高二物理競賽熱力學(xué)第二定理課件

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開爾文表述：不可能從單一熱源吸收熱量使之完全變?yōu)楣Γ灰鹌渌魏巫兓?/p>

.（第二類永動(dòng)機(jī)造不成。）

熱力學(xué)第二定律的提出1

功熱轉(zhuǎn)換的條件第一定律無法說明.2

熱傳導(dǎo)、氣體自由膨脹的方向性問題第一定律無法說明.

一熱力學(xué)第二定律的兩種表述

說明功熱轉(zhuǎn)換的方向性。滿足能量守恒（熱一律）的過程一定能實(shí)現(xiàn)嗎？

等溫膨脹過程是從單一熱源吸熱作功，但氣體體積膨脹了，即對外界造成了影響。12A

A低溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩纯ㄖZ熱機(jī)AABCD

卡諾循環(huán)需兩個(gè)熱源，使外界發(fā)生變化，且效率不可能等于一

雖然卡諾致冷機(jī)能把熱量從低溫物體移至高溫物體，但需外界作功且使環(huán)境發(fā)生變化.2克勞修斯說法：熱量不可能自動(dòng)從低溫物體傳到高溫物體而不引起外界的變化.高溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩纯ㄖZ致冷機(jī)AABCD說明熱量傳遞的方向性。注意

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熱力學(xué)第二定律是大量實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)的總結(jié).3熱力學(xué)第二定律開爾文說法與克勞修斯說法具有等效性.2熱力學(xué)第二定律可有多種說法，但每一種說法都反映了自然界過程進(jìn)行的方向性.熱機(jī)高溫?zé)嵩矗═1）低溫?zé)嵩矗═2）Q1Q1+Q2制冷機(jī)

高溫?zé)嵩矗═2）低溫?zé)嵩矗═1）Q2Q2Q2A反證法：違反了Kelvin表述也就違反了Clausius表述

兩種表述的等價(jià)性=Q1Q1Q1熱機(jī)反證法：違反了Clausius表述也就違反了Kelvin表述。高溫?zé)嵩矗═1）低溫?zé)嵩矗═2）Q1-Q2熱機(jī)低溫?zé)嵩矗═2）Q1Q2A=Q1-Q2因此，各種自然界熱過程的方向性是相互關(guān)聯(lián)的。這些過程都具有單向性，都是不可逆過程。A=Q1-Q2（若）系統(tǒng)（狀態(tài)）A（狀態(tài)）B過程I（狀態(tài)）A（狀態(tài)）B過程II外界復(fù)原過程I為可逆過程（II為I的逆過程；互為逆過程）二可逆過程與不可逆過程過程I為不可逆過程“復(fù)原”包括:(a)I對外界無影響，II須無影響

(b)I對外界有影響，II須消除此影響否則：（1）若找不到I的逆過程（2）能找到I的逆過程，但外界不能復(fù)原。如：瓷瓶被摔碎；

非準(zhǔn)靜態(tài)過程為不可逆過程.準(zhǔn)靜態(tài)無摩擦過程為可逆過程

準(zhǔn)靜態(tài)過程（無限緩慢的過程），且無摩擦力、粘滯力或其他耗散力作功，無能量耗散的過程.

可逆過程的條件

可逆過程只是一種理想的模型，自然界一切實(shí)際宏觀過程都是不可逆的。高山流水人生旅途彈炸屋飛非自發(fā)傳熱自發(fā)傳熱高溫物體低溫物體

熱傳導(dǎo)

熱功轉(zhuǎn)換完全功不完全熱

自然界一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀自發(fā)過程都是單向的、不可逆的.

熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)無序有序自發(fā)非均勻、非平衡均勻、平衡自發(fā)

1）

卡諾循環(huán)是可逆循環(huán)。在相同高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g工作的任意工作物質(zhì)的可逆機(jī)都具有相同的效率.

三卡諾定理

2）工作在相同的高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g的一切不可逆機(jī)的效率都不可能大于可逆機(jī)的效率.卡諾定理告訴人們提高熱機(jī)效率的兩個(gè)原則：（1）盡量使熱機(jī)經(jīng)歷的循環(huán)接近于可逆循環(huán)；（2）盡可能提高高溫?zé)嵩吹臏囟?，降低低溫?zé)嵩吹臏囟取?不可逆機(jī))（可逆機(jī)）1）熱二律的統(tǒng)計(jì)解釋一熱二律的統(tǒng)計(jì)意義

“自然界的一切過程都是向著微觀狀態(tài)數(shù)大的方向進(jìn)行的”。---波爾茲曼----這就是熱律學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義。1.功熱轉(zhuǎn)換

功

熱機(jī)械能內(nèi)能有序運(yùn)動(dòng)無序運(yùn)動(dòng)在功熱轉(zhuǎn)換的過程中，自然過程總是沿著使大量分子從有序狀態(tài)向無序狀態(tài)的方向進(jìn)行。

末態(tài)：分子占據(jù)較大空間，分子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(分子的位置分布)更加無序了。2.氣體絕熱自由膨脹初態(tài)：分子占據(jù)較小空間末態(tài)：兩物體溫度相同，此時(shí)已不能按分子的平均動(dòng)能的大小來區(qū)分兩物體。3.熱傳導(dǎo)初態(tài)：兩物體溫度不同，此時(shí)尚能按分子的平均動(dòng)能的大小來區(qū)分兩物體。說明：由于熱傳導(dǎo)，大量分子運(yùn)動(dòng)的無序性增大了。定義：某系統(tǒng)宏觀狀態(tài)的熵其中：為波爾茲曼常數(shù)為系統(tǒng)此時(shí)的微觀狀態(tài)數(shù)熵是狀態(tài)量二熵及熵的增加原理描述系統(tǒng)無序度的物理量。對一個(gè)孤立系統(tǒng)發(fā)生的過程總是從微觀狀態(tài)數(shù)小的狀態(tài)變化到大的狀態(tài)。（）當(dāng)狀態(tài)由狀態(tài)‘