3.4热力学第二定律-2020-2021学年高二物理同步课堂帮帮帮（新教材人教版选择性必修第三册）

第三章 热力学定律 第4节 热力学第二定律 一、热力学第二定律 1．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的．如物体间的传热、气体的膨胀、扩散……都有特定的方向性． 2．反映宏观自然过程方向性的定律就是热力学第二定律． 3、宏观过程的方向性 （1）．热传导具有方向性：两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，结果使高温物体的温度降低，低温物体的温度升高． （2）．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． （3）．机械能和内能的转化过程具有方向性：物体在水平面上运动，因摩擦而逐渐停止下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，在地面上重新运动起来． （4）．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． （5）．在整个自然界中，无论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，都是一种不可逆过程． 二、热力学第二定律的两种表述 1．克劳修斯表述是按热传导的方向性表述的．热量可以由低温物体传到高温物体但不能是自发的，如：冰箱、空调． 2．开尔文表述是按照机械能与内能转化过程的方向性来表述的．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 3．这两种表述看似毫无联系，其实是等价的，可以从一种表述导出另一种表述． 4．热力学第二定律揭示了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性． 三、热机 1．热机的效率η：热机输出的机械功与燃料产生的热量的比值，用公式表示为η＝eq \f(W,Q).热机的效率不可能达到100%. 2．第二类永动机：只有单一热源，从单一热源吸收热量，可以全部用来做功的热机叫第二类永动机，它不违背能量守恒定律，但违背热力学第二定律，所以不能实现． 二、热力学第二定律和第二类永动机 第二类永动机不可能制成，它也是热力学第二定律的一种表述形式． 虽然第二类永动机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． 【例题1】(