热力学第二定律

教学要求：
了解热超导过程的方向性。
了解什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可能制成？
知道热力学第二定律的两种不同表述及物理实质。
了解什么是能量耗散。
学习重点：
热力学第二定律的两种不同表述及物理实质。
请回答：热力学第一定律的文字叙述和数学表达式？
复习提问：
内容：外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q等于物体内能的变化ΔU。
数学表达式： ΔU=W+Q
2. 请回答：能量守恒定律的文字叙述？
内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。
设问：
地球上有大量的海水，它的总量约为1.4×1018t，只要这些海水的温度降低0.1℃，就能放出5.8×1023J的热量，这相当于1800万个功率为100万千瓦的核电站一年的发电量。为什么人们利用这种“新能源”呢？
回答
热超导的方向性
指没有任何外界的影响或者帮助
1、现象：热量会自发地从高温物体传给低温物体，不会自发地从低温物体传给高温物体。
3、归纳总结
分析：
致冷系统把冰箱内的热量传给外界的空气，这是因为电冰箱消耗电能，对致冷系统做了功，这种热量传递不是自发的，而是受到了外界的影响或是说帮助。
热传导的过程是有方向性的。
归纳总结：
第二类永动机
1、现象：运动的物体由于克服摩擦力做功，这个过程中，物体的动能转化成为内能，使物体和地面的温度升高。
2、有人设想：发明一种热机，用它把物体和地面所产生的热量都吸收过来，将内能全部转化为动能，使因摩擦停止的物体重新运动起来，而不引起其他变化。
简单分析
自然界中没有这样的现象，一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化成为动能，使这个物体运动起来。
虽然这种设想并不违背能量守恒定律，但是我们却不能制出这种热机。
分析
3、热机：
（1）热机的效率：η=W/Q1=W/W+Q2〈1
（2）热机不能把它得到的全部内能转化为 机械能。
4、第二永类动机：从单一热源吸收热量，全部用来做功而不引起其它变化的热机。此类热机不可能制成。
5、结论：第二永类动机不可能制成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成内能，内能却不能全部转化成机械能，同时不引起其它变化。
热力学第二定律
物理过程具有方法性
定律内容
热力学第二定律揭示了大量分子参与的客观过程的方向性。
局限性：热力学第二定律不适用于少量分子，也不能把它推广到无限的宇宙。
举例：
混合气体不能自发分开
气体不能自发散开形成真空
热超导具有方向性
定律内容：
两种表述：
克劳修斯表述(1850年)：不可能使热量自发地从低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化。（热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。）
开尔文表述(1851年)：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。或者说第二永类动机不可能制成。 （热量不能完全变成功，功可完全变成内能。）
两种表述是等价的。
设问回答
因为不可能从海水中吸取热量来做功，而而不引起其他变化。
设问
能量耗散
学生阅读
归纳：能量耗散从能量转化的角度反映出自然中的客观过程的方向性。
知识小结
热超导过程的方向性。
第二类永动机，第二类永动机不可能制成。
热力学第二定律的两种不同表述及物理实质。
能量耗散。
课后安排
1、复习第十一章，进行归纳总结。
2、完成针对训练。