物理人教版（2019）选择性必修第三册 3.4热力学第二定律（共20张PPT）

(共20张PPT)
青青园中葵，朝露待日晞。
阳春布德泽，万物生光辉。
常恐秋节至，焜黄华叶衰。
百川东到海，何时复西归？
少壮不努力，老大徒伤悲！
这个过程可逆吗？
3.4 热力学第二定律
一、热力学第二定律
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不会自发地分开而成为两种不同的气体.
3.机械能和内能的转化过程具有方向性：物体在水平面上运动,因摩擦而逐渐停止下来,但不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后在地面上重新运动起来.
4.气体向真空膨胀具有方向性：气体可以自发地向真空容器中膨胀,但不可能出现气体自发地从容器中流出而使容器变为真空.
无数事实告诉我们，凡是实际的过程，只要涉及热现象，都有特定的方向性。这些过程可以自发地朝某个方向进行，而相反的过程，即使不违背能量守恒定律，我们也从未见到它们会自发地进行。这就是说，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。
物体间的传热
气体的膨胀
扩散现象
有摩擦的机械运动
热现象
特定的方向
温度由高到低
体积由小到大
密度由密到疏
由功到热
克劳修斯
1.热力学第二定律的克劳修斯表述：
热量不能自发从低温物体传到高温物体。
①物体间传热过程的方向性
高温
低温
自发
②自发性：不需要第三者介入、也不会对任何第三者产生影响。
外界做功
外界环境发生变化
二、热力学第二定律的两种表述
低温
冰箱内的食品
高温
冰箱外的空气
自发
外界做功
向压缩机供电
停止供电
2. 热力学第二定律的开尔文表述：
不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。
①热机的效率无法达到100%，总会有损耗。
机械能
内能（热）
全部转化（自发）
对第三者有影响
②机械能与内能转化的方向性：
热机工作时的能流分配
热机工作时从高温热库吸收的热量Q，只有一部分用来做功W，另一部分传到低温热库。不可能把吸收的热量百分之百地转化为机械能。
热机能流图
例1 (多选)[2022·长沙一中月考] 关于热力学第二定律,下列说法正确的是(　 )
A.热量能够自发地从高温物体传到低温物体
B.不可能使热量从低温物体传向高温物体
C.从单一热源吸收热量,可以使之完全变成功
D.气体向真空自由膨胀的过程是不可逆过程
ACD
例2 [2020·全国卷Ⅱ] 下列关于能量转换过程的叙述,违背热力学第一定律的有　　　　,不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有　　　　.(填正确答案标号)
A.汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热
B.冷水倒入保温杯后,冷水和杯子的温度都变得更低
C.某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功,而不产生其他影响
D.冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内
C
B
1、热量不能自发地从低温物体传到高温物体.
热力学第二定律
1、按热传递的方向性来表述
2、是按机械能与内能转化过程的方向来表述.
两种表述的实质
2、不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响.
①两种表述是等价的
可以从一种表述导出另一种表述，两种表述都称为热力学第二定律。
②对任何一类宏观过程进行方向的说明，都可以作为热力学第二定律的表述。例如：气体向真空的自由膨胀是不可逆的。
3.第二类永动机：从单一热库吸收热量，全部用来做功而不引起其他变化的热机。
不违背能量守恒定律
违背热力学第二定律
4.热力学第三定律：绝对零度不能达到。
柴油机
汽缸
燃料产生的热量Q
输出机械功W
漏气热损
散热热损
摩擦热损
W< Q
变式 关于热力学第一定律和热力学第二定律,下列论述正确的是 (　 )
A.热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化,而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能,故这两条定律是相互矛盾的
B.内能可以全部转化为其他形式的能,只是会产生其他影响,故两条定律并不矛盾
C.两条定律都是有关能量转化的规律,它们不但不矛盾,而且没有本质区别
D.其实,能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律
B
1.能量在数量上虽然守恒，但其转移和转化却具有方向性。
2.分散在环境中的内能不管数量多么巨大，再也不能自动聚集起来驱动机器做功了。这样的转化过程叫作“能量耗散”。
3.能源，是指具有高品质的容易利用的储能物质，例如石油、天然气、煤等。
4.能量总量不会减少，但能源会逐步减少。
三、能源是有限的
例3 关于能量和能源,下列说法正确的是 (　 )
A.在能源利用的过程中,能量在数量上并未减少
B.由于自然界中总的能量守恒,所以不需要节约能源
C.能量耗散说明能量在转化过程中不断减少
D.人类在不断地开发和利用新能源,所以能量可以被创造
A
熵与熵增加原理
熵用来描述一个系统的无序程度.根据熵的含义,热力学系统处于非平衡态时的粒子热运动有一定的有序性,因此,其熵值较小;当其达到平衡态后,其粒子热运动的无序性达到极高程度,其熵值达到最大值.
从微观角度看,热力学第二定律是一个统计规律:对于不与外界进行物质和能量交换的一个孤立热力学系统而言,所发生的是由非平衡态向着平衡态的变化过程,因此,总是朝着熵增加的方向进行,或者说,一个孤立系统总的熵值总是不减少的,这就是熵增加原理,也就是热力学第二定律的另一种表述形式.
熵增加原理的适用对象是孤立系统,如果是非孤立系统,熵有可能减少.
示例　[2022·广东佛山一中期中] 下面关于熵的说法错误的是 ( 　)
A.熵是物体内分子运动无序程度的量度
B.在孤立系统中,一个自发的过程熵总是向减少的方向进行
C.热力学第二定律的微观实质是熵是增加的
D.熵值越大,代表系统分子运动越无序
B
或许你有更多的留恋，
但整个热学就这么结束了。