3.4熱力學(xué)第二定律第二章熱力學(xué)定律目錄CONTENTS熱力學(xué)第二定律01熵與熵增加原理能源是有限的03021.符合能量守恒定律的宏觀過程都能自發(fā)地進(jìn)行嗎？2.你是否可以舉例證明你的觀點(diǎn)？融化的冰糕，是否可以在同溫下是否可以重新凝固？撒了氣的氣球，是否可以自發(fā)的把散掉的氣體重新收集起來？思考與討論:在物理學(xué)中，反映宏觀自然過程的方向性的定律就是熱力學(xué)第二定律。共同特征：

無數(shù)事實(shí)告訴我們，凡是實(shí)際的過程，只要涉及熱現(xiàn)象，都有特定的方向性。這些過程可以自發(fā)地朝某個方向進(jìn)行，而相反的過程，即使不違背能量守恒定律，我們也從未見到它們會自發(fā)地進(jìn)行。這就是說，一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的。熱力學(xué)第二定律011．熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。一、熱力學(xué)第二定律（1）在不引起其它的變化的條件下，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。（2）熱量可以從低溫物體傳到高溫物體上，但會引起其它變化，比如冷機(jī)做功。（3）克勞修斯表述闡述的是熱傳遞的方向性。2.詮釋：（RudolfJuliusEmanuelClausius，1822年1月2日－1888年8月24日）

電冰箱通電后箱內(nèi)溫度低于箱外溫度，并且還會繼續(xù)降溫，直至達(dá)到設(shè)定的溫度。顯然這是熱量從低溫物體傳遞到了高溫物體。這一現(xiàn)象是否違背熱力學(xué)第二定律呢？思考與討論：一、熱力學(xué)第二定律第一個階段是燃燒燃料，把燃料中的化學(xué)能變成工作物質(zhì)的內(nèi)能；第二個階段是工作物質(zhì)對外做功，把自己的內(nèi)能變成機(jī)械能。熱機(jī)工作的兩個階段：

一、熱力學(xué)第二定律3．熱力學(xué)第二定律的開爾文表述：不可能從單一熱庫吸收，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響。（1）不僅要從一個熱庫吸熱，而且一定會向另一個熱庫放熱。（2）機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，但這個過程是不可逆的。（3）開爾文表述闡述了機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性。4.詮釋：開爾文一、熱力學(xué)第二定律5．熱力學(xué)第二定律的兩種表述是等價的。一、熱力學(xué)第二定律第一類永動機(jī)第二類永動機(jī)設(shè)計(jì)要求不可能原因不消耗任何能量，可以不斷地做功（或給予很少的能量啟動后，能夠永遠(yuǎn)運(yùn)動）將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而不引起其他變化違背能量轉(zhuǎn)化與守恒定律違背熱力學(xué)第二定律思考與討論：

在水平地面上滾動的足球，摩擦力做負(fù)功，其動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，最終停了下來，同時產(chǎn)生的熱量散失在周圍的環(huán)境中。會不會有這樣的現(xiàn)象∶靜止在水平地面上的足球和地面、周圍的空氣自發(fā)地降低溫度釋放內(nèi)能，并將釋放出的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為足球的動能，讓足球又滾動起來?能源是有限的02二、能源是有限的能量在數(shù)量上雖然守恒，但其轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化卻具有方向性。在各種各樣的活動中，機(jī)械能、電能、光能、聲能、化學(xué)能、核能、生物能……最終都轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，流散到周圍的環(huán)境中。根據(jù)熱力學(xué)第二定律，分散在環(huán)境中的內(nèi)能不管數(shù)量多么巨大，它也只不過能使地球、大氣稍稍變暖一點(diǎn)，卻再也不能自動聚集起來驅(qū)動機(jī)器做功了。這樣的轉(zhuǎn)化過程叫作“能量耗散”。能源的使用過程中雖然能的總量保持守恒，但能量的品質(zhì)下降了。雖然能量總量不會減少，但能源會逐步減少，因此能源是有限的資源。熵與熵增加原理03三、熵與熵增加原理自然界的很多過程是不可逆的

例如，一個容器被隔板均分為A、B兩部分，一定量的氣體處于容器A中，而B為真空。抽取隔板K，A中的氣體就會擴(kuò)散到B中，最后整個容器的A、B兩部分都均勻地分布了這種氣體。這個過程顯然是不可逆的。1850年，克勞修斯首次提出熵的概念，熵可用來表達(dá)一個系統(tǒng)的無序程度，系統(tǒng)從有序向無序的發(fā)展過程中熵在增加。在物理學(xué)中，不與外界進(jìn)行物質(zhì)和能量交換的系統(tǒng)叫作孤立系統(tǒng)。在自發(fā)過程中，系統(tǒng)總是自發(fā)地向無序方向發(fā)展，即一個孤立系統(tǒng)的熵值總是不減少的，這就是熵增加原理。課堂練習(xí)04例3：根據(jù)熱力學(xué)第二定律判斷，下列說法正確的是（

C）A.功可以全部轉(zhuǎn)化為熱，但熱不能全部轉(zhuǎn)化為功B.熱可以從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體C.氣體向真空的自由膨脹是不可逆的D.隨著技術(shù)的進(jìn)步，熱機(jī)的效率可以達(dá)到100%例4：關(guān)于熱力學(xué)定律,下列說法正確的是(

A

)A.功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶?shí)際宏觀過程是不可逆過程B.對某物體做功,必定會使該物體的內(nèi)能增加C.不可能從單一熱源吸收熱量,使之完全變?yōu)楣.不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體例5：下列關(guān)于能量耗散的說法,正確的是(

BCD

)A.能量耗散使能的總量減少,違背了能量守恒定律B.能量耗散是指散失在環(huán)境中的內(nèi)能很難收集起來被人類利用C.機(jī)械能向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化是能夠全額發(fā)生的D.能量耗散導(dǎo)致能量品質(zhì)降低了

課堂小結(jié)一、能量守恒定律：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。二、熱力學(xué)第二定律：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。2、開爾文表述：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全