人教版選修熱力學(xué)第二定律ppt課件
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第十章《熱力學(xué)定律》,高中物理選修3-3,1,問題,熱力學(xué)第一定律告訴我們: 在一切熱力學(xué)過程中能量必須守恒。,,滿足能量守恒的過程是否都能實現(xiàn)呢?,22,思考與討論:P57,結(jié)論1. 熱量自動地由高溫物體向低溫物體傳遞的過程是不可逆的。,結(jié)論2. 擴散現(xiàn)象進行是有方向的,過程是不可逆的。,結(jié)論3. 功可以自動轉(zhuǎn)化為熱,但熱卻不能自動轉(zhuǎn)化為功。通過摩擦而使功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬倪^程是不可逆的。,結(jié)論4. 氣體膨脹(絕熱自由膨脹)的過程是不可逆的。,一.自然過程的方向,結(jié)論:無數(shù)事實告訴我們:凡是實際的過程,只要涉及熱現(xiàn)象,如熱傳遞、氣體的膨脹、擴散、有摩擦的機械運動??都有特定方向。也就是說,一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的。,3,克勞修斯表述指明熱傳導(dǎo)過程是不可逆的。,與之相應(yīng)的經(jīng)驗事實是,當(dāng)兩個不同溫度的物體相互接觸時,熱量將由高溫物體向低溫物體傳遞,而不可能自發(fā)地由低溫物體傳到高溫物體。如果借助制冷機,當(dāng)然可以把熱量由低溫傳遞到高溫,但要以外界作功為代價,也就是引起了其他變化。,(1)克勞修斯表述:熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體.,二.熱力學(xué)第二定律,44,電冰箱的內(nèi)部溫度比外部溫度低,為什么致冷系統(tǒng)還能不斷地把箱內(nèi)熱量傳給外界的空氣?,電冰箱工作時違反熱力學(xué)第二定律嗎?,55,,,,,,,,,因為電冰箱消耗了電能,對制冷系統(tǒng)做了功,一旦切斷電源,電冰箱就不能把其內(nèi)部的熱量傳給外界的空氣了.相反,外界的熱量會自發(fā)地傳給電冰箱,使其溫度逐漸升高.,貯藏的食品,大氣,電冰箱制冷系統(tǒng),,做功,66,熱傳導(dǎo)的過程是有方向性的,這個過程可以向一個方向自發(fā)地進行,但是向相反的方向卻不能自發(fā)地進行。 要實現(xiàn)相反方向的過程,必須借助外界的幫助,因而產(chǎn)生其它影響或引起其它變化。,熱傳導(dǎo)的方向性,7,,,,,,,①熱機:是一種把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置。(汽油機、柴油機、蒸汽輪機、噴氣發(fā)動機等),②原理:燃料燃燒產(chǎn)生熱量 Q1(高溫?zé)嵩矗剂现谢瘜W(xué)能 轉(zhuǎn)化為工作物質(zhì)的內(nèi)能。,推動活塞對外做功 W——工作物質(zhì)內(nèi)能變成機械能,排出廢氣向外界(低溫?zé)嵩矗┓艧?Q2,機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性的進一步討論,熱機能流圖,燃料產(chǎn)生的熱量Q,,輸出機械功W,漏氣熱損,散熱熱損,摩擦熱損,88,④效率:由能量守恒定律知道 Q1 = W +Q2 熱機的效率,,高溫?zé)釒?,低溫?zé)釒?Q1,Q2,,對外做功,W,熱機的效率小于100%,就不可能把從高溫?zé)嵩次盏臒崃咳哭D(zhuǎn)化為機械能,總有一部分熱量散發(fā)到冷凝器或大氣中。,機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性的進一步討論,③熱機工作時的能流分配,99,例如,利用熱機循環(huán),吸熱可對外作出功來.但實際熱機的循環(huán)除了熱變功外,還必定有一定的熱量從高溫?zé)嵩磦鹘o低溫?zé)嵩?,即產(chǎn)生了其它效果 熱全部變?yōu)楣Φ倪^程也是有的,如,理想氣體等溫膨脹。但在這一過程中除了氣體從單一熱源吸熱完全變?yōu)楣ν?,還引起了其它變化,即過程結(jié)束時,氣體的體積增大了。,(2)開爾文表述:不可能從單一熱源吸取熱量,使之完全變成有用的功而不產(chǎn)生其他影響。,二.熱力學(xué)第二定律,開爾文表述揭示機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化方向性——機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,而內(nèi)能無法全部用來做功以轉(zhuǎn)換成機械能,1010,定律的兩種表述,,,1111,1.兩種表述是等價的. 可以從一種表述導(dǎo)出另一種表述,兩種表述都稱為熱力學(xué)第二定律 2.對任何一類宏觀過程進行方向的說明,都可以作為熱力學(xué)第二定律的表述。 3.熱力學(xué)第二定律的意義 提示了有大量分子參與的宏觀過程的方向性,是獨立于熱力學(xué)第一定律的一個重要自然規(guī)律.,對熱力學(xué)第二定律的理解,1212,第二類永動機,任何物體都具有內(nèi)能,在地球上貯存量十分豐富的海水總質(zhì)量約達1.4×1018噸,它的溫度只要降低1℃,就能釋放相當(dāng)于1800萬個功率為100萬千瓦的核電站一年的發(fā)電量,足夠全世界使用4000年。而人類都不能利用這種“新能源”,其原因是什么? 是因為涉及物理學(xué)的一個基本定律——熱力學(xué)第二定律.,13,第二類永動機,1.第二類永動機:人們把想象中能夠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叫做第二類永動機。 2.第二類永動機不可能制成!表示機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性.盡管機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化成機械能,同時不引起其他變化. 3.第一類永動機和第二類永動機 它們都不可能制成,第一類永動機的設(shè)想違反了能量守恒定律;第二類永動機的設(shè)想雖不違反能量守恒定律,但違背了跟熱現(xiàn)象相聯(lián)系的宏觀自然過程具有方向性的規(guī)律(熱力學(xué)第二定律)。,熱力學(xué)第二定律的另一種表述就是:第二類永動機不可能制成。,14,小結(jié) :,熱力學(xué)第二定律有常見的兩種表述,提示了有大量分子參與的宏觀過程(即與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程)的方向性,第二類永動機不可能制成。,1515,例1.下列說法正確的是 ( ) A.在自然條件下,熱傳遞的過程是不可逆的 B.熱量不可能由高溫物體傳遞給低溫物體 C.氣體的擴散過程具有方向性 D.一切形式能量轉(zhuǎn)化都不具有方向性,AC,1616,例2.根據(jù)熱力學(xué)第二定律,可知下列說法中正確的是( ) A.不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功,而不引起其它變化 B.沒有冷凝器,只有單一的熱源,能將從單一熱源吸收的熱量全部用來做功,而不引起其它的變化的熱機是可實現(xiàn)的 C.致冷系統(tǒng)能將冰箱里的熱量傳給外界較高溫度的空氣中而不引起其它變化 D.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,AD,1717,例3.根據(jù)熱力學(xué)定律和分子動理論,可知下列說法中正確的是( ) A.我們可以利用高科技手段,將流散到周圍環(huán)境中的內(nèi)能重新收集起來加以利用而不引起其它變化 B.利用淺層海水和深層海水之間的溫度差制造一種熱機,將海水的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能,這在原理上是可行的 C.分子間的作用力總是隨分子間的距離增大而減小 D.溫度升高時,物體中每個分子的運動速率都將增大,B,1818,- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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