第4節(jié) 熱力學第二定律
1.了解熱傳遞、擴散現(xiàn)象、機械能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化等都具有方向性.知道具有方向性的過程為不可逆的. 2.了解熱力學第二定律的兩種表述,并能用熱力學第二定律解釋第二類永動機不能制造成功的原因. 3.能用熱力學第二定律解釋自然界中的能量轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移及方向性問題. 4.嘗試運用熱力學第二定律解決一些實際問題.

一、熱力學第二定律的一種表述
1.熱傳導的方向性:一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的.
2.克勞修斯表述:德國物理學家克勞修斯在1850年提出:熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體.熱力學第二定律的克勞修斯表述,闡述的是傳熱的方向性.

1.(1)一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的.( )
(2)熱量不會從低溫物體傳給高溫物體.( )
(3)由冰箱能自發(fā)地把熱量從低溫物體傳給高溫物體.( )
提示:(1)√ (2)× (3)×
二、熱力學第二定律的另一種表述
1.熱機
(1)熱機工作的兩個階段:第一個階段是燃燒燃料,把燃料中的化學能變成工作物質(zhì)的內(nèi)能.第二個階段是工作物質(zhì)對外做功,把自己的內(nèi)能變成機械能.
(2)熱機的效率:熱機輸出的機械功W與燃料產(chǎn)生的熱量Q的比值.用公式表示為η=.
2.開爾文表述:不可能從單一熱庫吸收熱量,使之完全變成功,而不產(chǎn)生其他影響.(該表述闡述了機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性)
3.熱力學第二定律的其他描述
(1)一切宏觀自然過程的進行都具有方向性.
(2)氣體向真空的自由膨脹是不可逆的.
(3)第二類永動機是不可能制成的.
4.第二類永動機
(1)定義:只從單一熱庫吸收熱量,使之完全變?yōu)楣Χ灰鹌渌兓臒釞C.
(2)第二類永動機不可能制成的原因:雖然第二類永動機不違反能量守恒定律,但大量的事實證明,在任何情況下,熱機都不可能只有一個熱庫,熱機要不斷地把吸取的熱量變?yōu)橛杏玫墓,就不可避免地將一部分熱量傳給低溫熱庫.

2.(1)可以從單一熱庫吸收熱量,使之完全變?yōu)楣Γ?span lang="EN-US">( )
(2)第二類永動機違背了能量守恒定律.( )
(3)第二類永動機違背了熱力學第二定律.( )
提示:(1)√ (2)× (3)√

對熱力學第二定律的理解
在熱力學第二定律的表述中,“自發(fā)地”“不可能”“不產(chǎn)生其他影響”的涵義
1.“自發(fā)地”是指熱量從高溫物體“自發(fā)地”傳給低溫物體的方向性.在傳遞過程中不會對其他物體產(chǎn)生影響或不需借助其他物體提供能量等.
2.關(guān)于“不可能”:實際上熱機或制冷機系統(tǒng)循環(huán)終了時,除了從單一熱庫吸收熱量對外做功,以及熱量從低溫熱庫傳到高溫熱庫以外,過程所產(chǎn)生的其他一切影響,不論用任何曲折復雜的辦法都不可能加以消除.
3.“不產(chǎn)生其他影響”的涵義是發(fā)生的熱力學宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成,對周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學方面的影響.如吸熱、放熱、做功等.