热力学第二定律ppt课件.ppt

第十章热力学定律,第4节 热力学第二定律,我们在初中学过，当物体温度升高时，就要吸收热量；当物体温度降低时，就要放出热量。而且热量公式Q=cmt，这里有一个有趣的问题：地球上有大量的海水,它的总质量约为1.41018 t,如果这些海水的温度降低0.1oC,将要放出多少焦耳的热量?海水的比热容为C=4.2103J/(kg),放出5.81023J的热量，这相当于1800万个核电站一年的发电量,一、整体感知,（一）温习回顾、架桥铺路,热量从温度高的物体自发地传给温度低的物体,“自发地”，指的是没有任何外界的影响或帮助。,有没有可能发生这样地现象，热量自发地从低温物体传给高温物体，使低温物体的温度越来越低，高温物体的温度越来越高？,一、整体感知,（二）提出问题,电冰箱内部的温度比外部低，为什么致冷系统还能够不断地把冰箱内的热量传给外界的空气？,这是因为电冰箱消耗了电能，对致冷系统做了功。一旦切断电源，电冰箱就不能把其内部的热量传给外界的空气了。相反，外界的热量会自发地传给电冰箱，使其温度逐渐升高。,一、整体感知,（二）提出问题,贮藏的食品,大气,电冰箱制冷系统,做功,热量不能自发地从低温物体传向高温物体,要将热量从低温物体传向高温物体，必须有外界的影响和帮助，就是要有外界对其做功才能完成,热传导的方向性：两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体；要实现相反过程，必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化。,一、整体感知,（三）得出结论,结论:热力学第二定律的一种表述:热量不能自发地从低温物体传到高温物体。这是热力学第二定律的克劳修斯表述。,热力学第二定律的克劳修斯表述实质上就是：热传递过程是不可逆的。,一、整体感知,（三）得出结论,思考讨论下列问题：,1.前面我们学习了第一类永动机，不能制成的原因是什么？,（违背了能量守恒）,2.热机是一种把什么能转化成什么能的装置？,(热机是一种把内能转化成机械能的装置),3.热机的效率能否达到100%？,(热机的效率不能达到100%),（四）交流互动、整合知识,以内燃机为例，气缸中的气体得到燃烧时产生的热量为Q1，推动活塞做工W，然后排出废气，同时把热量Q2散发到大气中，,由能量守恒定律可知：Q1=W+Q2,我们把热机做的功W和它从热源吸收的热量Q1的比值叫做热机的效率，用表示,=W/Q1,机械能和内能的转化过程具有方向性,机械能可以全部转化成内能，但内能却不能全部转化成机械能，同时不引起其他变化。,不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功,而不产生其他影响。,热力学第二定律的开尔文表述,（机械能与内能转化具有方向性）,二、主体探究启思悟理、把握规律,一、热力学第二定律理解中的几个问题1单一热库：指温度均匀并且恒定不变的系统若一系统各部分温度不相同或者温度不稳定，则构成机器的工作物质可以在不同温度的两部分之间工作，从而可以对外做功据报道，有些国家已在研究利用海水上下温度不同来发电,2其他影响：指除了从单一热库吸收的热量，以及所做的功以外的其他一切影响；或者除了从低温物体吸收热量、高温物体得到相同的热量外，其他一切影响和变化不是不能从单一热库吸收热量而对外做功，而是这样做的结果，一定伴随着其他变化或影响同样，也不是热量不能从低温物体传到高温物体，而是指不产生其他影响的自动热传递是不可能的3关于“不可能”：实际上热机或制冷机系统循环终了时，除了从单一热库吸收热量对外做功，以及热量从低温热库传到高温热库以外，过程所产生的其他一切影响，不论用任何曲折复杂的办法都不可能加以消除,二、主体探究启思悟理、把握规律,4两种表述是等价的如果克劳修斯表达不成立，则开尔文表述也不成立,二、主体探究启思悟理、把握规律,5热力学第二定律的实质 热力学第二定律的每一种描述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性,二、主体探究启思悟理、把握规律,二、热力学第一、第二定律的比较及两类永动机的比较1热力学第一定律与热力学第二定律的比较,二、主体探究启思悟理、把握规律,2.两类永动机的比较,二、主体探究启思悟理、把握规律,2、扩散现象有方向性,“气体向真空中绝热自由膨胀的过程是不可逆的”,三、迁移运用拓展迁移、学以致用,3、能量转化有方向性,功 热：可自动进行(如摩擦生热、焦耳实验),热 功：不可自动进行(焦耳实验中，不可能水温自动降低推动叶片而使重物升高),三、迁移运用拓展迁移、学以致用,