10.4热力学第二定律 25张PPT

热力学第一定律题目
4.(多选)一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其V－T图象如图所示。下列说法正确的有(　　)
A.A→B的过程中，气体对外界做功
B.A→B的过程中，气体放出热量
C.B→C的过程中，气体压强不变
D.A→B→C的过程中，气体内能增加
BC
热力学第一定律题目
[针对训练3] (多选)如图所示，a、b、c、d表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ad平行于横坐标轴，dc平行于纵坐标轴，ab的延长线过原点，以下说法正确的是(　　 )
A.从状态d到c，气体不吸热也不放热
B.从状态c到b，气体放热
C.从状态a到d，气体对外做功
D.从状态b到a，气体吸热
BCD
热力学第一定律题目
13.如图所示，横截面积S＝10 cm2的活塞，将一定质量的理想气体封闭在竖直放置的圆柱形导热汽缸内，开始活塞与汽缸底部距离H＝30 cm。在活塞上放一重物，待整个系统稳定后。测得活塞与汽缸底部距离变为h＝25 cm。已知外界大气压强始终为p0＝1×105Pa，不计活塞质量及其与汽缸之间的摩擦，取g＝10 m/s2。求：
(1)所放重物的质量；
(2)在此过程中被封闭气体与外界交换的热量。
热力学第二定律
热力学第二定律
问题1：把刚煮好的热鸡蛋放在冷水中，过一会几，鸡蛋的温度降低，水的温度什高，最后水和鸡蛋的温度相同。是否可能发生这样的現象:原来温度相同的水和鸡蛋过一会儿水的温度自发的降低而鸡蛋温度自发上升，生蛋变成熟蛋？
结论1.
热量自发地由高温物体向低温物体传递的过程是不可逆的。
热力学第二定律
问题2：一滴墨水滴进一杯清水中，不久整杯水都均匀与地变黑了。有没有这样的逆过程”:这杯均匀墨水中的小碳粒又自发地聚集在一起，成为一滴墨水，而其余部分又成了清水?
结论2.
扩散现象进行是有方向的,过程是不可逆的。
热力学第二定律
问题3：在平地上滚动的足球克服摩擦力做功，其动能转化为内能，最终停了下来，同时足球、地面及周圆空气的温度略有上升。会不会有这样的现象:静止的足球和地面周国的空气自发地降低温度释内能，并将释数出的内能全部转化为动能，让足球又滚动起来?
结论3.
功可以自动转化为热，但热却不能自动转化为功。通过摩擦而使功转变为热的过程是不可逆的。
热力学第二定律
问题4：装着压缩气体的钢瓶，打开阀门后会听到“赤一声，气体到外面。会不会有这样的现象：外面的气体自发地进入钢瓶，是瓶内的压强变大？
结论4.
气体膨胀(绝热自由膨胀)的过程是不可逆的。
热力学第二定律
问题1：把刚煮好的热鸡蛋放在冷水中，过一会几，鸡蛋的温度降低，水的温度什高，最后水和鸡蛋的温度相同。是否可能发生这样的現象:原来温度相同的水和鸡蛋过一会儿水的温度自发的降低而鸡蛋温度自发上升，生蛋变成熟蛋？
结论1.
热量自发地由高温物体向低温物体传递的过程是不可逆的。
结论：无数事实告诉我们：凡是实际的过程，只要涉及热现象，如热传递、气体的膨胀、扩散、有摩擦的机械运动??都有特定方向。也就是说，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。
热力学第二定律
它们违背能量守恒定律了吗？
热力学第二定律
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
都有特定的方向
温度由高到低
体积由小到大
由密到疏
由功到热
并不是所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真的发生。
热力学第二定律：反映宏观自然过程的方向性的定律.
克劳修斯表述
热力学第二定律的一种表述：
热量不能自发地从低温物体传到高温物体.
克劳修斯表述：
“自发地”，指的是没有任何外界的影响或帮助。
克劳修斯表述
电冰箱的内部温度比外部温度低，为什么致冷系统还能不断地把箱内热量传给外界的空气？
电冰箱工作时违反热力学第二定律吗？
开尔文表述：
热机：是一种把内能转化为机械能的装置。(汽油机、柴油机、蒸汽轮机、喷气发动机等）
效率：由能量守恒定律知道 Q1 = W +Q2
热机的效率：
高温热库
低温热库
Q1
Q2
对外做功
热机
W
热机的效率小于100%，就不可能把从高温热源吸收的热量全部转化为机械能，总有一部分热量散发到冷凝器或大气中。
热机工作时的能量分配
开尔文表述：
热力学第二定律的另一种表述：
不可能从单一热源吸取热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。
开尔文表述：
开尔文表述：
例如，利用热机循环，吸热可对外作出功来．但实际热机的循环除了热变功外，还必定有一定的热量从高温热源传给低温热源，即产生了其它效果。
一、热力学第二定律的一种表述
热量不能自发地从低温物体传到高温物体.
克劳修斯表述：
二、热力学第二定律的另一种表述
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：
(按照热传递的方向性来表述的)
（按照机械能与内能转化的方向性来表述的）
热力学第二定律
例题
思考与讨论
有可能制成第二类永动机吗？
地球上海水的总质量达1，4×102kg。如果制造一种机器，把这些海水的温度降低1℃，放出的热量就达9×10“kW-h，足够全世界使用4000年。这个设想不违背能量守恒定律，但是不能实现，所以这类机器叫做第二类永动机。前面学到的，违背能量守恒定律的永动机，叫做第一类永动机。
学过热力学第二定律之后，你能说出为什么不能制成第二类永动机吗?
例1.如图所示文艺复兴时期意大利的达·芬奇造了一个永动机装置。他设计时认为，右边的重球比左边的重球离轮心更远些，在两边不均衡的作用下会使轮子沿箭头方向转动不息 ( )
A．这是第一类永动机
B．这是第二类永动机
C．它不可能成功，因为违反能的转化及守恒定律
D．它不可能成功，因为违反热力学第二定律
AC
例2.下列说法正确的是 ( )
A．在自然条件下，热传递的过程是不可逆的
B．热量不可能由高温物体传递给低温物体
C．气体的扩散过程具有方向性
D．一切形式能量转化都不具有方向性
AC
例3.下列说法中可行的是 ( )
① 将地球上所有海水的温度降低0.1℃，以放出大量内能供人类使用
② 制造一种机器，把物体与地面摩擦所产生的热量全部收集起来再全部加以使用
③ 建造一只可以从海洋中提取热量的船，把热量转化为机械能，驱动螺旋桨旋转
④ 制造一种效率为100％的热机
A.．①可行 B．①④可行 C．②④可行 D．①②③④都不可行
D
例4.根据热力学第二定律，可知下列说法中正确的是（ ）
A．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化
B．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，而不引起其它的变化的热机是可实现的
C．致冷系统能将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气中而不引起其它变化
D．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
AD
例5.关于第二类永动机，下列说法中正确的是 ( )
A．它既不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律
B．它既违反了热力学第一定律，也违反了热力学第二定律
C．它不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律
D．它只违反热力学第一定律，不违反热力学第二定律
C
例6.根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法中正确的是（ 　）
A．我们可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其它变化
B．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的
C．分子间的作用力总是随分子间的距离增大而减小
D．温度升高时，物体中每个分子的运动速率都将增大
B
例7.用两种不同的金属丝组成一个回路，触点1插在热水中，触点2插在冷水中，如图所示，电流表指针会发生偏转，这就是温差发电现象。下列有关温差发电现象的说法中，正确的是（ ）
A．该实验符合能量转化守恒定律，但违背了热力学第二定律
B．该实验中有部分内能转化为电路的电能
C．该实验中热水的温度降低，冷水的温度不变
D．该实验中热水的温度降低，冷水的温度升高
康铜丝
铜丝
BD