《大学物理》课程PPT教学课件：第六篇 多粒子体系的热运动 第20章 热力学第一定律和第二定律 §20.4 热力学第二定律

第六篇多粒子体系的热运动 第20章热力学第一定律和第二定律 本章共4讲

? 本章共4讲 第六篇 多粒子体系的热运动 第20章 热力学第一定律和第二定律

820.4热力学第二定律 热力学第一定律:能量转换和守恒定律 凡违反热力学第一定律的过程不可能发生。 第一类永动机不可能成功! 是否凡遵从热力学第一定律的过程一定发生? 功热转换 热传导 能量转换有一定方向和限度 扩散 热力学第二定律: 描述自然界能量转换的方向和限度

§20.4 热力学第二定律 热力学第一定律：能量转换和守恒定律 凡违反热力学第一定律的过程 不可能发生。 ——第一类永动机不可能成功！ 是否凡遵从热力学第一定律的过程一定发生？ 功热转换 热传导 扩散 …... 能量转换有一定方向和限度 热力学第二定律： 描述自然界能量转换的方向和限度

用否定形式表述 热力学第二定律表述方式多样 特点 统计意义 反证法 热力学第二定律的两种典型表述及其等效性 1开尔文表述(K)(开尔文勋爵英w汤姆孙1824-1907 从热机角度(热功转换角度)说明能量转换的方向和限度 *不可能从单一热源吸取热量使之完全转 变为有用功而不产生其它影响。 或 *单热源热机是不可能制成的 *唯一效果是热转变为功的过程是不可能 实现的

用否定形式表述 表述方式多样 反证法 统计意义 热力学第二定律 特点 一.热力学第二定律的两种典型表述及其等效性 1.开尔文表述 （K) （开尔文勋爵.英.W.汤姆孙.1824－1907 ） 从热机角度（热功转换角度）说明能量转换的方向和限度: * 不可能从单一热源吸取热量使之完全转 变为有用功而不产生其它影响。 * 单热源热机是不可能制成的 * 唯一效果是热转变为功的过程是不可能 实现的。 或：

或: 第二类永动机(7=1) 是不可能制造成功的。 第二类永动机实例 巨轮不断吸收海水,提取 其内能,将其变成冰块, 再抛入海中。就可以持续 coa 多航行了 违反热力学第二定律,是不可能实现的

或： T Q 是不可能制造成功的。 A * 第二类永动机 ( = 1) 第二类永动机实例： 违反热力学第二定律，是不可能实现的。 巨轮不断吸收海水，提取 其内能，将其变成冰块， 再抛入海中。就可以持续 航行了

注意理解以下四点 (1)热力学第一定律和第二定律是互相独立的。 比较: 第一类永动机 第二类永动机 -=A Q1 A 不耗能,只做功 Q1=A(Q2=0) >100%(7=0) n=100% 违反热力学第一定律 违反热力学第二定律

注意理解以下四点： （1） 热力学第一定律和第二定律是互相独立的。 比较： 第一类永动机 第二类永动机 Q A (Q 0 ) 1 = 2 =  = 100% 违反热力学第二定律 不耗能，只做功   100% ( =  ) 违反热力学第一定律

练习 热力学第一定律表明: 1系统对外做功不可能大于系统从外界吸热; 2.系统内能增量一定等于系统从外界哂热; 3不可能存在这样的循环,在其循环过程中外界对系统做的功 不等于系统传给外界的热量; 4热机效率不可能等于1。 答案:3 热力学第二定律表明: 1系统对外做功不可能大于系统从外界吸热; 2.系统內能增量一定等于系统从外界吸热; 3不可能存在这样的循环,在其循环过程中外界对系统做的功不 等于系统传给外界的热量; 4热机效率不可能等于1 答案:4

练习 热力学第一定律表明： 1.系统对外做功不可能大于系统从外界吸热； 2.系统内能增量一定等于系统从外界吸热； 3.不可能存在这样的循环，在其循环过程中外界对系统做的功 不等于系统传给外界的热量； 4.热机效率不可能等于1。 答案：3 热力学第二定律表明： 1.系统对外做功不可能大于系统从外界吸热； 2.系统内能增量一定等于系统从外界吸热； 3.不可能存在这样的循环，在其循环过程中外界对系统做的功不 等于系统传给外界的热量； 4.热机效率不可能等于1。 答案：4

(2)热力学第二定律并不意味着热不能完全转变为功 例:理想气体等温膨胀 △T=0△E=0 其它影响4>0 T 不违反热力学第二定律 关键词:“无其它影响 热可以完全转变为功,但是系统和外界均复原是 不可能的

（2）热力学第二定律并不意味着热不能完全转变为功 关键词：“无其它影响” 热可以完全转变为功，但是系统和外界均复原是 不可能的。 例：理想气体等温膨胀 T = 0 E = 0 Q = A 不违反热力学第二定律 其它影响 V  0

(3)热力学第二定律指出了热功转换的方向性 功自发 热100%转换 热非自发 功不能100%转换 (4)热力学第二定律与能源危机 热力学第一定律: 能量转换并守恒,何来能源危机? 热力学第二定律: 随着其使用过程,能量再做功的能力下降,能量 品质下降--能源危机

（3）热力学第二定律指出了热功转换的方向性 功 自发 热 100 % 转换 热 非自发 功 不能 100 % 转换 （4） 热力学第二定律与能源危机 随着其使用过程，能量再做功的能力下降，能量 品质下降－－能源危机。 热力学第二定律： 热力学第一定律： 能量转换并守恒，何来能源危机？

2.克劳修斯表述(C)(德R克劳修斯1822-1888) 从致冷机角度(热传导角度)说明能量转换的方向和限度 *热量不能自动地从低温物体传到 高温物体。 或 *第二类永动机是不可能成功的。 A=02=Q1w A 的致冷机是不可能成功

从致冷机角度（热传导角度）说明能量转换的方向和限度。 2. 克劳修斯表述（C ) （德.R.克劳修斯.1822－1888） * 热量不能自动地从低温物体传到 高温物体。 或： * 第二类永动机是不可能成功的。 Q A= 0 T1 T2 Q 的致冷机是不可能成功的 。 = = = =  A Q A Q Q w 2 * 0 2 1

汪意理解以下两点: (1)热力学第二定律并不意味着热量不能从低温 物体传到高温物体 例:电冰箱 关键词:“自动”即热量从低温物体传到高温物体 不能自发进行,不能不产生其它影响。 (2)热力学第二定律指出了热传导方向性 高温自动 低温 低温非自动高温(外界做功)

注意理解以下两点： （2）热力学第二定律指出了热传导方向性 高温 自动 低温 低温 非自动 高温 （外界做功） （1）热力学第二定律并不意味着热量不能从低温 物体传到高温物体 关键词：“自动” 即热量从低温物体传到高温物体 不能自发进行，不能不产生其它影响。 例：电冰箱