）
热机：把内能转化为机械能的一种装置。
蒸汽机
汽轮机
内燃机
蒸 汽 机
汽 轮 机
内 燃 机
实际上热机不可能把它得到的内能全部转化为机械能。
热机工作时从高温热库吸收的热量Q,只有一部分用来做功 ，转变为机械能，另一部分热量要排放到低温热库 （冷凝器或大气），即热机效率不可能达到100％ .
2.扩ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ现象具有方向性
气体扩散
墨水扩散
3.机械能与内能的转化具有方向性：
小物体在固定木板上滑行，最后停下， 小物块的机械能自发地全部转化为内能， 但相反的过程不可能自发地完成。
机械能可以自发地全部转化为内能 ，但内能却不 能自发地全部转化为机械能。
4.气体向真空的自由膨胀具有方向性
气体真空的自由膨胀
三、第二类永动机
第二类永动机： 人们把想象中的效率为100％的热机，即从单一热库吸 热，全部用来做功，而不产生其他影响的热机叫第二类 永动机。 第二类永动机虽然不违背能量守恒定律，但是违背了热 力学第二定律，故而不可能制成。 热力学第二定律的表述二也可以表述为：第二类永动机 是不可能制成的。 回答第60页“思考与讨论”中所提出的问题。
表述二（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。 （不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做
人教版高中物理10.4《热力学第二定律》教案(新人教版选修3-3)(2篇)
10.4 热力学第二定律【教学目的】1、了解某些热学过程的方向性2、了解什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可能制成3、了解热力学第二定律的两种表述，理解热力学第二定律的物理实质4、知道什么是能量耗散5、知道什么是热力学第三定律【教学重点】1、热力学第二定律的实质，定律的两种不同表述2、知道什么是第二类永动机，以及它不能制成的原因【教学难点】热力学第二定律的物理实质【教具】扩散装置【教学过程】○、引入学生答问：1、热力学第一定律的形式若何，符号法则怎样？2、什么是第一类永动机？热力学第一定律和能量守恒定律具有相同的实质，表征的是能量转移或转化过程中总量不变。
既然能量只是在不停地转移或转化，而不会消失，我们为什么还在面临能源危机，还在不停地呼吁节约能源呢？我们今天来探讨一下这个问题——一、某些热学过程的方向性人们认识问题，总是先有素材，再有思索，然后才有理论的总结与上升。
我们先看这样的事实：根据初中学过的物理常识，我们知道热传导会在两个有温差的物体间产生，会自发的从高温物体传至低温物体，那么，热传导会不会从低温物体传至高温物体呢？不会。
我们把这种现象称之为——热传导的方向性在看另一个事实：表述教材P85图11-12的物理情形…（人们也做过理论上的预测：扩散既然是分子无规则运动引起，那么，原来A容器中的气体分子恰好全部回到A容器是可能的，只是这种几率非常非常小，以至于在现实中还从来没有发生过）这说明——扩散现象有方向性事实三：有初速度的物体，在水平面上运动，总要停下来，因为摩擦生热，机械能转化成了内能；但是，由于内能的增量一部分转移到物体和地面，另一部分转移到了空中（通常称之为耗散），我们要把这部分内能收集起来，然后通过某种机器或装置让它转化成物体重新运动的机械能，这可能吗？答案必然是否定的。
甚至人们还尝试过，即便能够把这部分内能完全收集（不散失），要使它完全转化成机械能，也是绝对不可能的。
所以，我们说，涉及到热现象的——能量转化有方向性怎样表征这种热学过程的方向性呢？——二、热力学第二定律在介绍热力学第二定律之前，先介绍相关概念——热机：将内能转化成机械能的装置。
人教版高中物理选修(3-3)10.4《热力学第二定律》ppt课件
方向性 的定律。 (3)热力学第二定律是反映宏观自然过程的_______
2．热力学第二定律的两种表述： 自发 地从低温物体传到高温物体。 （1）克劳修斯表述：热量不能_____ 单一热库 吸收热量，使之完全变成 （2）开尔文表述：不可能从_________ 功，而不产生其他影响。
3.热力学第二定律的意义： 等价 （选填“等价”或“不等 热力学第二定律的两种表述是_____ 价”）的，可以从其中一种表述推导出另一种表述；热力学第 机械能 与内能转化的_____ 方向 性：机械 二定律的开尔文表述说明了_______ 全部 转化为内能，而内能_____ 无法 全部用来做功以转化为机 能可以_____ 械能。 4.热力学第二定律也可以表述为：气体向真空的自由膨胀是
提示：（1）温度不同的两个物体接触时，热量会自发地从高温
物体传给低温物体，故（1）错。 （2）一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，故（2） 错。 （3）第二类永动机不可能制成，虽然它不违反能量守恒定律，
但大量的事实证明，在任何情况下，热机都不可能只有一个热库，
热机要不断地把吸取的热量变为有用的功，就不可避免地将一部 分热量传给低温热库，故（3）对。
不可逆 （选填“可逆”或“不可逆”）的。 _______
二、热机和第二类永动机 1.热机： （1）热机工作的两个阶段：第一个阶段是燃烧燃料，把燃料 化学能 变成工作物质的_____ 内能 ；第二个阶段是工作物质对外 中的_______ 内能 变成_______ 机械能 。 做功，把自己的_____ 机械功 与燃料产生的_____ 热量 的比 (2)热机的效率：热机输出的_______ 值，用公式表示为 W 。
Q
2．第二类永动机：
单一热库 吸收热量，使之完全变为功而不引起 (1)定义：只从_________
选修3-3 10.34热力学第一第二定律
physic
3．对于一定质量的气体，可能发生的过 程是（ AC ） A．等压压缩，温度降低 B．等温吸热，体积不变 C．放出热量，内能增加 D．绝热压缩，内能不变
physic
专题：热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 一定质量某种理想气体的内能只由温度决定 热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的 表现，应用U=W+Q时注意符号法则 判断气体做功方法与做功计算——看V变化， W=PV 四个理想热学过程的比较
physic
四个理想热学过程
物理量 热学过程
压强P 体积V 温度T 内能U 热量Q 功W
增大 增大 减小 不变 升高 不变 增加 放热 吸热 + 0
等温过程
等容过程
不变
等压过程 不变 绝热过程
physic
减小 减小
增大
降低 升高
减少 增加
放热 0
+ +
3．（‘03年全国理综）如图所示，固定容器及可动 活塞P都是绝热的，中间有一导热的固定隔板B，B 的两边分别盛有气体甲和乙．现将活塞P缓慢地向B 移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而 升高．则在移动P的过程中（C ） A．外力对乙做功；甲的内能不变 B．外力对乙做功；乙的内能不变 C．乙传递热量给甲；乙的内能增加 D．乙的内能增加；甲的内能不变
physic
能量守恒定律发现的意义
1.在20世纪30年代初，W.泡利和E.费米根据能量 守恒定律预言了中微子的存在并在后来得到证实
2.他把原来人们认为互不相关的各种现象——力 学的、热学的、电磁学的、光学的、化学的、生物 的、地学的——联系在一起，把表面上完全不同的 各类运动统一在一个自然规律中。这样，不同领域 的科学工作者有了的共同语言。现在，能量守恒定 律仍是我们研究自然科学的强有力的武器。 3.能量转化和守恒定律的发现是科学史上的重大 事件。恩格斯把它与细胞学说、生物进化论一起列 为19世纪的三大发现。
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谢谢！Biblioteka 61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
选修33104热力学第二定律
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
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因为电冰箱消耗了电 能，对制冷系统做了功， 一旦切断电源，电冰箱 就不能把其内部的热量 传给外界的空气了．相 反，外界的热量会自发 地传给电冰箱，使其温 度逐渐升高．
贮藏的 食品
热传导的过程是有方向性的，这个过程可以向一个 方向自发地进行，但是向相反的方向却不能自发地 进行。 要实现相反方向的过程，必须借助外界的帮助，因 而产生其它影响或引起其它变化。 如果设想克劳修斯表述不成立，即在无任何外界做 功的情况下，热量就能从低温热源传向高温热源。 按此设想就可制成一种无功致冷机，如图所示，它 无需消耗功就能致冷。克劳修斯表述否定了这种可 能性。
即：热量不可能从低温物体传到高温物 体而不产生其他影响。
机械能与内能转化的方向性的进一步讨论
热机：是一种把内能转化为机械能的装置。(汽油 机、柴油机、蒸汽轮机、喷气发动机等）
工作原理和过程： 一阶段：燃料燃烧产生热量 Q1（高温热源）—（燃 料中化学能转化为工作物质的内能） 二阶段：推动活塞对外做 功 W—（工作物质内能 变成机械能）
Q2
低温热库
二.热力学第二定律的另一种表述
（ 2 ）开尔文表述：不可能从单一热源吸取热 量，使之完全变成功，而不产生其他影响。
例如，利用热机循环，吸热可对外作出功来．但实际 热机的循环除了热变功外，还必定有一定的热量从高 温热源传给低温热源，即产生了其它效果。 热全部变为功的过程也是有的，如，理想气体等 温膨胀。但在这一过程中除了气体从单一热源吸热完 全变为功外，还引起了其它变化，即过程结束时，气 体的体积增大了。
第二类永动机
• 1.第二类永动机：人们把想象中能够从单一热源吸收热 量，全部用来做功而不引起其它变化叫做第二类永动机。 • 2.第二类永动机不可能制成！表示机械能和内能的转化 过程具有方向性．尽管机械能可以全部转化为内能，内 热力学第二定律的另一种表述就 能却不能在不引起其他变化全部转化成机械能． • 3.是：第二类永动机不可能制成。 第一类永动机和第二类永动机 它们都不可能制成，第一类永动机的设想违反了能量守 恒定律；第二类永动机的设想虽不违反能量守恒定律， 但违背了跟热现象相联系的宏观自然过程具有方向性的 规律（热力学第二定律）。看一种热机设计方案是否可 行，不仅要看是否遵守能量守恒定律，还要看是否满足 热力学第二定律。
当两个物体接触时，不需要第三者介入、 不会对任何第三者产生影响，热量就能从 一个物体传递到另外一个物体。
自发 自发
高温
低温
低温
高温
克劳修斯表述指明热传导过程是不可逆的。
电冰箱工作时违反热力学第二定律吗？
电冰箱的内部温 度比外部温度低，为 什么致冷系统还能不 断地把箱内热量传给 外界的空气？
大气
电冰箱制 冷系统
AC 例1.下列说法正确的是 ( ) A．在自然条件下，热传递的过程是不可逆 的 B．热量不可能由高温物体传递给低温物体 C．气体的扩散过程具有方向性 D．一切形式能量转化都不具有方向性
例2.根据热力学第二定律，可知下列说法中 正确的是（ AD ） A．不可能从单一热源吸收热量并把它全部 用来做功，而不引起其它变化 B．没有冷凝器，只有单一的热源，能将从 单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引 起其它的变化的热机是可实现的 C．致冷系统能将冰箱里的热量传给外界较 高温度的空气中而不引起其它变化 D．不可能使热量由低温物体传递到高温物 体，而不引起其他变化
例3.根据热力学定律和分子动理论，可知下 列说法中正确的是（ B ） A．我们可以利用高科技手段，将流散到周围 环境中的内能重新收集起来加以利用而不引 起其它变化 B．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制 造一种热机，将海水的一部分内能转化为机 械能，这在原理上是可行的 C．分子间的作用力总是随分子间的距离增 大而减小 D．温度升高时，物体中每个分子的运动速 率都将增大
第十章 热力学定律
10.4 热力学第二定律
东海县白塔高级中学高二物理组
能量守恒定律告诉我们：
在在自然界发生的一切过程中否都能实现呢？
一.自然过程的方向 思考与讨论：P57
结论1. 热量自发地由高温物体向低温物体传递的过程 结论：无数事实告诉我们：凡是实际的过 是不可逆的。 程，只要涉及热现象，如热传递、气体的 结论2. 膨胀、扩散、有摩擦的机械运动 都有 扩散现象进行是有方向的,过程是不可逆的。
漏气热损 散热热损 摩擦热损
燃料产生 的热量Q 热机能流图
输出机 械功W
热机工作时的能流分配
热机的效率小 效率：由能量守恒定律知道 于100%，就不 Q1 = W +Q2 可能把从高温 热源吸收的热 热机的效率： 高温热库 量全部转化为 W Q1 机械能，总有 Q1 一部分热量散 W 热机 对外做功 发到冷凝器或 大气中。
特定方向。也就是说，一切与热现象有关 结论3. 的宏观自然过程都是不可逆的。 功可以自动转化为热，但热却不能自动转化
为功。通过摩擦而使功转变为热的过程是不 可逆的。
结论4. 气体膨胀(绝热自由膨胀)的过程是不可逆的。
二.热力学第二定律
（1）克劳修斯表述：热量不能自发地从 低温物体传到高温物体.
理解“自发：”：
• 1.两种表述是等价的(自主学习p52) 可以从一种表述导出另一种表述，两种表述都称为热力 学第二定律 • 2.对任何一类宏观过程进行方向的说明，都可以作为热 力学第二定律的表述。例如：气体向真空的自由膨胀是 不可逆的。 • 3.热力学第二定律的意义 提示了有大量分子参与的宏观过程的方向性，是独立于 热力学第一定律的一个重要自然规律．（自主学习 p53）
开尔文表述揭示机械能与内能转化方向性 ——机械能可以全部转化为内能，而内能无法全 部用来做功以转换成机械能。
定律的两种表述
不可能将热量从低温物体 传到高温物体而不引起其它变化（即热量不会 自发地从低温物体传到高温物体）。
不可能从单一热源吸取热 量并使它完全变为有用的功而不引起其它变化。
对热力学第二定律的理解