3.4 热力学第二定律 课件-2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

3.4热力学第二定律 问题导入 水中扩散后的颜料能否自发地重新聚集在一起，而其余部分又变成清水? 一滴红色颜料滴进一杯清水中扩散，整杯水将均匀地变红。 一、热力学第二定律 气体能自发地向低压空间膨胀。 喷出去的气体能不能自发地回到气管里 一、热力学第二定律 一、热力学第二定律 覆水难收 水往低处流 无数事实告诉我们，凡是实际的过程，只要涉及热现象，都有特定的方向性。这些过程可以自发地朝某个方向进行，而相反的过程，即使不违背能量守恒定律，我们也从未见到它们会自发地进行。这就是说，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。 物体间的传热 气体的膨胀 扩散现象 有摩擦的机械运动 热现象 特定的方向 温度由高到低 体积由小到大 密度由密到疏 由功到热 一、热力学第二定律 一、热力学第二定律 1．热力学第二定律：在物理学中，反映宏观自然过程方向性的定律 2.克劳修斯表述：：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。 德国物理学家 克劳修斯表述 热量能不能从低温 物体传到高温物体？ 克劳修斯表述 高温 低温 自发 外界做功 第三方介入 开尔文表述 机械能可以完全转化为热 开尔文表述 热可以完成转化为机械能吗？ 漏气热损 散热热损 摩擦热损 3.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。 开尔文表述 高温热库T1 低温热库T2 Q1 Q2 对外做功 热机 W Q1：从高温热库吸收的热量 W：对外界所做的功 Q2：向低温热库散发的热量 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或大气中。 Q1=Q2+W 燃烧气体 空气或冷却液 开尔文表述 机械能 热 全部 低温热源 第三方介入 热力学第二定律的两种表述之间的关系 1、热量不能自发地从低温物体传到高温物体. 热力学第二定律 1、按热传递的方向性来表述 2、是按机械能与内能转化过程的方向来表述. 两种表述的实质 2、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. 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。 第二类永动机 大海里储存有大量的热能，能不能制作一种发电机，从大海里吸收热量全部用来发电？ 从单一热源吸热，完全转化为功的机器叫第二类永动机，这种机器不违反能量守恒定律，但是违反了热力学第二定律。 第二类永动机 热力学第二定律与第一定律的比较 　 　 热力学第一定律 热力学第二定律 区别 联系 能量守恒定律在热力学中的表现，否定了创造能量和消灭能量的可能性，从而否定了第一类永动机。 是关于在有限空间和时间内，一切和热现象有关的物理过程、化学过程具有不可逆性的经验总结，从而否定了第二类永动机。 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。 Lavf58.20.100 Lavf59.6.100 Lavf59.6.100 Lavf59.6.100 Lavf59.6.100 Lavf59.6.100 Lavf59.6.100 $