2020年高中物理竞赛-热学篇C—10热力学第二定律：自然过程的方向(共18张PPT)

2020高中物理竞赛 热学篇C 第 十 章 热力学第二定律 一.可逆过程和不可逆过程 定义：若一个过程可以反向进行并返回到原状态，且系统和外界都不发生变化，则该过程称为可逆过程 §10-1自然过程的方向 二.自然现象的不可逆性 落叶永离，覆水难收 生米煮成熟饭 功热转换是不可逆的 功可以自动地转变为热，热不能自动地转变为功 §10-1自然过程的方向 热传导是不可逆的 热量从高温物体传向低温物体的过程是不可逆的 气体自由膨胀是不可逆的 生命过程是不可逆的 一切实际过程都是不可逆过程 §10-1自然过程的方向 三.可逆过程的实现 不可逆缘由 功热转换：存在摩擦耗散 热传导：热学不平衡 气体自由膨胀：力学不平衡 生命过程：复杂的不平衡过程 无摩擦的准静态过程是可逆的 §10-1自然过程的方向 §10-2不可逆的相互依存 宏观过程的不可逆性的一条重要规律是：它们都是相互依存的。 即：一种实际宏观过程的不可逆性保证了另一种过程的不可逆性。 后者说：如果一种实际过程的不可逆性消失了，其他的实际过程的不可逆性也就随即消失了。 假如功的不可逆性消失了 热量由高温传向低温的不可逆性也就消失了 T〉T0 §10-2不可逆的相互依存 搅拌器 Q A 热库T0 假想装置 热库T0 T 假如热量由高温传向低温的不可逆性消失 则功变热的不可逆性也消失了 §10-2不可逆的相互依存 热库T1 热库T2 Q2 Q2 Q2 Q1 A 理想气体绝热自由膨胀的不可逆消失 功变热的不可逆性也消失了 T §10-2不可逆的相互依存 T T Q T A Q A 问题:能否制造效率等于100%的热机? 一.开尔文说法 (1851年) 其唯一的效果是热全部变为功的过程的是不可能的。 或第二类永动机是不可能造成的 §10-3 热力学第二定律 及微观意义 　 第二类永动机： 从单一热源吸热并将其全部用来作功，而不放出热量给其它物体的机器(η=100%) 高温热源T1 低温热源T2 §10-3 热力学第二定律 　 讨论: 将热量全部变为功是可能的。如等温膨胀时有Q=A，但这一定要引起其他的变化，如体积增大 使其回到初始状态的循环过程则要放热 开尔文说法反映了功热转换的不可逆性 §10-3 热力学第二定律 热量不能自动地从低温物体传向高温