第四節(jié) 熱力學(xué)第二定律
1.了解熱現(xiàn)象中宏觀自然過程的方向性. 2.理解熱力學(xué)第二定律的兩種不同的表述,以及這兩種表述的物理實(shí)質(zhì).
3.了解什么是第二類永動(dòng)機(jī),為什么第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成. 4.了解熵是反映系統(tǒng)無序程度的物理量.

一、熱傳導(dǎo)的方向性
1.兩個(gè)溫度不同的物體互相接觸時(shí),熱量會(huì)自發(fā)地從___________高溫物體傳給___________低溫物體,但不會(huì)自發(fā)地從___________低溫物體傳給___________高溫物體.這說明:熱傳導(dǎo)過程是有___________方向性的.
2.熱力學(xué)第二定律是一條反映自然界過程進(jìn)行___________方向和___________條件的規(guī)律.

1.自然界中除熱傳遞之外是否還有其他過程具有方向性?
提示:有.例如破鏡不能自動(dòng)地重圓;一滴墨水滴入一杯清水中,墨水?dāng)U散均勻之后,不可能再自動(dòng)地聚集成一滴墨水.
二、機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性
1.機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程具有___________方向性,即機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程是可以___________自發(fā)進(jìn)行的,內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程,是不能___________自發(fā)進(jìn)行的,要將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,必然會(huì)引起其他影響.
2.第二類永動(dòng)機(jī)
(1)定義:從___________單一熱源吸熱全部用來___________做功,而不引起其他變化的熱機(jī).
(2)第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成.原因是它違背了熱力學(xué)第二定律.

2.第一類永動(dòng)機(jī)和第二類永動(dòng)機(jī)有何不同?
提示:第一類永動(dòng)機(jī)是違背能量守恒定律的機(jī)器,因此不可能制成.第二類永動(dòng)機(jī)是違背了能量轉(zhuǎn)化的方向性,因此也不可能制成.
三、熱力學(xué)第二定律
1.第一種表述(克勞修斯表述):熱量不能___________自動(dòng)地從低溫物體傳遞到高溫物體.或者說,不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體,而不引起其他變化.(按照熱傳導(dǎo)的方向性來表述).
2.第二種表述(開爾文表述):不可能從___________單一熱源吸收熱量并把它全部用來___________做功,而不引起其他變化.(按照機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性來表述)
熱力學(xué)第二定律的這兩種表述是等價(jià)的.熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性.

3.“水往低處流”是一個(gè)自發(fā)過程,在無外界影響時(shí),它的逆過程可否實(shí)現(xiàn)?你由這一自然現(xiàn)象受到什么啟發(fā)?
提示:不能實(shí)現(xiàn).自然界中出現(xiàn)的自發(fā)過程一般都是不可逆的.
四、熱力學(xué)第二定律的微觀實(shí)質(zhì)
1.做功是與分子群體的___________有序運(yùn)動(dòng)聯(lián)系在一起的,內(nèi)能是和分子的___________無序運(yùn)動(dòng)聯(lián)系在一起的.機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程,從微觀上來說,是大量分子的___________有序運(yùn)動(dòng)朝___________無序運(yùn)動(dòng)的方向轉(zhuǎn)換的過程,其相反方向的過程是大量分子從___________無序運(yùn)動(dòng)朝___________有序運(yùn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)換的過程.
2.熱傳導(dǎo)過程是使物體內(nèi)部分子的熱運(yùn)動(dòng)由比較___________有序的狀態(tài)向___________無序的狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程.
3.熱力學(xué)第二定律的微觀實(shí)質(zhì):與熱現(xiàn)象有關(guān)的自發(fā)的宏觀過程,總是朝著分子熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)___________無序性增加的方向進(jìn)行的.
五、熵
意義:描述物體的無序程度,物體內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)無序程度越高,物體的熵就越大.

4.隨著科技的不斷發(fā)展,假如能夠使熱機(jī)沒有漏氣沒有摩擦也沒有機(jī)體熱量損失,是不是能夠使熱機(jī)效率達(dá)100%?
提示:不能,原因是熱機(jī)的工作物質(zhì)吸收的熱量不能全部用來做功,如汽車尾氣會(huì)帶走一部分熱量.

對熱力學(xué)第二定律的理解
1.克勞修斯表述指明熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性,不需要借助外界提供能量的幫助,其物理本質(zhì)是揭示了熱傳遞過程是不可逆的.
2.開爾文表述中的“單一熱源”指溫度恒定且均勻的熱源.“不引起其他變化”是指唯一效果是熱量全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣Χ饨缂跋到y(tǒng)都不發(fā)生任何變化.其物理實(shí)質(zhì)揭示了熱變功過程是不逆的.
3.熱力學(xué)第二定律的每一種表述都揭示了大量分子參與的宏觀過程的方向性,進(jìn)而使人們認(rèn)識到自然界中一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性,都是不可逆的.