3.3热力学第二定律课件-2021-2022学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第三册（共20张ppt）

(共20张PPT)
第三节 热力学第二定律
高二—粤教版—物理选择性必修3—第三单元
一、热传导的方向性
克劳修斯的表述：热量不能自动地从低温物体传递到高温物体。或者说，不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化。
一、热传导的方向性
二、机械能和内能转化过程的方向性
Q1
Q2
W
液态的氨
气态的氨
吸热
做功
第二类永动机
二、机械能和内能转化过程的方向性
Q1
Q2
W
开尔文的表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。
三、扩散的方向性
如图所示是两个相同的容器，容器A中装有气体，容器B是真空，打开阀门K，容器A中的气体会自发向容器B扩散，最后两个容器都充满压强相等的气体，这个过程被称为自由膨胀。
四、热力学第二定律
克劳修斯的表述：热量不能自动地从低温物体传递到高温物体。或者说，不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化。
开尔文的表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。
四、热力学第二定律
Q1
Q2
W
五、热力学第二定律
克劳修斯的表述：热量不能自动地从低温物体传递到高温物体。或者说，不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化。
开尔文的表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。
节约能源。
六、热力学第二定律的应用
例1：有人设想如图所示的装置(假设活塞与缸壁无摩擦)，并提出“理想气体可从单一热源吸热并进行等温膨胀，从而实现百分之百对外做功”。这引发了同学们的争论:有同学认为是可能实现的，有的同学则认为不可能。你赞同哪一种观点 为什么
六、热力学第二定律的应用
根据气体实验定律，如果气体进行等温膨胀，即气体温度不变，体积增大，则气体压强应减小，而从图中可知，该气体压强是恒定的。显然该气体是不可能进行等温膨胀的。事实上，该过程是一个等压膨胀的过程，气体压强不变，体积增大，温度升高，内能增大，气体吸收的热量不可能百分之百对外做功。
六、热力学第二定律的应用
例2：目前，市场上有一种叫“空气能热水器”的产品受到了大家的热捧，空气能热水器通过空气中的热量来揭高水温，其消耗的电能仅仅压缩机用来搬运空气所用的能量，据说其“热效率可达300%以上"。"热效率可达300%以上”的说法是否属实？
Q1
Q2
W
答：热机从高温热源吸收热量，一部分用来做功，一部分向低温热源放出热量，那么从做功效率的角度来讲，做功的部分小于吸收热量的部分，也就是内能没办法全部转化成机械能，也就是热机效率小于100%。
例3：下列说法正确的是(　　)
A.第二类永动机违背了能量守恒定律
B.第二类永动机违背了热力学第二定律
C.根据能量守恒定律，经过不断的技术改造，热机的效率有可能达到100%
D.电冰箱和空调机工作时，热量从低温热源传到高温热源，违背了热力学第二定律
答：第二类永动机没有违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律，A错误，B正确；热机的效率永远小于100%，因为要向低温热源散热，C错误；电冰箱和空调机工作时，是通过压缩机做功，来实现热量从低温热源到高温热源的传递，所以并没有违背热力学第二定律，D错误。
例4.(多选)根据热力学第二定律，下列判断正确的是(　　)
A.电能不可能全部变为内能
B.在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能
C.热机中，燃气内能不可能全部变为机械能
D.在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体
答：根据热力学第二定律可知，凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，电能可全部变为内能(由焦耳定律可知)，而内能不可能全部变成电能，而不产生其他影响。机械能可全部变为内能，而内能不可能全部变成机械能.在热传导中，热量只能自发地从高温物体传递给低温物体，而不能自发地从低温物体传递给高温物体。
课堂小结
热传递具有方向性
热力学第二定律克劳修斯的表述：不可能使热量
由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化。
内能和机械能转化过程具有方向性
热力学第二定律开尔文的表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。
热力学第二定律：两种表述是等价的。
热力学第二定律
1.“电冰箱和空调机工作时，热量从低温热源传到高温热源，违背了热力学第二定律”，这种说法是否正确？
答：电冰箱和空调机工作时，是通过压缩机做功，来实现热量从低温热源到高温热源的传递，所以并没有违背热力学第二定律，该说法错误。
热力学第二定律的完整表述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化。”
2.“热机中，燃气内能不可能全部变为机械能” 这种说法正确吗？
答：根据热力学第二定律可知，凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，机械能可全部变为内能，而内能不可能全部变成机械能。
Q1
Q2
W
3. 在一个密闭隔热的房间里，有一电冰箱正在工作，如果打开电冰箱的门，过一段时间后，房间的温度会如何变化？为什么？
答：冰箱只是把冰箱内的热量移到外面，但在绝热的密封舱中，冰箱门打开，整个房间内的热量应该是不变的，但是整个过程中还有电在做功，产生焦耳热，电能转化为内能，根据能量守恒可知室内温度升高了，这符合热力学第二定律，也就是热量从低温到高温不是自发进行，是要付出的代价。
4.“制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气中，而不引起其他变化”该说法是否正确？
答：热传递过程也具有方向性，热量能自发地从高温物体传给低温物体，但是热量要从低温物体传到高温物体，必然要引起其他变化(外界对系统做功)，故该说法错误。
5.“没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机是可以实现的”，这种说法是否正确？
Q1
Q2
W
答：热机如果要实现不断地将热能转化成机械能，实现不断循环地转化，那就要两个热源，一个高温、一个低温，所以没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机是可以不可能实现的。