第六节 热力学第二定律.docx

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1、第六节热力学其次定律教学目的：1、了解热传导过程的方向性2、了解什么是其次类永动机，为什么其次类永动机不行能制成3、了解其次类永动机的两种不同表述，以及这两种表述的物理实质4、了解什么是能量耗散教学重难点：1、热力学其次定律两种表述的物理实质2、两类永动机的区分，其次类永动机不行能制成的缘由教学过程：新课引入曾经有人设想：通过降低海水的温度来发电，由于海水储量巨大，总量约为l.4X108吨，它的温度只要降低0.1C,就能释放相当于1800万个功率为100万千瓦的核电站一年的发电量。但是，实践发觉这是不行能实现的，由于它违反了另一个重要的热力学定律。新课教学一、热传导的方向性1、实例：抓住冰棍，

2、手会感到冷，不会感到热；给锅加热，锅会发烫，不会变冷。结论：热量会自发地从高温物体传给低温物体留意：“自发地”指的是没有任何外界影响或关心2、热传导的过程具有方向性热传导的过程可以向一个方向自发地进行，但相反的方向不会自发地发生，只有在外界的关心下才能进行3、自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性举例：二、其次类永动机一个在水平地面上运动的物体，由于克服摩擦力做功，最终要停下来，在这个过程中，物体的动能转化为内能。有人设想：可以创造一种热机，它可以把物体和地面摩擦所产生的热量都汲取过来，然后再对物体做功，将内能全部转化为动能，使物体重新动起来,这样，就做成了一种新型的永动机，它并不违反

3、能量守恒定律。思索：这种永动机可能实现吗？答案：不能缘由分析：热机工作过程：汽缸中气体燃烧产生热量。，推动活塞做功W，然后排出废气，同时把热量。2散发到W=-大气中。由能量守恒定律知道Q=W+。2，则热机的效率为Ql,由于热机在工作过程中Q这部分热量不行避开，所以热机的效率始终小于100%。因此，前述永动机最终能量会全部散失到四周环境中，即这种永动机不行能实现。1、其次类永动机：人们想像中能够从单一热源汲取热量，全部用来做功而不引起其他变化的热机叫做其次类永动机2、其次类永动机不行能制成三、热力学其次定律1、热力学其次定律常见的两种表述：（1）不行能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他

4、变化，即热量不行能自动地由低温物体向高温物体传递。这是依据热传导的方向性来表述的，是热力学其次定律的克劳修斯表述。（2）不行能从单一热源汲取热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化，即热机的工作效率永久小于100%,亦即其次类永动机是不行能制造的。这是依据机械能与内能转化过程的方向性来表述的，是热力学其次定律的开尔文表述。2、两种表述是等价的，可以从一种表述推导出另一种表述3、热力学其次定律的意义从能量转化的角度揭示了自然界中宏观过程的方向性4、两类永动机的比较第一类永动机：违反了能量守恒定律其次类永动机：违反了能量转化宏观过程中的方向性规律，即热力学其次定律四、能量耗散1、能量耗散：流散的内

5、能无法重新收集起来加以采用的现象2、能量耗散反映了自然界中的宏观过程具有方向性例题：依据热力学其次定律，下列推断正确的是（）A.电流的能不行能全部转变为内能B.在火力发电中，燃气的内能不行能全部转变为电能C.热机中，燃气内能不行能全部转化为机械能D.在热传导中，热量不行能自发地从高温物体传向低温物体BCD热力学其次定律的一个推论热力学其次定律是人教版物理试验教材其次册（必修加选修）的新增内容。它和热力学第肯定律的内容一道，旨在让同学获得关于机械能与内能相互转化方面的较为完整的学问。由于，假如说后者指明的是有关这种转化的“数量”规律，那么前者则无疑总结了这种转化的“方向”规律。但是，由于对“能量

6、转化与守恒定律”的深信不疑，以至于部分的中同学（甚至老师）对其次定律的了解只能停留在复述教材的层次，而不会在分析某些热现象时加以应用。例如，”莫非说，将IJ的内能转化为IJ的机械能也有什么错吗？”这的确值得研讨。在总结很多的热现象尤其是热机的效率问题之后，人们得出：不行能将某个唯一热源（此为条件）的内能变化（表现为热量）全部地用来做功（转化为机械能），此即从内能向着机械能“转化”的角度表述的热力学其次定律。类似的习惯提法有：功可以全部转化为热量，但是热量不能全部转化为功；热机的效率永久小于100%等。在第肯定律W=Q+E（将Q与AE分别视作两个热源A、B）中，可以商定：若物体对外界做功，则W0

7、,反之WO,反之QO;若物体的内能削减，则AEX）,反之AEVOO下面，考虑物体吸热过程中的内能变化特点。若该过程外界对物体做功，即W0,则AE=W-Q0,则AE=-Q0。请看两种假设：若物体的内能不变，即AE=O,则有W=Q。这就是说，该物体从热源A汲取的热量全部用来了对外界做功，这明显有违其次定律，故不行能。若物体的内能削减，即AEO,则不妨设热源A、B对总功W的贡献分别为Wa、Wb,即W=WA+Wb。由其次定律，有WaQ,WbE,于是WvQ+AE,这与第肯定律W=Q+E冲突，故同样不行能。那么，物体的内能只能增加。由此即得推论：在同一过程中，假如物体吸热，则其内能必定增加。而且，由上述的

8、争论可知，机械能与内能的相互“转化”不外乎以下三种可能：l.wW0,表明物体汲取的热量一部分用来对外做功，另一部分则用来增加自身内能；3.EW0,表明物体释放的内能一部分用来对外做功，而另一部分用来了向外界放热。兹举两例如下：【例一】关于某过程中物体的内能变化，正确的说法是：A：物体对外做功，内能肯定减小；B：物体汲取热量，内能肯定增大；C：物体吸热且对外做功，内能可能不变；D：物体放热且对外做功，内能可能不变。【解析】由上述推论可知，A、C均不对，而D违反了第肯定律。于是，正确的选项应为B。【例二】下列过程不行能的是：A：物体吸热且对外做功，同时内能增加；B：物体吸热且对外做功，同时内能削减；C：外界对物体做功，同时物体吸热且内能削减；D：肯定量的气体绝热膨胀，同时内能削减。【解析】明显，B不符合上述推论，C违反了第肯定律。至于D,我们必需留意把从实践中总结出来的热力学其次定律与抱负气体的模型区分开来。抱负气体的状态变化只是抱负化的过程，但是实际的气体做不到，（这正如我们不能够依据质点的模型而断言该种物质的密度无限大一样），因而它不符合上述推论。于是，本题的答案应为B、C、Do