1、第四节 热力学第二定律第二章 能量的守恒与耗散目标导航1.了解热传导过程的方向性.2.知道第二类永动机不可制成.3.了解热力学第二定律的两种不同的表述以及这两种表述的实质.4.能根据热传导的方向性和热力学第二定律分析判断生产生活中的热现象发生的原因.新知初探自学导引 一、自然过程的方向性自然界里的一切变化过程都有_，即朝某些方向的变化是可以_发生的，相反方向的变化却受到限制例如：燃烧、扩散现象、山石滚落、风化、热传递和气体向真空中自由膨胀等方向性自发二、热机的效率和第二类永动机1.热机的效率：用 Q1 表示燃料产生的热量，W表示推动活塞做的功，Q2 表示散发到大气中的热量，则 Q1_，表示热机
2、效率，则 WQ1，由于 Q1W，所以 _1.WQ22.第二类永动机：仅从_热库吸热，同时不间断地做功的永动机，即效率100%的热机第二类永动机不可能制成，这表明机械能和内能的转化过程具有_性，机械能可以全部转化成内能，内能却不能_转化成机械能，而不引起其他变化单一方向全部三、热力学第二定律表述一：不可能使热量由_物体传递到_物体，而不引起其他_表述二：不可能从_吸收热量并把它全部用来_，而不引起其他变化热力学第二定律使人们认识到：自然界中涉及热现象的宏观过程都具有_低温高温变化单一热源做功方向性想一想自然界中，所有宏观的自发过程都具有单向性，这个观点对吗？试举例说明提示：在整个自然界中，无论有
3、生命的或无生命的，所有的宏观自发过程都具有单向性，都有一定的方向性，都是一种不可逆的过程如河水向下流，重物向下落，山岳被侵蚀，房屋衰朽倒塌，人的一生从婴儿到老年到死亡等要点探究讲练互动 第二类永动机1.定义 从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化，把它得到的内能全部转化为机械能，热机的效率达到100%.这种想象中的热机称为第二类永动机2.第二类永动机不可能制成虽然第二类永动机不违反能量守恒定律，大量的事实证明，在任何情况下，热机都不可能只有一个热源，热机要不断地把吸取的热量变为有用的功，就不可避免地将一部分热量传给低温热源很显然，如果第二类永动机能制成，那么就可以利用空气或海洋
4、作为热源，从它们那里不断吸取热量而做功，这是最经济不过的，因为海洋的内能实际上是取之不尽的第二类永动机不可能制成，是因为()A违背了能量守恒定律B热量总是从高温物体传递到低温物体C机械能不能全部转化为内能D内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化例1【精讲精析】第二类永动机的设想并不违背能量守恒定律，但却违背了涉及热现象的能量转化过程是有方向性的规律，故选项A错；在引起其他变化的情况下，热量也可由低温物体非自发地传递到高温物体，选项B错；机械能可以全部转化为内能，如物体克服摩擦力做功的过程，故选项C错；显然选项D为正确的表述【答案】D【方法总结】第一类永动机违反能量守恒定律，第二类永动机不
5、违反能量守恒定律，但是违反热力学第二定律变式训练1.下列说法中正确的有()A第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律B第二类永动机违背了能量转化的方向性C自然界中的能量是守恒的，所以不用节约能源D自然界中的能量尽管是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要节约能源答案：BD对热力学第二定律的理解1.在热力学第二定律的表述中，“自发地”、“不产生其他影响”的涵义(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助(2)“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响如吸热、放热、做功等2.热力学第二
6、定律的实质热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性3.热力学过程方向性实例特别提醒：热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但在有外界影响的条件下，热量可以从低温物体传到高温物体，如电冰箱；在引起其他变化的条件下内能可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程根据热力学第二定律分析，下列说法中正确的是()A热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体B热量能够从高温物体传到低温物体，也可以从低温物体传到高温物体例2C机械能可以全部转化为内能，但变化的内能不可以全部转化为机械能D机械能可以全部转
7、化为内能，变化的内能也可以全部转化为机械能【精讲精析】根据热传递的规律可知，热量可以自发地从高温物体传到低温物体，但不能自发地(不需要外界帮助)从低温物体传到高温物体借助外界的帮助，热量可以从低温物体传到高温物体，如电冰箱就是接通电源后，压缩机对“制冷剂”(氟利昂等)做功，把热量从冰箱内部(低温物体)传向外部(高温物体)达到制冷目的，故选项 A 错误，B 正确机械能可以全部转化为内能(如一个运动物体克服摩擦力做功而最终停止运动时，机械能全部转化为内能)，不管在什么条件下，变化的内能不可能全部转化为机械能利用能量耗散原理即可说明故C对，D错【答案】BC【方法总结】本题最易误选 A、D 两个选项，
8、其原因在于 A、D 两个选项与热力学第二定律的叙述很类似，只是都少了一句“而不引起其他变化”要准确理解热力学第二定律热量可以从高温物体传到低温物体，也可以从低温物体传到高温物体，只不过前者能自发地进行，后者必须借助外界的帮助；机械能可以全部转化为内能，而变化的内能不可以全部转化为机械能变式训练2.根据热力学第二定律，下列判断正确的有()A热机中燃气的内能不可能全部转化成机械能B电流的能不可能全部转化成内能C在火力发电机中，燃气的内能不可能全部转化成电能D在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体解析：选ACD.任何一台热机，它的工作物质获得热量并对外做功之后，一定会将剩余的热量排向冷凝器，所以热机不可能把它吸收的热量全部转化为机械能，故A正确火力发电机发电时，能量转化的过程为内能机械能电能因为内能机械能的转化过程中会对外放出热量，故燃气的内能必然不能全部转化为电能，C正确热量从低温物体传到高温物体不能自发进行，必须借助外界的帮助，结果会带来其他影响，这正是热力学第二定律第一种表述的主要思想，故 D 正确由电流热效应中的焦耳定律可知，电流的能可以全部转化为内能，故 B 错.