3.4 热力学第二定律PPT
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《物理化学》第三章 热力学第二定律PPT课件
例一：理想气体自由膨胀
原过程：Q=0，W=0，U=0， H=0
p2，V2
体系从T1，p1，V1 T2， 气体
真空
复原过程：
复原体系，恒温可逆压缩
WR
RT1
ln
V2 ,m V1,m
环境对体系做功
保持U=0，体系给环境放热，而且 QR=-WR
表明当体系复原时，在环境中有W的功变为Q的热，因 此环境能否复原，即理想气体自由膨胀能否成为可逆 过程，取决于热能否全部转化为功，而不引起任何其 他变化。
它们的逆过程都不能自动进行。当借助外力，系统 恢复原状后，会给环境留下不可磨灭的影响。
•化学反应 Zn+H2SO4等？
如图是一个典型的自发过程
小球
小球能量的变化：
热能
重力势能转变为动能,动能转化为热能，热传递给地面和小球。
最后,小球失去势能, 静止地停留在地面。此过程是不可逆转的。 或逆转的几率几乎为零。
能量转化守恒定律(热力学第一定律)的提出,根本上宣布 第一类永动机是不能造出的,它只说明了能量的守恒与转化及 在转化过程中各种能量之间的相互关系, 但不违背热力学第一 定律的过程是否就能发生呢？（同学们可以举很多实例）
热力学第一定律（热化学）告诉我们，在一定温度 下，化学反应H2和O2变成H2O的过程的能量变化可用U（或H） 来表示。
热力学第二定律(the second law of thermodynamics)将解答：
化学变化及自然界发生的一切过程进行 的方向及其限度
第二定律是决定自然界发展方向的根本 规律
学习思路
基本路线与讨论热力学第一定律相似， 先从人们在大量实验中的经验得出热力学第 二定律，建立几个热力学函数S、G、A，再 用其改变量判断过程的方向与限度。
物理化学第2章 热力学第二定律
BSm$ (B)
§3.7 熵变的计算
一、单纯状态变化过程
1. 等温过程 2.变温过程
S QR T
①等容变温过程
S T2 Qr T2 nCp,mdT
T T1
T1
T
nC
p,m
ln
T2 T1
②等压变温过程
S T2 Qr T T1
T2 nCV ,mdT
T1
T
nCV
,m
ln
T2 T1
U3 0
p
W3
nRTc
ln V4 V3
A(p1,V1,Th )
B(p2,V2,Th )
Th
Qc W3
D(p4,V4,TC )
C(p3,V3,TC )
Tc
环境对系统所作功如 DC曲线下的面积所示
a db
c
V
过程4：绝热可逆压缩 D( p4,V4,TC ) A( p1,V1,Th )
Q4 0
p
用一闭合曲线代表任意可逆循环。 在曲线上任意取A，B两点，把循环分成AB和 BA两个可逆过程。 根据任意可逆循环热温商的公式：
δ Q
T R
0
将上式分成两项的加和
B Q
( AT
)R1
A Q
( BT
)R2
0
移项得：
B A
(
Q T
)R1
B A
(
Q T
)R
2
说明任意可逆过程的热温商的值决定于始终 状态，而与可逆途径无关，这个热温商具有状态 函数的性质。
所以Clausius 不等式为
dS 0
等号表示绝热可逆过程，不等号表示绝热不
可逆过程。
熵增加原理可表述为：
§3.7 熵变的计算
一、单纯状态变化过程
1. 等温过程 2.变温过程
S QR T
①等容变温过程
S T2 Qr T2 nCp,mdT
T T1
T1
T
nC
p,m
ln
T2 T1
②等压变温过程
S T2 Qr T T1
T2 nCV ,mdT
T1
T
nCV
,m
ln
T2 T1
U3 0
p
W3
nRTc
ln V4 V3
A(p1,V1,Th )
B(p2,V2,Th )
Th
Qc W3
D(p4,V4,TC )
C(p3,V3,TC )
Tc
环境对系统所作功如 DC曲线下的面积所示
a db
c
V
过程4：绝热可逆压缩 D( p4,V4,TC ) A( p1,V1,Th )
Q4 0
p
用一闭合曲线代表任意可逆循环。 在曲线上任意取A，B两点，把循环分成AB和 BA两个可逆过程。 根据任意可逆循环热温商的公式：
δ Q
T R
0
将上式分成两项的加和
B Q
( AT
)R1
A Q
( BT
)R2
0
移项得：
B A
(
Q T
)R1
B A
(
Q T
)R
2
说明任意可逆过程的热温商的值决定于始终 状态，而与可逆途径无关，这个热温商具有状态 函数的性质。
所以Clausius 不等式为
dS 0
等号表示绝热可逆过程，不等号表示绝热不
可逆过程。
熵增加原理可表述为：
热力学第二定律-PPT课件
答案 C
18
典例精析 二、热力学第一定律和热力学第二定律
返回
【例3】 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
答案 B
15
典例精析 一、热力学第二定律的基本考查 返回
【例2】 如图1中汽缸内盛有一定质量的理想气体，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 通过活塞对外做功．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( )
的是( D )
A．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并最终达 到绝对零度
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定律，故能制成 D．用活塞压缩汽缸里的空气，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 J
解析 由于汽缸壁是导热的，外界温度不变，活塞杆与外界连 接并使其缓慢地向右移动过程中，有足够时间进行热交换，所 以汽缸内的气体温度也不变，要保持其内能不变，该过程气体 是从单一热源即外部环境吸收热量，即全部用来对外做功才能 保证内能不变，但此过程不违反热力学第二定律．此过程由外 力对活塞做功来维持，如果没有外力对活塞做功，此过程不可 能发生．
程都具有
，都是不可逆的．
方向性
7
一、热力学第二定律 返回 延伸思考
热传导的方向性能否简单理解为“热量不会从低温物体传给高温物 体”？ 答案 不能．
热力学第二定律1ppt课件
做功，只有以从高温热源吸收一部分热量，再放掉其中一部
分热量给低温热源为代价，否则不能做功.
• 卡诺循环的热温商之和等于零，不可逆循环的热温商之和小
于零。
.
22
§3.3 熵
1.熵的导出
卡诺循环结论
2 pa
Q1 Q2 0 T1 T2 推广到任何可逆循环：
Q Ri0 或 Q 0
i Ti
TR
b 1
• 任意可逆循环的V 分割 红线恒温可逆, 蓝线绝热可逆.
2.卡诺定理
卡诺定理：在高低温两个热源间工作的所有热机中，以可逆 热机的热机效率为最大。（反证法）
.
21
irW Q1Q1Q 1Q21Q Q1 2
r
1Q2 Q1
1-T2 T1
结论:
QQ
1 2 0 TT
可逆循环取等号
1
2
• 循环过程是可以对外做功的.
• 理想气体卡诺热机的效率η恒小于1, 且只与两个热源的温度 (T1, T2)有关, 温差愈大, η愈高。也就是说，卡诺热机要对外
开尔文：从一个热源吸热，使之完全转化为功，而不产生其 它变化是不可能的。即热功转变的不可逆性。
热：能量传递的低 级形式：无序能
高级能可以无条件地 转变为低级能；低级 能全部转变为高级能 是有条件的——给环
境留下影响。
.
功是能量传递的高 级形式：有序能
10
第二类永动机是不可能造成的
.
11
对热力学第二定律的说明： （1）热力学第二定律是实验现象的总结。它不能被任 何方式加以证明，其正确性只能由实验事实来检验。 （2）热力学第二定律的各种表述在本质上是等价的， 由一种表述的正确性可推出另外一种表述的正确性。
分热量给低温热源为代价，否则不能做功.
• 卡诺循环的热温商之和等于零，不可逆循环的热温商之和小
于零。
.
22
§3.3 熵
1.熵的导出
卡诺循环结论
2 pa
Q1 Q2 0 T1 T2 推广到任何可逆循环：
Q Ri0 或 Q 0
i Ti
TR
b 1
• 任意可逆循环的V 分割 红线恒温可逆, 蓝线绝热可逆.
2.卡诺定理
卡诺定理：在高低温两个热源间工作的所有热机中，以可逆 热机的热机效率为最大。（反证法）
.
21
irW Q1Q1Q 1Q21Q Q1 2
r
1Q2 Q1
1-T2 T1
结论:
1 2 0 TT
可逆循环取等号
1
2
• 循环过程是可以对外做功的.
• 理想气体卡诺热机的效率η恒小于1, 且只与两个热源的温度 (T1, T2)有关, 温差愈大, η愈高。也就是说，卡诺热机要对外
开尔文：从一个热源吸热，使之完全转化为功，而不产生其 它变化是不可能的。即热功转变的不可逆性。
热：能量传递的低 级形式：无序能
高级能可以无条件地 转变为低级能；低级 能全部转变为高级能 是有条件的——给环
境留下影响。
.
功是能量传递的高 级形式：有序能
10
第二类永动机是不可能造成的
.
11
对热力学第二定律的说明： （1）热力学第二定律是实验现象的总结。它不能被任 何方式加以证明，其正确性只能由实验事实来检验。 （2）热力学第二定律的各种表述在本质上是等价的， 由一种表述的正确性可推出另外一种表述的正确性。
热力学第二定律ppt课件
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。
热力学第二定律的另一种表述就是： 第二类永动机不可能制成。
P61
对宏观过程方向的说明，都可以作为热二的表述。 例如：气体向真空的自由膨胀不可逆；
一切宏观自然过程的进行都具有方向性。
P61
柴薪时期
煤炭时期
石油时期
P61-62
Q2=Q1+W Q1=Q2+W
热机工作时能否将从高温热 库吸收的热量全部用来做功？
不能，从高温热库吸收的热量的一部分 用来做功，剩余的部分释放到低温热库。
Q1
热机工作：
P60
燃料燃烧 冷凝器或大气
漏气热损 散热热损 摩擦热损
燃料产生的 热量Q
输出机械功W
W< Q
P60
P61
对周围环境不产生 热力学方面的影响, 如吸热、放热、做 功、压强变化等。
P59
适用于宏观过程对微观过程不适用
P59
电冰箱通电后箱内温度低于箱外温度，并且还会 继续降温，直至达到设定的温度。显然这是热量从低 温物体传递到了高温物体。这一现象是否违背热力学 第二定律呢？
不违背。电冰箱能实现热量从低温物体传给高温 物体，但这不是自发地进行的，需要消耗电能。
制冷机工作时热量是自发地 从低温热库传到高温热库吗？ 不是，有外界做功。
3.4 热力学第二定律
P59
可能发生这样的逆过程吗？ 热量自发地由高温物体向低温物体传递的过程是不可逆的
可能发生这样的逆过程吗？
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。
热现象
物体间的传热 气体的膨胀
热力学第二定律课件
●【点拨】 虽然第二类永动机不违反能量守恒定律 ，大量 的事实证明，在任何情况下热机都不可能只有一个热源， 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源．
若热机从高温热源吸收热量Q1，其中一部分转化为对外所
做的机械功W，另一部分热量Q2随废气排放到冷凝器中．根据
能量转化和守恒定律，应有Q1＝W＋Q2，热机效率η＝
●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.
●答案： BC
●2．热力学第二定律的一种表述 ●热量不能 自发 地从低温物体传到高温物体．这是热力学
第二定律的克劳修斯表述，阐述的是 传热 的方向性．
●二、热力学第二定律的另一种表述
●1．热机
●(1)热机工作的两个阶段
●第一个阶段是 燃烧燃料 ，把燃料中的 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( )
●A．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
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．
第六章-热力学第二定律PPT课件
力学中称为方向性问题。
.
2
3，第二类永动机是不可能实现的
4，热力学第二定律与第一定律 相互独立互相补充
二，热力学第二定律的克劳修斯表述
克劳修斯（Rudolf Clausius，1822-1888），德国物理学家，对热力
学理论有杰出的贡献，曾提出热力学第二定律的克劳修斯表述和熵
的概念，并得出孤立系统的熵增加原理。他还是气体动理论和热力
.
4
3，更简单的克劳修斯表述：热量不可能自发地从低温热源传向高温热源。
通过以上内容，我们来判断以下说法正确与否：
① 功可变成热，热不能变成功。（若 对，举一例说明）
② 功可完全变成热，热不能完全变成功。（若不对，举一反例）
③ 功不能完全变成热，热能完全变成功。
④ 功可完全变成热，但要在外界作用下，热能完全变成功。
2，两种表述将的都是热和功的问题，功不仅限于机械功的广义 功，每一种功热转换过程也可以作为热力学第二定律的表述。
热力学第二定律不是若干典型热学事例的堆积仓库，物理定律也 不能停留在具体的表面描述，真正的热力学定律应当是对物理本 质的描述，不同的表述应当有共同的物理本质，热力学第二定律 应该有更好的叙述。
第六章，热力学第二定律
问题的引入：
1，焦耳理论与卡诺热机理论的矛盾：同属能量转换， 有用功变热可以全部实现，为什么反过来就不能全部 实现，能量转换与守恒定律可没有这样的限制。
2，热机效率始终小于1并不全是技术原因
3，大量与热有关的自然过程仅靠热力学第一定律是不 足以解释的：1）热传递是不可逆的；2）电影散场后， 观众自发离开影院走向各方，却不能自发地重新聚集在 原来的电影院； 3）空气自由膨胀不能自发收缩等。
小结：上述三个不可逆过程，在推理过程中，很容易找到使系统 复原的方法，但这种情况并不多见，并且花费很多精力时间去寻 找系统复原的方法，很不经济。所以，我们必须借助其他方法。
热力学第二定律
1 2，恒温可逆膨胀；
2 3，绝热可逆膨胀； 3 4，恒温可逆压缩；
O
V
4 1，绝热可逆压缩。
（1）恒温可逆膨胀：
W1 pdV n RT1ln
V1 V2
V2 ; V1
Q1 W1 n RT1ln
V2 V1
（2）绝热可逆膨胀：系统从状态2，高温T1，绝热可逆 膨胀到低温T2。热力学能降低，而对外作功：
Q' ' 0 ,
W'' ΔU' ' n CV ,m (T1 T2 )
为了计算总的功与热，有必要得出 V1、 V2、 V3、V4 间的关系。
T2 T 1
CV ,m
V4 1; V 1
R
R
T2 V3 1; T V 1 2 V4 V3 V1 V2
前面讲的传热、扩散、置换三个例子，其自发过程及 其逆过程的体积功均为零。但若自发过程或其逆过程体积 功不为零，以上的结论依然正确。
4.热力学第二定律
热力学第二定律是人类长期生产实践与科学实验的总结。 它有很多种说法。主要为：
（1）克劳修斯说法（Clausius, R) 说法：“不可能把热从低 温物体传到高温物体而不产生其它影响”
A T1 > T2
B
即是说，若要使热从低温物体传到高温，环境要付出代 价。例如，用冷冻机，即可将热从低温物体传到高温物体， 但同时，环境必然要对系统做功，而这部分功最后又以热的 形式还给环境。总的结果是系统作出了功，得到了热。
克劳修斯说法，反映了传热过程的不可逆性。
不可逆 A B
T1 > T2
3.4热力学第二定律课件ppt—高二下学期物理人教版选择性必修第三册
热力学第二定律的反思
热力学第二定律的两种表述之间有什么样的关系？
①两种表述是等价的 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。 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。
热力学第二定律的意义 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。
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。
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。
机械能与内能转化的方向性
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）
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取热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。
适用条件：只能适用于由很大数目分子构成的系统及有限范围内的宏观过 程，而不适用于少量的微观体系，也不能把它扩展到无限的宇宙。
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取热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。
②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。
热量不可能从低温物体传到高温物体而不产生其他影响。
热力学第二定律
热传导的方向性能否简单理解为“热量不会从低温 物体传给高温物体”？
不能。“自发地”是指没有第三者的影响，例如空调 、冰箱等制冷机就是把热量从低温物体传到了高温物 体，但是也产生了影响，即外界做了功。
第二类永动机
热力学第二定律ppt
五、熵判据与熵增原理
• １、绝热过程 • 当Q=0时: • dS(绝热)≥0 • S(绝热)≥0
＝０
是绝热可逆过程
〉０ 是绝热不可逆过程 • 上式表明系统发生一个绝热过程，若是绝热可逆过程则 熵不变，若是绝热不可逆过程则熵增大，系统发生一个 绝热过程，熵不可能减小。
２．（隔离系统）熵判据 由于隔离系统进行的任何过程必然是绝热的。所以 隔离系统一切可能发生的过程，均向着熵增大的方向进 行，直至熵达到该条件下的极大值。任何可能的过程均 不会使隔离系统的熵减小。 隔离系统可能发生（不可逆）的过程就是自发过程， 隔离系统的可逆过程就是平衡，所以判断隔离系统是否 可逆，就是判断是否自发。 S(隔)≥0 >不可逆、自发 dS(隔)≥0 >不可逆、自发
B nB+nB T P2
同种气体恒温混合 ，若P1 =P1 = P2 则TS(混合)=0 若VA1=VB1=V2 则TS(混合)《0
3．不同温度的气体混合
• Ａ nA B nB nA+nB • TA1 VA1 TB1 VB1 • • 变温混合 S S(环)=0 Ａ、B T2 V2
2 1 T2
1
T2 P2 当CP , m为常数时 : S nCP , m ln nR ln T1 P1
2 1
还可推出当CP , m或CV , m为常数时 : V2 P2 2 1S nCP , m ln nCV , m ln V1 P1
讨论：（在CP,m或 CV,m为常数时） 恒温过程：TS=nRln(V2/V1)=nRln(P1/P2) 恒容过程： VS=nCV,mln(T2/T1)=nCV,mln(P2/P1) 恒压过程： PS=nCP,mln(T2/T1)=nCP,mln(V2/V1) 绝热可逆过程：S=0 所以绝热可逆过程的过程方程可用S=0表示。 即：S=nCV,mln(T2/T1)+nRln(V2/V1)=0
物理人教版(2019)选择性必修第三册3.4热力学第二定律(共19张ppt)
它们的实质是相同的，都讲的是一切与热现象有关的实际宏观过 程都是不可逆的，具有一定的方向性。
什么是第二类永动机？ 1.能够从单一热源吸收热量,全部用来做功,而不引起其它变化的机器
2.第二类永动机不可能制成！它违背了热力学第二定律 3.第一类永动机和第二类永动机区别
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，但违背了热力学第二定律）。
注意:开尔文描述不是说吸收的热量不能完全变成功，而是说要 完全变成功，一定会引起其他变化 开尔文表述也指明了：机械能与内能的转化具有方向性
机械能可以全部转化为内能，内能却不能在不引起其他变化的情 况下全部转化成机械能.
三、热力学第二定律的克劳修斯表述与开尔文表述是等价的 克劳修斯表述：按热传递的方向性来表述 开尔文表述：是按机械能与内能转化过程的方向来表述。
低温热库T2（大气）
漏气热损 散热热损 摩擦热损
思考:若可从多个热库吸收热量，可否 把某个热库的热量全部变成功？
燃料产生的热量Q
(高温热库T1)
输出机械功 W
能，但必须要产生其他影响（其他热 裤能量减少）
二、热力学第二定律的开尔文表述： 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(变化）。
2. 关于两类永动机和热力学两大定律，下列说法正确的是( ) D A.第二类永动机不可能制成是因为违背了热力学第一定律 B.第一类永动机不可能制成是因为违背了热力学第二定律 C.由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，传热也不一定改变内 能，但同时做功和传热一定会改变内能 D.由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从 单一热库吸收热量，完全变成功也是可能的
1. (多选)根据热力学第二定律，可知下列说法中正确的是( ) BC 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.机械能可以全部转化为内能 D.内能可以全部转化为机械能而不引起其他变化
什么是第二类永动机？ 1.能够从单一热源吸收热量,全部用来做功,而不引起其它变化的机器
2.第二类永动机不可能制成！它违背了热力学第二定律 3.第一类永动机和第二类永动机区别
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，但违背了热力学第二定律）。
注意:开尔文描述不是说吸收的热量不能完全变成功，而是说要 完全变成功，一定会引起其他变化 开尔文表述也指明了：机械能与内能的转化具有方向性
机械能可以全部转化为内能，内能却不能在不引起其他变化的情 况下全部转化成机械能.
三、热力学第二定律的克劳修斯表述与开尔文表述是等价的 克劳修斯表述：按热传递的方向性来表述 开尔文表述：是按机械能与内能转化过程的方向来表述。
低温热库T2（大气）
漏气热损 散热热损 摩擦热损
思考:若可从多个热库吸收热量，可否 把某个热库的热量全部变成功？
燃料产生的热量Q
(高温热库T1)
输出机械功 W
能，但必须要产生其他影响（其他热 裤能量减少）
二、热力学第二定律的开尔文表述： 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(变化）。
2. 关于两类永动机和热力学两大定律，下列说法正确的是( ) D A.第二类永动机不可能制成是因为违背了热力学第一定律 B.第一类永动机不可能制成是因为违背了热力学第二定律 C.由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，传热也不一定改变内 能，但同时做功和传热一定会改变内能 D.由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从 单一热库吸收热量，完全变成功也是可能的
1. (多选)根据热力学第二定律，可知下列说法中正确的是( ) BC 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.机械能可以全部转化为内能 D.内能可以全部转化为机械能而不引起其他变化
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换的过程．
2．热传导过程是使物体内部分子的热运动由比较 ___有__序___的状态向___无__序___的状态转化的过程．
3．热力学第二定律的微观实质：与热现象有关的自发的 宏观过程，总是朝着分子热运动状态__无__序__性___增加的方
向进行的．
六、熵 意义：描述物体的无序程度，物体内部分子热运动无序程 度越高，物体的熵就越大．
空气
电冰箱制 冷系统
该过程不是 自发的，有 小三
贮藏的食品
二、机械能和内能转化过程的方向性
想思一想考：会不会有这样的现象:静止的足球、 地面和周围的空气自发地降低温度释放热量， 并将释放出的热量全部做功转化为动能，让 足球又滚动起来呢?
机械能全部转化为内能的过程是可以自发进行的，而相反方 向的过程，即内能全部转化为机械能的过程，是不能自发进行的。 要将内能全部转化为机械能，必然会引起其他影响。
式转化成为另一种形式．
(×)
(3)热量不可能从低温物体传到高温物体．
(× )
气体的自由膨胀
墨水的扩散
思考：它们的逆过程能自发进行吗？ 自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性。 在物理学中，反映宏观自然过程的方向性的定律就是 热力学第二定律。
四、热力学第二定律 1.克劳修斯表述：（按热传递的方向性来表述）
思考：随着科学技术进步，第二类永动机能制造成功吗？
不可能制成，因为它违反了机械能与内能转化的方向性。
2思．考思考判判断断
(1)在一定条件下，热量也可以从低温物体传给高温物体．(√ ) (2)第二类永动机不可能制造成功是因为能量既不会凭空产生，
也不会凭空消失，只能从一个物体转移到别的物体，或者从一种形
五、热力学第二定律的微观实质 1．做功是与分子群体的___有__序___运动联系在一起的，内 能是和分子的___无_序____运动联系在一起的．机械能转化 为内能的过程，从微观上来说，是大量分子的____有_序___ 运动朝___无__序___运动的方向转换的过程，其相反方向的 过程是大量分子从___无__序___运动朝___有__序___运动方向转
例2.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
【解析】 第二类永动机的设想并不违背能量守恒 定律，但却违背了涉及热现象的能量转化过程是有方 向性的规律，A错；在引起其他变化的情况下，热量 也可由低温物体非自发地传递到高温物体，B错；机 械能可以全部转化为内能，如物体克服摩擦力做功的 过程，C错；但在不引起其他变化的情况下，内能却 不能全部转化成机械能，D对．
热机：是一种把内能转化为机械能的装置。（内燃机）
由能量守恒定律知道 Q1 = W +Q2
热机的效率
W Q1
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。
高温热源 Q1 W
热机
Q2
低温热源
对外做功
三、第二类永动机 从单一热源吸热全部用来做功，而不引起其他变化的热机 称为第二类永动机。
1．熵是反映系统无序程度的物理量，正如温度反映物体内分子 平均动能大小一样，系统越混乱无序程度越大，这个系统的熵就越 大．
2．从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律：一个孤 立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值较大代表着较 为无序，所以自发的宏观过程总是向无序程度更大的方向发展．
2思．思考考判判断断
3．尝试运用热力学第二定律解决一些 3．对熵概念的理解．(难点)
实际问题.
一、热传导的方向性
想一想
是否可能发生这样的現象:原来 温度相同的水和鸡蛋一会儿水的 温度自发的降低而鸡蛋温度自发上 升，生蛋变成熟蛋？
热量从高温物体向低温物体的 热传导过程是能自发进行的；而其 相反的过程是不能自发进行的，要 使热量从低温物体传给高温物体， 必须借助外界的作用。
热量不能自动地从低温物体传递到高温物体。或者说，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。
说明： （1）两个温度不同的物体接触时，自发的传热方向是从 高温物体传向低温物体。 （2）当有第三者介入时，热量可以从低温物体传向高温 物体，但会引起其他变化。
2.开尔文表述：（按机械能和内能转化的方向性来表述） 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。
【答案】 D
例3.将一滴红墨水滴入一杯清水中，红墨水会逐渐扩散 到整杯水中，呈均匀分布，试说明这个过程中熵变化。
【解析】 一滴红墨水和一杯清水这两个系统是比较有序的， 也可以说无序程度较小，即熵值较小．当把这两个系统混合后，随 着红墨水扩散的进行，系统内这种宏观状态的无序程度大大增强， 所以系统的熵值大大增加．
【答案】 熵是增加的
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
高温物体。 【解析】A.由电流热效应中的焦耳定律可知，电流的能可 以全部转化为内能。故A错误；B.火力发电机发电时，能量 转化的过程为内能--机械能--电能，因为内能转化为机械 能的过程中会对外放出热量。故燃气的内能必然不能全部 转化为电能。B正确；C.凡是与热现象有关的宏观热现象都 具有方向性。无论采用何种设备和手段进行能量转化，总 是遵循“机械能可全部转化为内能，而内能不能全部转化 为机械能”,故C正确；D.热量从低温物体传递到高温物体 不能自发进行，必须借助外界的帮助，结果会带来其他影 响，故D正确。 【答案】BCD
第四节 热力学第二定律
学习目标 1．通过自然界中热传导方向性的实
重点难点
例，了解热力学第二定律，并能用热 1．热力学第二定律的两种不
力学第二定律解释第二类永动机不能 同表述，以及两种表述的物理
制造成功的原因．
实质．(重点)
2．能用热力学第二定律解释自然界中 2．第二类永动机及其不能制
的能量转化、转移及方向性问题． 成的原因．(重点)
说明：第二类永动机是不可能制成的。
四、热力学第二定律
1.克劳修斯表述：热量不能自动地从低温物体传递到高温物体。 2.开尔文表述：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。 3.这两种表述是等价的。
T2──低温热源 Q2──热量通过假想装置自 动地从T2传向T1 Q1──卡诺热机从T1吸热 A ──卡诺热机对外作功
违背克劳修斯表述一定违背开尔文表述 如果克劳修斯表述不成立，则可制成一个无功致冷机，将它 同另一个热机组成复合机，如图所示，就可使复合机成为一单热 源热机，即开尔文表述也不成立。
四、热力学第二定律
1.克劳修斯表述：热量不能自动地从低温物体传递到高温物体。 2.开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，
(1)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．
(×)
(2)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．
(√ )
例1.（多选）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
而不引起其他变化。 3.这两种表述是等价的。
Q1──热机从T1吸热 A ──热机输出功 Q2──致冷机从T2吸热 Q1+Q2──致冷机向T1放热
违背开尔文表述一定违背克劳修斯表述
如果开尔文表述不成立，可制成一个单热源热机，将它同 另一个制冷机组成复合机，如图所示，其总效果相当于一个无 功致冷机，于是克劳修斯表述也就不成立。
2．热传导过程是使物体内部分子的热运动由比较 ___有__序___的状态向___无__序___的状态转化的过程．
3．热力学第二定律的微观实质：与热现象有关的自发的 宏观过程，总是朝着分子热运动状态__无__序__性___增加的方
向进行的．
六、熵 意义：描述物体的无序程度，物体内部分子热运动无序程 度越高，物体的熵就越大．
空气
电冰箱制 冷系统
该过程不是 自发的，有 小三
贮藏的食品
二、机械能和内能转化过程的方向性
想思一想考：会不会有这样的现象:静止的足球、 地面和周围的空气自发地降低温度释放热量， 并将释放出的热量全部做功转化为动能，让 足球又滚动起来呢?
机械能全部转化为内能的过程是可以自发进行的，而相反方 向的过程，即内能全部转化为机械能的过程，是不能自发进行的。 要将内能全部转化为机械能，必然会引起其他影响。
式转化成为另一种形式．
(×)
(3)热量不可能从低温物体传到高温物体．
(× )
气体的自由膨胀
墨水的扩散
思考：它们的逆过程能自发进行吗？ 自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性。 在物理学中，反映宏观自然过程的方向性的定律就是 热力学第二定律。
四、热力学第二定律 1.克劳修斯表述：（按热传递的方向性来表述）
思考：随着科学技术进步，第二类永动机能制造成功吗？
不可能制成，因为它违反了机械能与内能转化的方向性。
2思．考思考判判断断
(1)在一定条件下，热量也可以从低温物体传给高温物体．(√ ) (2)第二类永动机不可能制造成功是因为能量既不会凭空产生，
也不会凭空消失，只能从一个物体转移到别的物体，或者从一种形
五、热力学第二定律的微观实质 1．做功是与分子群体的___有__序___运动联系在一起的，内 能是和分子的___无_序____运动联系在一起的．机械能转化 为内能的过程，从微观上来说，是大量分子的____有_序___ 运动朝___无__序___运动的方向转换的过程，其相反方向的 过程是大量分子从___无__序___运动朝___有__序___运动方向转
例2.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
【解析】 第二类永动机的设想并不违背能量守恒 定律，但却违背了涉及热现象的能量转化过程是有方 向性的规律，A错；在引起其他变化的情况下，热量 也可由低温物体非自发地传递到高温物体，B错；机 械能可以全部转化为内能，如物体克服摩擦力做功的 过程，C错；但在不引起其他变化的情况下，内能却 不能全部转化成机械能，D对．
热机：是一种把内能转化为机械能的装置。（内燃机）
由能量守恒定律知道 Q1 = W +Q2
热机的效率
W Q1
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。
高温热源 Q1 W
热机
Q2
低温热源
对外做功
三、第二类永动机 从单一热源吸热全部用来做功，而不引起其他变化的热机 称为第二类永动机。
1．熵是反映系统无序程度的物理量，正如温度反映物体内分子 平均动能大小一样，系统越混乱无序程度越大，这个系统的熵就越 大．
2．从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律：一个孤 立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值较大代表着较 为无序，所以自发的宏观过程总是向无序程度更大的方向发展．
2思．思考考判判断断
3．尝试运用热力学第二定律解决一些 3．对熵概念的理解．(难点)
实际问题.
一、热传导的方向性
想一想
是否可能发生这样的現象:原来 温度相同的水和鸡蛋一会儿水的 温度自发的降低而鸡蛋温度自发上 升，生蛋变成熟蛋？
热量从高温物体向低温物体的 热传导过程是能自发进行的；而其 相反的过程是不能自发进行的，要 使热量从低温物体传给高温物体， 必须借助外界的作用。
热量不能自动地从低温物体传递到高温物体。或者说，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。
说明： （1）两个温度不同的物体接触时，自发的传热方向是从 高温物体传向低温物体。 （2）当有第三者介入时，热量可以从低温物体传向高温 物体，但会引起其他变化。
2.开尔文表述：（按机械能和内能转化的方向性来表述） 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。
【答案】 D
例3.将一滴红墨水滴入一杯清水中，红墨水会逐渐扩散 到整杯水中，呈均匀分布，试说明这个过程中熵变化。
【解析】 一滴红墨水和一杯清水这两个系统是比较有序的， 也可以说无序程度较小，即熵值较小．当把这两个系统混合后，随 着红墨水扩散的进行，系统内这种宏观状态的无序程度大大增强， 所以系统的熵值大大增加．
【答案】 熵是增加的
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
高温物体。 【解析】A.由电流热效应中的焦耳定律可知，电流的能可 以全部转化为内能。故A错误；B.火力发电机发电时，能量 转化的过程为内能--机械能--电能，因为内能转化为机械 能的过程中会对外放出热量。故燃气的内能必然不能全部 转化为电能。B正确；C.凡是与热现象有关的宏观热现象都 具有方向性。无论采用何种设备和手段进行能量转化，总 是遵循“机械能可全部转化为内能，而内能不能全部转化 为机械能”,故C正确；D.热量从低温物体传递到高温物体 不能自发进行，必须借助外界的帮助，结果会带来其他影 响，故D正确。 【答案】BCD
第四节 热力学第二定律
学习目标 1．通过自然界中热传导方向性的实
重点难点
例，了解热力学第二定律，并能用热 1．热力学第二定律的两种不
力学第二定律解释第二类永动机不能 同表述，以及两种表述的物理
制造成功的原因．
实质．(重点)
2．能用热力学第二定律解释自然界中 2．第二类永动机及其不能制
的能量转化、转移及方向性问题． 成的原因．(重点)
说明：第二类永动机是不可能制成的。
四、热力学第二定律
1.克劳修斯表述：热量不能自动地从低温物体传递到高温物体。 2.开尔文表述：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。 3.这两种表述是等价的。
T2──低温热源 Q2──热量通过假想装置自 动地从T2传向T1 Q1──卡诺热机从T1吸热 A ──卡诺热机对外作功
违背克劳修斯表述一定违背开尔文表述 如果克劳修斯表述不成立，则可制成一个无功致冷机，将它 同另一个热机组成复合机，如图所示，就可使复合机成为一单热 源热机，即开尔文表述也不成立。
四、热力学第二定律
1.克劳修斯表述：热量不能自动地从低温物体传递到高温物体。 2.开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，
(1)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．
(×)
(2)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．
(√ )
例1.（多选）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
而不引起其他变化。 3.这两种表述是等价的。
Q1──热机从T1吸热 A ──热机输出功 Q2──致冷机从T2吸热 Q1+Q2──致冷机向T1放热
违背开尔文表述一定违背克劳修斯表述
如果开尔文表述不成立，可制成一个单热源热机，将它同 另一个制冷机组成复合机，如图所示，其总效果相当于一个无 功致冷机，于是克劳修斯表述也就不成立。