2020年高中物理竞赛-热学A（联赛版）05热力学第二定律：表述(共13张PPT)

2020高中物理竞赛 热学A 第五章 热力学第二定律 第一节 热力学第二定律的表述及卡诺定理 （一）热力学第二定律的表述 迄今为止，我们从第一原理得到的物理规律都是可逆的。 牛顿定律： 在 操作下不变；时间反演不变性 麦克斯韦方程： 在 操作下不变，TP 反演不变性。 电磁波方程： 时间反演不变性 自然现象、人文历史的发展都有方向性 落叶永离，覆水难收；欲死灰之复燃，艰乎其力； 愿破镜之重圆，冀也无端；人生易老，返老还童只是幻想；生米煮成熟饭，无可挽回；…… 许多维象定律是不可逆的 摩擦： 它们都是不可逆的，而且都有时间反演对称性破缺的特点。 传热方程： 扩散方程： 克劳修斯 (Clausius) 首先看出，有必要在热力学第一定律之外建立一条独立的定律来概括自然界的不可逆现象。 可逆过程与不可逆过程的定义 一个系统由某一状态出发，经过某一过程达到另一个状态，如果存在另一个过程使得系统和外界都完全复原（即系统恢复到原来的状态，同时消除对外界的一切影响），则原来的过程称为可逆过程。反之，如果用任何方式都不可能使系统和外界都完全复原，则称原来的过程为不可逆过程。 可逆过程举例 理想气体的无摩擦等温过 if：T 恒定，p均匀 if： fi： 系统回到原来的状态，外界复原。 所有准静态过程都是可逆过程。 不可逆过程举例 气体向真空的自由膨胀。if：U = 0, Q = 0, W = 0。尽管可以经一等温过程由fi, 况且， if 的过程中，不可能任一时刻都有确定的状态，自然无法重复并消除影响。 热扩散：高温 低温（自发）；低温 高温（必须外力影响） 在热力学系统中，仅无耗散的准静态过程才是可逆过程。实际过程（如：非准静态过程、有耗散的过程、相不平衡过程等）都是不可逆过程。可逆过程只是理想过程，或近似过程。 热力学第二定律的语言表述 克劳修斯表述：(Clausius, 1850) 不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起任何其他变化。 开尔文表述：(Kalvin, 1851) 不可能从单一热源吸收热量使之完全转变为有用的功而不产生其他影响。 或： 第二类永动机是不可能造成的。 第二类永动机：从单一热源吸热对外作功但不产生其它任何影响的机械