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 学习目标 1、了解热传导过程的方向性，通过对自然现象中与热现象有关的宏观过程方向性的实例分析了解归纳热力学第二定律的过程和方法。 2、了解热力学第二定律的两种不同表述，以及这两种表述的物理实质 3、能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移以及宏观自然过程的方向性问题 4、了解什么是能量耗散，知道能源是有限的 5、知道熵增加原理 在自然界发生的一切过程中能量都是守恒的，一个导致能量创生或能量消失的过程是不可能出现的。 符合能量守恒定律的宏观过程都能自发地进行吗？ 物体间的热传递有特定的方向性： 热量只能自发地从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到物体的低温部分。 气体的膨胀有特定的方向性： 只能自发地向低压空间膨胀。 扩散有特定的方向性： 只能自发地由密度大的区域向密度小的区域扩散。 凡是实际的过程，只要涉及热现象，都有特定的方向性。例如上面列举的这些例子，而相反的过程，即使不违背能量守恒定律，也不会自发地进行。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（自发进行） 温度由高到低 体积由小到大 密度由密到疏 由功到热 反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律。 1、克劳修斯(德国物理学家)表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体 一、热力学第二定律 （5）热量可以从低温物体传到高温物体，引起其他变化 （6）不可能使热量从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化 （1）阐述了热传递过程具有方向性 （2）“自发”：当两个温度不同的物体接触时，不需要任何第三者的介入、不会对任何第三者产生任何影响，热量就能从高温物体传向低温物体。 (4) 如果允许“其它变化”，例如利用致冷机做功，热量可以从低温物体传到高温物体上，而致冷机做功就属于“其它变化”。如：夏天空调压缩机工作时，可将室内低温空气的热量传到室外高温的空气中去。 (3)强调了“在不引起其它的变化的条件下，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体.” 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？ 电冰箱工作时热量的确从低温物体——冰箱内的食品，传到了高温物体——冰箱外的空气。但是这不是自发的过程，这个过程必须有第三者的介入，即压缩机消耗电能，对制冷系统做了功。 思考与讨论 练习、（多选）下列说法中，正确的是 (　　) 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．热量可以由低温物体传给高温物体 D．气体的扩散过程具有方向性 ACD 练习、（多选）. 电冰箱能够不断地把热量从温度较低的冰箱内部传给温度较高的外界空气，这说明了( ) A. 热量能自发地从低温物体传给高温物体 B. 在一定条件下，热量可以从低温物体传给高温物体 C. 热量的传递过程不具有方向性 D. 在自发的条件下热量的传递过程具有方向性 BD 2、热力学第二定律的开尔文表述： 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 不可能制造这样一台机器，只是从单一热库吸收热量，使之完全变为功，而不引起其他变化 （1）阐述了机械能与内能转化的方向性 （2）“不可能从单一热库吸收热量”的意义：不仅要从一个热库吸热，而且一定会向另一个热库放热。 （3）“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响。如吸热、放热、做功等。 （5）可以从单一热库吸收热量，使之完全变成功，产生其他影响 （4）从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的 气缸内盛有一定量的理想气体，气缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与气缸壁接触光滑，不漏气。缸内气体做等温膨胀。此系统是否违背热力学第二定律？ 4、热力学第二定律得其他描述：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。 （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。 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。  热力学第二定律的实质在于揭示了：一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。 （2）从能量转化的角度看，热机的工作分为两个阶段： （3）能流分配： 3、热机 （1）热机：将内能转化成机械能的机器 ②对外做功：工作物质把自己的内能变成机械能 ①燃烧燃料：燃料中的化学能变成工作物质的内能 燃料产生的热量Q 输出机械功W 漏气热损