第四部分熱力學(xué)第二定律教學(xué)ppt課件

1、第四節(jié)第四節(jié) 熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律一一. 思索思索 在地球上海水儲存量非常豐富,假設(shè)知海水總質(zhì)量約達(dá)1.41018噸，當(dāng)它的溫度降低0.1 時(shí) ，放出多少熱量？v又假設(shè)某個(gè)核電站為又假設(shè)某個(gè)核電站為100萬萬kw，那么這些熱量相當(dāng)于多少個(gè)，那么這些熱量相當(dāng)于多少個(gè)這樣的電站一年的發(fā)電量這樣的電站一年的發(fā)電量Q=Cm t= 4.2 103 1.41018 0.1 =5.8 1023J 核電站一年的發(fā)電量核電站一年的發(fā)電量分析：海水釋放的熱量分析：海水釋放的熱量Q=Pt= 106 103365 24 3600= 3.15 1016J等量的核電站個(gè)數(shù)等量的核電站個(gè)數(shù)n=Q/Q=( 5.810

2、23J) / (3.15 1016J)=1.8 107=1800萬萬二.導(dǎo)入既然海水能釋放出這么多的能量，為什么人既然海水能釋放出這么多的能量，為什么人們?nèi)缃癫蝗パ杏懤媚?？是技術(shù)的要素還是們?nèi)缃癫蝗パ杏懤媚兀渴羌夹g(shù)的要素還是其他？這節(jié)課我們來回答這個(gè)問題。由于涉其他？這節(jié)課我們來回答這個(gè)問題。由于涉及了物理學(xué)的一個(gè)根本定律及了物理學(xué)的一個(gè)根本定律熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律v1實(shí)例實(shí)例-熱傳導(dǎo)：熱量會自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，熱傳導(dǎo)：熱量會自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，從而使低溫物體升溫，高溫物體溫度降低。從而使低溫物體升溫，高溫物體溫度降低。問題：電冰箱任務(wù)時(shí)為什么能將冰箱內(nèi)問題：電

3、冰箱任務(wù)時(shí)為什么能將冰箱內(nèi)(溫度較低溫度較低)的熱量，傳給的熱量，傳給外界空氣外界空氣(溫度較高溫度較高)？沒有任何外界的沒有任何外界的影響或協(xié)助影響或協(xié)助第一種表述：不能夠使熱量從低溫物體傳到高溫物體，而不第一種表述：不能夠使熱量從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化引起其他變化 是由于電冰箱耗費(fèi)了電能，是由于電冰箱耗費(fèi)了電能，對制冷系統(tǒng)做了功對制冷系統(tǒng)做了功熱傳導(dǎo)具有方向性熱傳導(dǎo)具有方向性2. 實(shí)例實(shí)例2-機(jī)械能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化機(jī)械能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化背景問題：一物體以一定的速度在粗糙的程度面上行駛，背景問題：一物體以一定的速度在粗糙的程度面上行駛，最終停下來，那么在此過程中：最終停下來，那么在此

4、過程中：a.能量能否守恒？能量能否守恒？b. 減少減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為什么能？的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為什么能？c. 轉(zhuǎn)化過程是全部轉(zhuǎn)化嗎？轉(zhuǎn)化過程是全部轉(zhuǎn)化嗎？機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使物體和地面溫度升高，使物體和地面溫度升高，能量守恒能量守恒 新的想象：發(fā)明一種熱機(jī)，用他把物體與地面摩擦產(chǎn)生的熱量新的想象：發(fā)明一種熱機(jī)，用他把物體與地面摩擦產(chǎn)生的熱量都吸收過來。并對物體做功，將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為動能。使因摩都吸收過來。并對物體做功，將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為動能。使因摩擦而停頓的物體在地面上重新動起來，而不引起其他變化擦而停頓的物體在地面上重新動起來，而不引起其他變化 一種把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能一種把

5、內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的安裝，如內(nèi)燃機(jī)、汽油的安裝，如內(nèi)燃機(jī)、汽油機(jī)等機(jī)等內(nèi)燃機(jī)原理：假設(shè)氣缸中的氣體得到燃料熄滅時(shí)產(chǎn)生的熱內(nèi)燃機(jī)原理：假設(shè)氣缸中的氣體得到燃料熄滅時(shí)產(chǎn)生的熱量量Q1，推進(jìn)活塞做功，推進(jìn)活塞做功W，然后排出廢氣，同時(shí)把熱量，然后排出廢氣，同時(shí)把熱量Q2分發(fā)到大氣中，有能量守恒有分發(fā)到大氣中，有能量守恒有Q1=W+ Q2。效率：效率：=W/ Q11第二種表述：不能夠從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做第二種表述：不能夠從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化功，而不引起其他變化 意義：表示機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性雖然機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械

6、能，同時(shí)不引起其他變化 3.第二類永動機(jī)第二類永動機(jī)概念：人們把想象中可以從單一熱源吸收熱量，全部概念：人們把想象中可以從單一熱源吸收熱量，全部用來做功而不引起其他變化的熱機(jī)用來做功而不引起其他變化的熱機(jī)=100%結(jié)論：第二類永動機(jī)不能夠制成結(jié)論：第二類永動機(jī)不能夠制成 v4.對熱力學(xué)第二定律的自我了解：一切的熱運(yùn)動都對熱力學(xué)第二定律的自我了解：一切的熱運(yùn)動都具有方向性，只能自發(fā)的從某一形狀變成另一形狀，具有方向性，只能自發(fā)的從某一形狀變成另一形狀，而不能逆向而行而不能逆向而行方向性方向性自發(fā)自發(fā)例例.氣體的分散景象氣體的分散景象例例.能量耗散：無法把流散的內(nèi)能重新搜集起來加能量耗散：無法把流

7、散的內(nèi)能重新搜集起來加以利用的景象以利用的景象5、例題分析：、例題分析：例例1根據(jù)熱力學(xué)第二定律，以下判別正確的選項(xiàng)是根據(jù)熱力學(xué)第二定律，以下判別正確的選項(xiàng)是A. 電流的能不能夠全部變?yōu)閮?nèi)能電流的能不能夠全部變?yōu)閮?nèi)能B在火力發(fā)電機(jī)中，燃?xì)獾膬?nèi)能不能夠全部變?yōu)殡娔茉诨鹆Πl(fā)電機(jī)中，燃?xì)獾膬?nèi)能不能夠全部變?yōu)殡娔蹸熱機(jī)中，燃?xì)鈨?nèi)能不能夠全部變?yōu)闄C(jī)械能熱機(jī)中，燃?xì)鈨?nèi)能不能夠全部變?yōu)闄C(jī)械能D在熱傳導(dǎo)中，熱量不能夠自發(fā)地從低溫物體傳送給高溫度在熱傳導(dǎo)中，熱量不能夠自發(fā)地從低溫物體傳送給高溫度物體物體 例例2第二類永動機(jī)不可以制成，是由于第二類永動機(jī)不可以制成，是由于 A. 違背了能量的守恒定律違背了能量的守

8、恒定律 B熱量總是從高溫物體傳送到低溫物體熱量總是從高溫物體傳送到低溫物體 C機(jī)械能不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能機(jī)械能不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能 D內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，同時(shí)不引起其他變化內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，同時(shí)不引起其他變化例例3試對熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律做一試對熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律做一簡單的評析簡單的評析解析解析熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律是構(gòu)成熱力熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律是構(gòu)成熱力學(xué)知識的實(shí)際根底學(xué)知識的實(shí)際根底:前者對自然過程沒有任何限制，只指出在任何熱前者對自然過程沒有任何限制，只指出在任何熱力學(xué)過程中能量不會有任何添加或損失，反映的力學(xué)過程中能量不會有任何添加或損

9、失，反映的是物體內(nèi)能的變化與熱量、做功的定量關(guān)系；是物體內(nèi)能的變化與熱量、做功的定量關(guān)系；后者那么是處理哪些過程可以自發(fā)地發(fā)生，哪些后者那么是處理哪些過程可以自發(fā)地發(fā)生，哪些過程必需借助于外界條件才干進(jìn)展。過程必需借助于外界條件才干進(jìn)展。6.熱力學(xué)第三定律熱力學(xué)第三定律 ：v熱力學(xué)溫度：單位熱力學(xué)溫度：單位-開爾文開爾文k溫標(biāo)換算：溫標(biāo)換算：1 =1+273K特點(diǎn)特點(diǎn)1. t= T特點(diǎn)特點(diǎn)2. 絕對零度達(dá)不到絕對零度達(dá)不到7、 穩(wěn)定練習(xí)穩(wěn)定練習(xí)v1.以下哪些物理過程具有方向性vA. 熱傳導(dǎo)過程vB機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程vC氣體的分散過程vD氣體向真空中膨脹的過程。 3.能量耗散是從能量耗散是從

10、_角度反映出自然界角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性中的宏觀過程具有方向性2.熱機(jī)是一種熱機(jī)是一種_的安的安裝，熱機(jī)做的功和它從熱源吸收熱量的比值叫裝，熱機(jī)做的功和它從熱源吸收熱量的比值叫做熱機(jī)的做熱機(jī)的_把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能效率效率熱景象熱景象4.熱力學(xué)第二定律使人們認(rèn)識到，自然界中進(jìn)展的涉及_景象的宏觀過程都具有_性，例如機(jī)械能可以_轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能_全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而不引起其他變化熱熱方向方向全部全部不能不能 第二類永動機(jī)不能夠制成的緣由是由于機(jī)械能和內(nèi)第二類永動機(jī)不能夠制成的緣由是由于機(jī)械能和內(nèi) 能轉(zhuǎn)化過程具有方向性，雖然機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化能轉(zhuǎn)化過程具有方向性，

11、雖然機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化 為內(nèi)能，但內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而不引為內(nèi)能，但內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而不引 起其他變化。起其他變化。5.什么是第二類永動機(jī)什么是第二類永動機(jī)?為什么第二類永動機(jī)不為什么第二類永動機(jī)不能夠呵斥能夠呵斥?答：可以從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做答：可以從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化的熱機(jī)稱為第二類永動機(jī)。功，而不引起其他變化的熱機(jī)稱為第二類永動機(jī)。6.試述熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的區(qū)別與聯(lián)試述熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的區(qū)別與聯(lián)絡(luò)絡(luò)解答：熱力學(xué)第一定律指出了在任何熱力學(xué)過程中，解答：熱力學(xué)第一定律指出了在任何熱力學(xué)過程中，能量不會有任何增減或損失，