热力学第二定律-课件.pptx

1、思考与讨论思考与讨论无数事实告诉我们：凡是实际无数事实告诉我们：凡是实际的过程，只要涉及热现象，如热传递、的过程，只要涉及热现象，如热传递、气体的膨胀、扩散、有摩擦的机械运气体的膨胀、扩散、有摩擦的机械运动动都有特定方向。也就是说，都有特定方向。也就是说，一一切与热现象有关切与热现象有关的宏观自然过程都是的宏观自然过程都是不可逆的。不可逆的。4.热力学第二定律热力学第二定律 在物理学中，反映宏观自然过程在物理学中，反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律的方向性的定律就是热力学第二定律热力学第二定律的表述有热力学第二定律的表述有60-70种种 克劳修斯表述克劳修斯表述 开尔文表述开尔文

2、表述理解理解“自发：自发：”当两个物体接触时，不需要当两个物体接触时，不需要第三者第三者介介入、不会对任何第三者产生影响，热量就入、不会对任何第三者产生影响，热量就能从一个物体传递到另外一个物体。能从一个物体传递到另外一个物体。高温高温低温低温低温低温高温高温自发自发自发自发克劳修斯表述指明克劳修斯表述指明热传导热传导过程是过程是不可逆不可逆的。的。热量真的不能从低温物体传到高温物体吗？热量真的不能从低温物体传到高温物体吗？电冰箱和空调工作时违反热力学第二定律吗？电冰箱和空调工作时违反热力学第二定律吗？贮藏的食品贮藏的食品大气大气热量可以从低温物体传到高温物体但要热量可以从低温物体传到高温物体

3、但要产生其他影响产生其他影响。热机：是一种把热机：是一种把内能内能转化为转化为机械能机械能的装置。的装置。(汽油机、柴油机、汽油机、柴油机、蒸汽轮机、喷气发动机等）蒸汽轮机、喷气发动机等）原理：燃料燃烧产生热量原理：燃料燃烧产生热量 Q1（高温热源）（高温热源）燃料中化学能燃料中化学能 转化为工作物质的内能。转化为工作物质的内能。推动活塞对外做功推动活塞对外做功 W工作物质内能变成机械能工作物质内能变成机械能排出废气向外界（低温热源）放热排出废气向外界（低温热源）放热 Q2机械能与内能转化的方向性的讨论机械能与内能转化的方向性的讨论从能量转化的角度说明热机工作分成几个阶段从能量转化的角度说明热

4、机工作分成几个阶段机械能与内能转化的方向性的进一步讨论机械能与内能转化的方向性的进一步讨论热机能流图热机能流图输出机输出机械功械功W漏气热损漏气热损散热热损散热热损热机的效率热机的效率 永远永远100%1QW 高温热源高温热源低温热源低温热源Q1Q2对外做功对外做功热机热机W摩擦热损摩擦热损消除热损失，热机能将全部的内能转变成做功吗？消除热损失，热机能将全部的内能转变成做功吗？燃料产生燃料产生的热量的热量Q揭示机械能与内能转化方向性揭示机械能与内能转化方向性机械能可机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部转化成以全部转化为内能，而内能无法全部转化成机械能，而不产生其他影响机械能，而不产生其他影

5、响热库是指温度均匀且恒定不变的系统热库是指温度均匀且恒定不变的系统去掉低温热库不就能实现去掉低温热库不就能实现吸热全部转化为功了吗？吸热全部转化为功了吗？更深入的理解开尔文表述可以从单一热库吸收热量，使之完全变成功，但要产可以从单一热库吸收热量，使之完全变成功，但要产生其它影响生其它影响实例分析：一定质量的实例分析：一定质量的理想气体理想气体封闭在导热气缸封闭在导热气缸内内,气缸与恒温热源接触气缸与恒温热源接触,缸壁光滑且不漏气缸壁光滑且不漏气.气体气体做做等温膨胀等温膨胀缓慢地推动活塞对外做功，从单一热缓慢地推动活塞对外做功，从单一热源吸收的热量源吸收的热量Q等于对外做功等于对外做功W吗？这

6、一过程违吗？这一过程违反热力学第二定律吗？反热力学第二定律吗？不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其它影响产生其它影响气体的“体积和压强”发生了变化，这个“热机”能回到初始状态循环工作吗？热力学第二定律的其他表述气体向真空的自由膨胀是不可逆的。气体向真空的自由膨胀是不可逆的。还有许多其他的表述还有许多其他的表述热力学第二定律的本质热力学第二定律的本质有可能制成第二类永动机吗？有可能制成第二类永动机吗？在地球上的海水总质量达在地球上的海水总质量达1.41018吨，吨，如果制造一种机器，使海水的温度降低如果制造一种机器，使海水的温度降低1

7、，就能释放相当于就能释放相当于1800万个功率为万个功率为100万千瓦的万千瓦的核电站一年的发电量，足够全世界使用核电站一年的发电量，足够全世界使用4000年。把这类机器叫做第二类永动机。这一设年。把这类机器叫做第二类永动机。这一设想违背能量守恒定律吗？能制成第二类永动想违背能量守恒定律吗？能制成第二类永动机吗？机吗？热库是指温度均匀且恒定不变的系统热库是指温度均匀且恒定不变的系统利用表层海水与深层海水的温度不同进行发电的技术是在利用表层海水与深层海水的温度不同进行发电的技术是在1881年年9月，由法国生物月，由法国生物物理学家物理学家达松瓦尔达松瓦尔首先提出，首先提出，1926年年11月，法

8、国科学院建立第一个实验温差发电站。月，法国科学院建立第一个实验温差发电站。2012年年1月，中国在青岛建成了温差发电实验装置，使得中国成为第三个掌握海水月，中国在青岛建成了温差发电实验装置，使得中国成为第三个掌握海水温差能发电技术的国家。温差能发电技术的国家。原理是用温暖的表层海水加热沸点较低的氨使其沸腾形成蒸汽驱动发电机，发电后原理是用温暖的表层海水加热沸点较低的氨使其沸腾形成蒸汽驱动发电机，发电后的蒸汽再被的蒸汽再被（500m-1000m）低低温温深层海水冷却，变回液体再被抽回到海水表层，深层海水冷却，变回液体再被抽回到海水表层，如此循环。如此循环。优点：不消耗任何燃料；无污染；几乎不排放任何温室气体，全年都可以发电，副优点：不消耗任何燃料；无污染；几乎不排放任何温室气体，全年都可以发电，副产品是淡水，可供使用产品是淡水，可供使用.缺点是：投资巨大；发电成本高；深海冷水管路施工风险高。缺点是：投资巨大；发电成本高；深海冷水管路施工风险高。海水温差发电海水温差发电下个世纪新能源开发的出发点下个世纪新能源开发的出发点美国夏威夷美国夏威夷课堂小结课堂小结