高二物理競賽熱力學(xué)第二定律課件

問題:能否制造效率等于100%的熱機(jī)?1.

開爾文說法

(1851年)或第二類永動機(jī)(=100%)是不可能造成的不可能從單一熱源吸取熱量，使它完全變?yōu)橛杏霉Χ灰鹌渌兓邷責(zé)嵩碩1低溫?zé)嵩碩2熱力學(xué)第二定律

討論:(1)將熱量全部變?yōu)楣κ强赡艿摹Ｈ绲葴嘏蛎洉r有Q=A，但這一定要引起其他的變化，如體積增大

(2)使其回到初始狀態(tài)的循環(huán)過程則要放熱(3)開爾文說法反映了功熱轉(zhuǎn)換的不可逆性熱量不能自動地從低溫物體傳向高溫物體低溫?zé)嵩碩2高溫?zé)嵩碩1克勞修斯說法(1850年)討論:(1)熱量從低溫物體傳向高溫物體是可能的，如制冷機(jī)，但不是自動的(2)克勞修斯說法反映了熱傳導(dǎo)過程的不可逆性

兩種說法本質(zhì)上的一致性反證法證明：設(shè)克勞修斯說法不成立,即熱量可以從低溫物體自動地傳給高溫物體T2T1T1T2T1T2T1T2

討論：熱力學(xué)第一定律說明了任何過程中能量守恒，主要從數(shù)量上說明功和熱量的等價性熱力學(xué)第二定律說明了并非任何能量守恒過程都能實(shí)現(xiàn)，即變化過程有方向性。從轉(zhuǎn)換能量的質(zhì)的差異來說明功和熱量的本質(zhì)區(qū)別，從而揭示普遍存在的一類不可逆過程。用熱力學(xué)第二定律證明絕熱線與等溫線不能相交于兩點(diǎn)A12QOVp等溫線絕熱線若圖上絕熱線與等溫線相交于兩點(diǎn)pV則可作一個由等溫膨脹和絕熱壓縮準(zhǔn)靜態(tài)過程組成的循環(huán)過程。1

系統(tǒng)只從單一熱源（等溫過程中接觸的恒定熱源）吸熱。

Q1

完成一個循環(huán)系統(tǒng)對外作的凈功為=，并一切恢復(fù)原狀。

AQ1

這違背熱力學(xué)第二定律的開爾文表述，故絕熱線與等溫線不能相交于兩點(diǎn)。4、第二定律的實(shí)質(zhì)熱力學(xué)第二定律可有多種表述，這些表述都是等價的。

這些表述尚未揭示出第二定律的實(shí)質(zhì)。

第二定律的實(shí)質(zhì)是：一切與熱相聯(lián)系的自然現(xiàn)象中它們自發(fā)地實(shí)現(xiàn)的過程都是不可逆的。一些近平衡的非平衡態(tài)過程(瀉流、熱傳導(dǎo)、黏性、擴(kuò)散以及大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)過程)都是不可逆的；

“今天的你我怎能重復(fù)昨天的故事!”

(1)功熱轉(zhuǎn)換是不可逆的功可以自動地轉(zhuǎn)變?yōu)闊?，熱不能自動地轉(zhuǎn)變?yōu)楣?2)熱傳導(dǎo)是不可逆的熱量從高溫物體傳向低溫物體的過程是不可逆的(3)氣體自由膨脹是不可逆的(4)生命過程是不可逆的實(shí)際過程都是不可逆過程摩擦生熱,但熱不能引起滑動的功.

冬天烤火

不可逆緣由功熱轉(zhuǎn)換：存在摩擦耗散熱傳導(dǎo)：熱學(xué)不平衡氣體自由膨脹：力學(xué)不平衡生命過程：復(fù)雜的不平衡過程無摩擦的準(zhǔn)靜態(tài)過程是可逆的

有關(guān)熱現(xiàn)象的實(shí)際宏觀過程和非準(zhǔn)靜態(tài)過程都是不可逆過程。違背熱力學(xué)第一定律的過程都不可能發(fā)生。不違背熱力學(xué)第一定律的過程不一定都可以發(fā)生。

定理1：工作在相同的高低溫?zé)嵩粗g的所有可逆熱機(jī)，不論用何種工質(zhì)，效率都相等，為證明：T