物理课件（人教版选修3-3）第十章第4节热力学第二定律.pptVIP

金品质?高追求 我们让你更放心 ！ ◆物理?选修3-3?(配人教版)◆ 金品质?高追求 我们让你更放心！ ◆物理?选修3-3?(配人教版)◆ 返回 热力学第二定律的建立 热力学第二定律是在热力学第一定律建立后不久建立起来的，它的建立与19世纪20年代卡诺对于热机的研究有着密切的关系．卡诺在探索提高热机效率的研究工作中，抓住了热机的本质，撇开了各种次要因素，抽象出一个仅仅工作于一个高温热源和一个低温热源(冷源)间的理想热机(卡诺热机)．他把这样一个热机比拟为水轮机：“我们可以足够确切地把热的动力比之于瀑布……瀑布的动力取决于液体的高度和液体的量；而热的动力同样取决于所用热质的量以及热质的‘下落高度’，即交换热质的两物体之间的温度差．”卡诺所处的时代正是热质说占统治地位的时代，卡诺的这段话也是热质说的反映．现在看起来当然是不对的，但是他得到的结论却是正确的：“单独提供热不足以给出推动力，还必须要冷．没有冷，热将是无用的．”他已经接触到了热力学第二定律的边缘． 英国物理学家开尔文在研究卡诺和焦耳的工作时，发现了某种不和谐：按照能量守恒定律，热和功应该是等价的，可是按照卡诺的理论，热和功并不是完全相同的，因为功可以完全变成热而不需要任何条件，而热产生功却必须伴随有热向冷的耗散．他在1849年的一篇论文中说：“热的理论需要进行认真改革，必须寻找新的实验事实．”同时代的克劳修斯也认真研究了这些问题，他敏锐地看到不和谐存在于卡诺理论的内部．他指出卡诺理论中关于热产生功必须伴随着热向冷的传递的结论是正确的，而热的量(即热质)不发生变化则是不对的．克劳修斯在1850年发表的论文中提出，在热的理论中，除了能量守恒定律以外，还必须补充另外一条基本定律：“没有某种动力的消耗或其他变化，不可能使热从低温转移到高温．”这条定律后来被称作热力学第二定律．克劳修斯 的表述在现代教科书中一般表述为：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化． 第二年(1851年)开尔文提出了热力学第二定律的另一种表述方式，开尔文的表述在现代教科书中一般表述为：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变成有用功而不产生其他影响． 克劳修斯和开尔文关于热力学第二定律的表述是完全等价的，他们都是指明了自然界宏观过程的方向性，或不可逆性．它们都是关于自然界涉及热现象的宏观过程的进行方向的规律． 1．一切与热现象有关的宏观自然过程都是_____的，即宏观自然过程具有________，在物理学中，反映宏观自然过程的____________的定律就是热力学第二定律． 2．德国物理学家克劳修斯在1850年提出：________.这就是热力学第二定律的克劳修斯表述，阐述的是________的方向性． 3．开尔文于1851年提出了热力学第二定律的另一种表述，即开尔文表述：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．开尔文表述阐述了________的方向性，即通过做功，机械能可以________转化为内能，而内能无法________转化成机械能． 答案：1．不可逆　方向性　方向性 2．热量不能自发地从低温物体传到高温物体　热传导 3．机械能与内能转化过程　全部　全部 4．热力学第二定律的上述两种表述是________等价的，可以从一种表述推导出另一种表述，对任何一类宏观自然过程________的说明，都可以作为热力学第二定律的表述． 5．热力学第二定律的每一种表述都揭示了大量分子参与宏观过程________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________性． 热力学第二定律是在提高热机效率的生产实践中发现的，但它对实践的指导意义却不限于热机．它与热力学第一定律一起，构成了热力学的主要理论基础．除用于热学研究外，其他如在化学反应中，研究化学能与其他形式能的转化及各种化学过程进行的条件和方向等都有着重要的指导意义． 4．完全　进行方向 5．方向　方向 热传导的方向性 1．两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，结果使高温物体的温度降低，低温物体的温度升高． 注： “自发地”过程就是不受外来干扰进行的自然过程． 2．热现象中的方向性． (1)热传导具有方向性：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，而低温物体不可能自发地将热量传给高温物体，要实现低温物体向高温物体传递热量，必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化． (2)气体的扩散现象具有方向性：两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，决不会自发地分开，成