第四节 热力学第二定律预习导航情境导入课程目标 有人提出这样一种设想,发明一种热机,用它把物体与地面摩擦所产生的热量都吸收过来并对物体做功,将内能全部转化为动能,使因摩擦停止运动的物体在地面上重新运动起来,而不引起其他变化
这是一个非常诱人的设想,并且这种设想也不违背能量守恒定律,如果真能造出这样的热机,“能源问题”也就解决了
同学们想一下,这样的热机能制成吗
通过自然界中热传导的方向性等实例,初步了解热力学第二定律,知道热力学第二定律的两种不同表述及实质,能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移以及方向性问题
2.了解什么是第二类永动机,能用热力学第二定律解释第二类永动机不能制成的原因
一、热传导的方向性1.温度不同的两个物体接触时,热量会自发地从高温物体传给低温物体,但不会自发地从低温物体传给高温物体,这说明热传导的过程具有方向性
2.无数事实告诉我们,一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的
思考结合电冰箱的工作情况想一下,热传导的方向性是否说明“热量不能从低温物体传给高温物体”
这是因为热量能从低温物体传向高温物体,只不过不能自发进行,需要外界帮助罢了
二、热力学第二定律1.定义:在物理学中,反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律
2.表述(1)克劳修斯表述:热量不能自发地从低温物体传到高温物体
(该表述阐述的是热传递的方向性)(2)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
(该表述阐述的是机械能与内能转化的方向性)(3)其他表述:对任何一类宏观自然过程进行方向的说明,都可以作为热力学第二定律的表述
例如,热力学第二定律可以表述为:气体向真空的自由膨胀是不可逆的
三、热机和第二类永动机1.热机(1)热机工作的两个阶段:第一个阶段是燃烧燃料,把燃料中的化学能变成工作物质的内能
第二个阶段是工作