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热力学第二定律 [目标定位] 1.通过自然界中客观过程的方向性,了解热力学第二定律. 2.了解热力学第二定律的两种不同表述,以及两种表述的物理实质. 3.了解什么是第二类永动机,知道为什么它不能制成. 4.了解热力学第二定律的微观实质. 5.了解熵是反映系统无序程度的物理量. 一、热传导的方向性 1.两个温度不同的物体互相接触时,热量会自发地从 物体传给 物体,但不会自发地从 物体传给 物体.这明:热传导过程是有 的. 2.热力学第二定律是一条反映自然界过程进行 和 的规律. 高温 低温 低温 高温 方向性 方向 条件 二、机械能和内能转化过程的方向性 1.机械能和内能转化过程具有 性,即机械能全部转化为内能的过程是可以 进行的,内能全部转化为机械能的过程,是不能 进行的,要将内能全部转化为机械能,必然会引起其他影响. 2.第二类永动机 (1)定义 从 吸热全部用来 ,而不引起其他变化的热机. (2)第二类永动机不可能制成的原因是它违背了 定律. 方向 自发 自发 单一热源 做功 热力学第二 三、热力学第二定律的表述 1.第一种表述(克劳修斯表述):热量不能 从低温物体传递到高温物体.(按照热传导的方向性来表述的). 2.第二种表述(开尔文表述):不可能从 吸收热量并把它全部用来 ,而不引起其他变化.(按照机械能与内能转化过程的方向性来表述的) 热力学第二定律的这两种表述是 的.热现象的宏观过程都具有 . 自发地 单一热源 做功 等价 方向性 3.自然界中一切与 有关的自然过程都具有方向性. 想一想 热传导的方向性能否简单理解为“热量不会从低温物体传给高温物体”? 答案 不能.“自发地”是指没有第三者影响,例如空调、冰箱等制冷机就是把热量从低温物体传到了高温物体,但是也产生了影响,即外界做了功. 热现象 四、热力学第二定律的微观实质 1.做功是与分子群体的 运动联系在一起的,内能是和分子的 运动联系在一起的,机械能转化为内能的过程,从微观上来说,是大量分子的 运动朝 运动的方向转换的过程,其相反方向的过程是大量分子从 运动朝 运动方向转换的过程. 2.热传导过程是使物体内部分子的热运动由比较 的状态向 的状态转化的过程. 无序 有序 有序 无序 无序 有序 有序 无序 3.热力学第二定律的微观实质 与热现象有关的自发的宏观过程,总是朝着分子热运动状态 增加的方向进行的. 五、熵 意义:描述物体的无序程度,物体内部分子热运动无序程度越高,物体的熵就 . 无序性 越大 一、宏观过程的方向性 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,结果使高温物体的温度降低,低温物体的温度升高. 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,决不会自发地分开,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,但绝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:气体可自发地向真空容器膨胀,但绝不可能出现气体自发地从容器中流出,容器变为真空. 5.在整个自然界中,无论有生命的还是无生命的,所有的宏观自发过程都具有单向性,都有一定的方向性,都是一种不可逆过程. 例1 (双选)下列说法正确的是 ( ) A.热量能自发地从高温物体传给低温物体 B.热量不能从低温物体传到高温物体 C.热传递是自发的双向的 D.气体向真空中膨胀的过程是有方向性的 答案 AD 解析 如果是自发地进行,热量只能从高温物体传到低温物体,但这并不是说热量不能从低温物体传到高温物体,只是不能自发地进行,在外界条件的帮助下,热量也能从低温物体传到高温物体,A对,B、C错;气体向真空中膨胀的过程也是不可逆,具有方向性的,D对. 借题发挥 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,使高温物体的温度降低,低温物体的温度升高,这个过程
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