热力学第二定律 (4)优秀课件
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3-4 热力学第二定律(教学课件)——高中物理人教版(2019)选择性必修第三册
名师指点
热力学第二定律在实际生活生产中的应用
(1)电冰箱和空调机 空调机和电冰箱都是制冷机，它们的工作原理基本相同。为了便于解析， 我们以电冰箱为研究对象，认识它的基本结构和工作过程。从图中可以知 道，电冰箱由压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器四个部分组成。这四个部 分由管道连接，组成一个密闭的连通系统，制冷剂作为工作物质，由管道 输送，经过这四个部分，完成工作循环。
新知探究
知识点 2 热力学过程方向的实例
③气体向真空膨胀具有方向性：气体可自发地向真空容器膨胀，但绝 不可能出现气体自发地从容器中流出，容器变为真空。 ④气体的扩散现象具有方向性：两种不同的气体可以自发地进入对方， 最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，决不会自发地分 开，成为两种不同的气体。
比较法学习热力学第一定律和热力学第二定律
(1)热力学第一定律揭示了做功和热传递对改变物体内能的规律关系ΔU＝ W＋Q，指明内能不但可以转移，而且还能跟其他形式的能相互转化。热 力学第一定律是能量守恒定律在热学中的一种表述形式，是从能的角度揭 示不同物质运动形式相互转化的可能性。告诫人们：第一类永动机不可能 制成，热力学第一定律只有一种表述形式。
新知探究
知识点 3 能源是有限的
(1)能量在数量上虽然守恒，但其转移和转化却具有方向性。 (2)能源是指具有高品质的容易利用的储能物质，例如石油、天然气、 煤等。 (3)能源的使用过程中，虽然能的总量保持守恒，但能量的品质下降了。 (4)能量总量不会减少，但能源会逐步减少，因此能源是有限的资源。
名师指点
名师指点
比较法学习热力学第一定律和热力学第二定律
(2)热力学第二定律揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性，如机械能 可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能而不引起其他变化， 进一步揭示了各种物质及其运动形式的转化过程都具有方向性。告诫人们： 第二类永动机不可能制成。热力学第二定律有多种表述形式。 (3)热力学第一定律和热力学第二定律的联系 两定律都是热力学基本定律，分别从不同角度揭示了与热现象有关的物理 过程所遵循的规律，二者相互独立，又相互补充，都是热力学的理论基础。
第四章 热力学第二定律
1.克劳修斯叙述——热量不可能自发地不花代价地从低温 物体传向高温物体。
2.开尔文-普朗克叙述——不可能制造循环热机，只从一 个热源吸热，将之全部转化为功，而 不在外界留下任何影响。
3.第二定律各种表述的等效性
T1 失去Q1– Q2 T2 无得失 热机净输出功Wnet= Q1– Q2
6
三.关于第二类永动机 第二类永动机：以环境为单一热源，使
机器从中吸热对外做功。 热力学第二定律说明第二类永动机是不
可能制成的。
7
4–2 卡诺循环和卡诺定理
一、卡诺循环及其热效率
1. 卡诺循环
1 绝热压缩 2
2 等温吸热3
3 绝热膨胀 4
4 等温放热1
定义：卡诺循环是两个热源间的可逆 正循环。它由两个定温和两个绝热可 逆过程组成。
8
2. 卡诺循环热效率
33
讨论： 1）孤立系统熵增原理ΔSiso=Sg ≥ 0，可作为第二定律
的又一数学表达式，而且是更基本的一种表达式； 2）孤立系统的熵增原理可推广到闭口绝热系；
3）一切实际过程都不可逆，所以可根据熵增原理判 别过程进行的方向；
4）孤立系统中一切过程均不改变其总内部储能，即 任意过程中能量守恒。但各种不可逆过程均可 造成机械能损失，而任何不可逆过程均是ΔSiso>0， 所以熵可反映某种物质的共同属性。
w1a A wac B A C E G wc2 F G
18
w1ac2 w1a wac wc2
A (B A C E G) (F G) BCEFDF CEF
D C E w12
又 u12 u1ac2
所以 q12 u12 w12 q1ac2 u1ac2 w1ac2
17
4–3 熵和热力学第二定律的数学表达式
2.开尔文-普朗克叙述——不可能制造循环热机，只从一 个热源吸热，将之全部转化为功，而 不在外界留下任何影响。
3.第二定律各种表述的等效性
T1 失去Q1– Q2 T2 无得失 热机净输出功Wnet= Q1– Q2
6
三.关于第二类永动机 第二类永动机：以环境为单一热源，使
机器从中吸热对外做功。 热力学第二定律说明第二类永动机是不
可能制成的。
7
4–2 卡诺循环和卡诺定理
一、卡诺循环及其热效率
1. 卡诺循环
1 绝热压缩 2
2 等温吸热3
3 绝热膨胀 4
4 等温放热1
定义：卡诺循环是两个热源间的可逆 正循环。它由两个定温和两个绝热可 逆过程组成。
8
2. 卡诺循环热效率
33
讨论： 1）孤立系统熵增原理ΔSiso=Sg ≥ 0，可作为第二定律
的又一数学表达式，而且是更基本的一种表达式； 2）孤立系统的熵增原理可推广到闭口绝热系；
3）一切实际过程都不可逆，所以可根据熵增原理判 别过程进行的方向；
4）孤立系统中一切过程均不改变其总内部储能，即 任意过程中能量守恒。但各种不可逆过程均可 造成机械能损失，而任何不可逆过程均是ΔSiso>0， 所以熵可反映某种物质的共同属性。
w1a A wac B A C E G wc2 F G
18
w1ac2 w1a wac wc2
A (B A C E G) (F G) BCEFDF CEF
D C E w12
又 u12 u1ac2
所以 q12 u12 w12 q1ac2 u1ac2 w1ac2
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4–3 熵和热力学第二定律的数学表达式
热力学第二定律ppt优秀课件
1824 年，法国工程师
N.L.S.Carnot (1796～1832)
设计了一个循环，以理想气
体为工作物质，从高温热源
吸收的热量，一部分通过理
想热机用来对外做功，另一
部分的热量放给低温热源。
卡诺
这种循环称为卡诺循环。
⑴恒温可逆膨胀
Q 1 W 1V V 1 2pdVnR T 1lnV 2/V 1 ΔU= 0
❖ 热力学第二定律是实践经验的总结，反过来，它指 导生产实践活动
❖ 热力学第二定律关于某过程不能发生的断言是十分 肯定的。而关于某过程可能发生的断言则仅指有发生 的可能性，它不涉及速率问题。
§3.1 自发过程及热力学第二定律
100 oC 0 oC
水从高处
50 oC
低处
N2 O2 N2 + O2
.........
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
自发性、非自发性与可逆性、不可逆性的关系： 过程是否自发，取决于体系的始、终态；过程是否可逆取决
于对过程的具体安排。 不论自发还是非自发过程，一切实际过程都是不可逆的。若
施以适当的控制，在理论上都能成为可逆过程。
2.热力学第二定律
克劳修斯：热从低温物体传 给高温物体而不产生其它变 化是不可能的。
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。
第四章热力学第二定律
第四章热力学第二定律主要内容：4.1 自发过程及热力学第二定律4.2 卡诺循环与卡诺定理4.3熵的概念4.4Clausius不等式及熵增加原理4.5 熵变的计算及熵的物理意义4.6 热力学第三定律与规定熵4.7 亥姆霍兹能及吉布斯能4.8 热力学基本方程及麦克斯韦关系式4.9吉布斯自由能及温度、压力的关系§4.1 自发过程及热力学第二定律自发过程热力学第二定律1. 自发过程自发过程无需依靠消耗环境的作用(即不借助外力)，就能自动进行的过程。
(1) 焦耳热功当量中功自动转变成热；(2) 气体向真空膨胀；(3) 热量从高温物体传入低温物体；(4) 浓度不等的溶液混合均匀；(5) 锌片与硫酸铜的置换反应等，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。
自发过程的特征：1）自发过程总是单向趋于平衡；2）自发过程均具有不可逆性；3）自发过程具有对环境作功的能力，如配有合适的装置，则可从自发过程中获得可用的功。
如：温度传递；气体流动；系统自发过程达到平衡后，无环境作用系统是不可能自动反方向进行并回到原来状态；自发过程的不可逆性是指自然界中所有自发过程都具有热力学的不可逆性；2. 热力学第二定律克劳修斯(Clausius) 的说法：“不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其它变化。
”—热传导的不可逆性开尔文(Kelvin)的说法：“不可能从单一热源取出热使之完全变为功，而不发生其它的变化。
”—摩擦生热的不可逆性二者说法是等效的，均指明某种自发过程的逆过程是不能自动进行的重要结论: (1)均指明过程的方向性；(2)自发过程存在内在的联系，可以从某一自发过程的不可逆性，便可以推导出其它自发过程的不可逆性。
理解：♦并非“功可以转变为热，而热不能完全变为功”，而是在不引起其它变化的条件下，热才不能完全转变为功。
如：理想气体等温膨胀。
♦第二类永动机：从单一热源吸热使之完全变为功而不留下任何影响。
(完整版)热力学第二定律.ppt
热力学第二定律的微观实质
从微观上看，任何热力学过程都伴随着大量分子的无序运 动的变化。热力学第二定律就是说明大量分子运动的无序程度 变化的规律。 •功转换为热：大量分子的有序运动向无序运动转化， 是可 能的；而相反的过程，是不可能的。
•热传导：大量分子运动的无序性由于热传导而增大了。 •自由膨胀：大量分子向体积大的空间扩散，无序性增大。
不可能从单一热源吸收热量，使它
Q
完全转变为功而不引起其它变化。
热源
A. 从单一热源吸收热量，使它完全转变为功，一定要引起 其它变化。
特例：等温过程从单一热源吸收热量，并完全用来做功， 必导致系统体积变化。
B. 第二类永动机不可能制成。
η 100% 2.克劳修斯表述
热量不能自动地从低温物体传向高温物体。
讨论： A.没有外界做功，不可能从低温热源将
热量传输到高温热源。 B.第二类永动机不可能制成。
高温热源 Q1 A
Q2 低温热源
热力学第二定律是研究热机效率和制冷系数时提 出的。对热机，不可能吸收的热量全部用来对外 作功；对制冷机，若无外界作功，热量不可能从 低温物体传到高温物体。热力学第二定律的两种 表述形式，解决了物理过程进行的方向问题。
S 0
(孤立系, 自然过程)ห้องสมุดไป่ตู้
§8-6 热力学过程的不可逆性
广义定义：假设所考虑的系统由一个状态出发
经过某一过程达到另一状态，如果存在另一个 过程，它能使系统和外界完全复原（即系统回 到原来状态，同时原过程对外界引起的一切影 响）则原来的过程称为可逆过程；反之，如果 用任何曲折复杂的方法都不能使系统和外界完 全复员，则称为不可逆过程。
各种宏观态不是等几率的。那种宏观态包含的微观态 数多，这种宏观态出现的可能性就大。
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
人教版高中物理《热力学第二定律》优秀PPT课件
四、永动机不可能制成 1、 第二类永动机
概念：从单一热源吸收热量，全部用来做功 而不引起其它变化。（马儿吃草全部消化吸收）
结果：无一例外地归于失败。 原因：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）。
2、热力学第二定律的另一种表达：第二类永 动机是不可能造成的。
热力学第二定律得其他描述： 1、一切宏观自然过程的进行都具有方向性。 2、气体向真空的自由膨胀是不可逆的。
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。
在整个自然界中，无论是他有生命的还是
无生命的，所有的宏观自发过程都具有单 向性，都有一定的方向性，都是一种不可 空想会想出很多绝妙的主意，但却办不成任何事情。
不大可能的事也许今天实现，根本不可能的事也许明天会实现。 我成功因为我志在成功！
逆过程。如河水向下流，重物向下落，山 再冷的石头，坐上三年也会暖。
如果我们想要更多的玫瑰花，就必须种植更多的玫瑰树。
岳被侵蚀，人的一生从婴儿到老年到死亡 辛勤的蜜蜂永没有时间悲哀。汽车坐垫布莱克
推销产品要针对顾客的心，不要针对顾客的头。 若不给自己设限，则人生中就没有限制你发挥的藩篱。
等。
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）
自发地传给电冰箱，使其温度逐渐升高．
（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。 按此设想就可制成一种无功致冷机，它无需消耗功就能致冷。
通过摩擦而使功转变为热的过程是不可逆的。
B．热量不可能由高温物体传递给低温物体 按此设想就可制成一种无功致冷机，它无需消耗功就能致冷。
热力学第二定律4
( − d G )T , p > −δ W '
若是不可逆过程，系统所作的非膨胀功小于 小于Gibbs 若是不可逆过程，系统所作的非膨胀功小于 不可逆过程 自由能的减少值。 自由能的减少值。
如果系统在等温、等压、且不作非膨胀功的条件下， 如果系统在等温、等压、且不作非膨胀功的条件下， 等温 的条件下 (dG)T , p,W ' =0 ≤ 0 (−dG )T , p ,W ' =0 ≥ 0 或
(dG )T , p ,W ' =0 ≤ 0
" = " 表示可逆，平衡 " < " 表示不可逆，自发
即自发变化总是朝着Gibbs自由能减少的方向进行 自由能减少的方向进行, 自发变化总是朝着 自由能减少的方向进行 这就是Gibbs自由能判据，系统不可能自动发生dG>0 自由能判据，系统不可能自动发生 这就是 自由能判据 的变化。 的变化。 因为大部分实验在等温、等压条件下进行， 因为大部分实验在等温、等压条件下进行，所以这 个判据特别有用。 个判据特别有用。
600 300
T2 T1
−1
+ 19.5 × ln
)]J ⋅ K
例3. 在268.2K和100kPa压力下， 1.0mol液态苯 268.2K和100kPa压力下 1.0mol液态苯 压力下， 凝固，放热9874J，求苯凝固过程的熵变。已知， 凝固，放热9874J，求苯凝固过程的熵变。已知， 苯熔点278.7K，标准摩尔熔化热为9916J/mol， 苯熔点278.7K，标准摩尔熔化热为9916J/mol， Cp,m(l) =126.8J/K/mol, Cp,m(s) =122.6J/K/mol 。 解：过冷液体的凝固是不可逆过程，需要在相 过冷液体的凝固是不可逆过程， 同始终态间设计一个可逆过程来计算熵变。设 同始终态间设计一个可逆过程来计算熵变。 计的可逆过程为
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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
• 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。
• 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．
膨扩胀散、现扩象进散行、是有有摩方擦向的的机,过械程运是动不可逆的都。有 结特论定3. 方向。也就是说，一切与热现象有关
的功宏可观以自自动然转过化程为都热是，不但可热逆却不的能。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
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过.热第程二具力类有学永方动向第机性不二．可尽定能管制机律成械的！能表可另示以一机全械部种能转和表化内为述能内的能就转，化内 • 能3.是第却一不：类能第永在动不二机引和类起第其永二他类变动永化机动全机部不转可化成能机制械能成．。
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。
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）。
热力学第二定律 (4)优秀课件
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
问题
满足能量守恒的过程是否都能实现呢？
一.自然过思程考的与方讨向论：P57
结论1.
结热是论量不自可：发逆无地的数由。事高实温告物诉体我向低们温：物凡体是传实递际的的过过程 结程论，2. 只要涉及热现象，如热传递、气体的
（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：”：
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
高温
低温
自发
低温
高温
克劳修律吗？
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？
➢ 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，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）
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。
例1.下列说法正确的是 ( A) C 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
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）
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
效率：由能量守恒定律知道 Q1 = W +Q2
热机的效率小 于100%，就不 可能把从高温
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．
➢ 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。
热机的效率：
热源吸收的热
高温热库
量全部转化为
W
Q1
机械能，总有
Q1
W
一部分热量散
热机
对外做功 发到冷凝器或
大气中。
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。
对热力学第二定律的理解
• 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。
• 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．
膨扩胀散、现扩象进散行、是有有摩方擦向的的机,过械程运是动不可逆的都。有 结特论定3. 方向。也就是说，一切与热现象有关
的功宏可观以自自动然转过化程为都热是，不但可热逆却不的能。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
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过.热第程二具力类有学永方动向第机性不二．可尽定能管制机律成械的！能表可另示以一机全械部种能转和表化内为述能内的能就转，化内 • 能3.是第却一不：类能第永在动不二机引和类起第其永二他类变动永化机动全机部不转可化成能机制械能成．。
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。
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）。
热力学第二定律 (4)优秀课件
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
问题
满足能量守恒的过程是否都能实现呢？
一.自然过思程考的与方讨向论：P57
结论1.
结热是论量不自可：发逆无地的数由。事高实温告物诉体我向低们温：物凡体是传实递际的的过过程 结程论，2. 只要涉及热现象，如热传递、气体的
（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：”：
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
高温
低温
自发
低温
高温
克劳修律吗？
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？
➢ 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，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）
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。
例1.下列说法正确的是 ( A) C 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
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）
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
效率：由能量守恒定律知道 Q1 = W +Q2
热机的效率小 于100%，就不 可能把从高温
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．
➢ 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。
热机的效率：
热源吸收的热
高温热库
量全部转化为
W
Q1
机械能，总有
Q1
W
一部分热量散
热机
对外做功 发到冷凝器或
大气中。
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。