水 叶片
焦耳实验
例1、根据热力学第二定律，下列判断正确的 是（B、C、D ）
A、电流的能不可能全部变为内能
B、在火力发电机中，燃气的内能不可能全部 变为电能 C、热机中，燃气内能不可能全部变为机械能
D、在热传导中，热量不可能自发地从低温物 体传递给高温度物体。
例2、第二类永动机不可以制成，是因为（ D ） A、 违背了能量的守恒定律
B、热量总是从高温物体传递到低温物体
C、机械能不能全部转变为内能
D、内能不能全部转化为机械能，同时不引 起其他变化
例3、试对热力学第一定律和热力学第二定 律做一简单的评析 热力学第一定律和热力学第二定律是构成 热力学知识的理论基础，前者对自然过程没 有任何限制，只指出在任何热力学过程中能 量不会有任何增加或损失，反映的是物体内 能的变化与热量、做功的定量关系；后者则 是解决哪些过程可以自发地发生，哪些过程 必须借助于外界条件才能进行。
例题分析：
• • • • • [例1]根据热力学第二定律，下列判断正确的是 A. 电流的能不可能全部变为内能 B．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能 C．热机中，燃气内能不可能全部变为机械能 D．在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温 度物体．
• [解析]根据热力学第二定律可知，凡与热现象有关的宏观过 程都具有方向性，电流的能可全部变为内能(由电流热效应 中的焦耳定律可知)，而内能不可能全部变成电流的能．机 械能可全部变为内能，而内能不可能全部变成机械能，在热 传导中，热量只能自发地从高温物体传递给低温物体，而不 能自发地从低温物体传递给高温物体，所以选项B、C、D正 确．
热学过程的方向性（实例）
1、热传导的方向性 2、扩散现象有方向性
A
B
A
B
“气体向真空中绝热自由膨胀的过程是不 可逆的”
热学过程的方向性（实例）
1、热传导的方向性 2、扩散现象有方向性 3、能量转化有方向性
· ·
功 热：可自动进行 (如摩擦生热、焦耳实验) 热 功：不可自动进行 (焦耳实验中，不可能水温自动 降低推动叶片而使重物升高)
热传导的过程可以向一个方向自发地进 行（热量从高温物体自发地传给低温物体）； 但向相反的方向不会自发地产生（热量不会 自发地从低温物体传给高温物体），只有在 外界的帮助才能进行。
大气
电冰箱制 冷系统
贮藏的 食品
二、机械能与内能转化的方向性
机械能可以全部转化为内能； 在不引起其他变化的情况下，内能却不 能全部转化成机械能？
1、实例：热量会自发地从高温物体传 给低温度物体。
2、热传导的过程具有方向性 3、自然界中进行的涉及热现象的宏观过 程都具有方向性。
热力学第二定律----表述一
• 热量不能自发地从低温 物体传到高温物体。 （克劳修斯表述）
•[注意]这里所说“自发地”是指没有任何外界的影响或帮助， 电冰箱工作时能将冰箱内(温度较低)的热量，传给外界空气 (温度较高)，是因为电冰箱消耗了电能，对制冷系统做了功。
高温热源 T1 Q吸
热机
Q放
W
低温热源 T2
二 机械能与内能转化的方向性
①热机：是一种把内能转化成机械能的装置
②原理：燃料燃烧产生热量 Q1（高温热库） 推动活塞对外做功 W 排出废气向外界（低温热库）放热 Q2 ③效率： 由能量守恒定律知道 Q1 = W +Q2
内燃机
高温热库
热机的效率
W Q1
表示机械能和内能的转化过程具有方向性。 尽管机械能可以全部转化为内能，内能却不能 全部转化成机械能，同时不引起其他变化。
3、第一类永动机和第二类永动机 它们都不可能制成， 第一类永动机的设想违反了能量守恒定律； 第二类永动机的设想虽不违反能量守恒定律， 但违背了跟热现象相联系的宏观过程具有方向 性的自然规律。
三、热机：
把热(内）能转换成机械能的装置
1、热机工作特点
2、工作示意图 •需要一定工作物质。
•需要两个热源。
热机
高温热源 T1 Q吸
W
Q放
低温热源 T2
3、热机的效率
(1)、热机做的功W和它从 热源吸收的热量Q吸的比值叫 做热机的效率
W Q吸
总有：W Q吸
(2)、热机的效率不可能达 到100％
第十章 热力学定律
热力学第二定律
任何物体都具有内能，在地球上贮存量 十分丰富的海水总质量约达1.4×1018吨， 它的温度只要降低0.1℃，就能释放相当于 1800万个功率为100万千瓦的核电站一年的 发电量，而人类都不能利用这种“新能源”， 究其原因，是因为涉及物理学的一个基本定 律。
一、热传导的方向性
例2.如图所示文艺复兴时期意大利的达〃芬奇造 了一个永动机装置。他设计时认为，右边的重球 比左边的重球离轮心更远些，在两边不均衡的作 用下会使轮子沿箭头方向转动不息 ( AC ) A．这是第一类永动机 B．这是第二类永动机 C．它不可能成功，因为违反能的转化及守恒定 律 D．它不可能成功，因为违反热力学第二定律
Q1
热机
W
对外做功
热机的效率小于100%，就不可能把从 Q2 高温热源吸收的热量全部转化为机械能 总有一部分热量散发到冷凝器中。 低温热库
热力学第二定律----表述二
不可能从单一热库吸收，使之完全 变成功，而不产生其他影响。 （开尔文表述） 热源
热机
冷凝器
四、第二类永动机
1 、第二类永动机：人们把想象中能够 从单一热源吸收热量，全部用来做功而不 引起其他变化的热机叫做第二类永动机 2、第二类永动机不可能制成
热力学第二定律揭示了有大量分子参与 的宏观过程的方向性。（自然界中进行 的涉及热现象的宏观过程都具有方向 性）。
•不管如何表述，热力学第二定律的实质 在于揭示了：一切与热现象有关的实际 宏观过程都是不可逆的。
违背热力学第一定律的过程都不可能发生。 不违背热力学第一定律的过程不一定都可以 发生。 自然过程是按一定方向进行的。
五、热力学第二定律
1、热力学第二定律常见的两种表述：
（1）按热传递的方向性来表述：不可能使 热量从低温物体传到高温物体，而不引起其 他变化。 （2）按机械能与内能转化过程的方向性来 表述：不可能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。
2、两种表述是等价的
可以从一种表述导出另一种表述，两种表 述都称为热力学第二定律 3、热力学第二定律的意义 提示了有大量分子参与的宏观过程的方 向性，是独立于热力学第一定律的一个重要 自然规律。