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熱力學第二定律
把剛煮好的熱雞蛋放在冷水中，過一會兒，雞蛋的溫度降低，水的溫度升高，最后水和雞蛋的溫度相同。是否可能發生這樣的現象:原來溫度相同的水和雞蛋過一會兒水的溫度自發的降低而雞蛋溫度自發上升，生蛋變成熟蛋？
熱量自發地由高溫物體向低溫物體傳遞的過程是不可逆的。
2、一滴墨水滴進一杯清水中，不久整杯水都均勻與地變黑了。有沒有這樣的逆過程:這杯均勻墨水中的小碳粒又自發地聚集在一起，成為一滴墨水，而其余部分又成了清水
擴散現象進行是有方向的,過程是不可逆的。
3、在平地上滾動的足球克服摩擦力做功，其動能轉化為內能，最終停了下來，同時足球、地面及周圓空氣的溫度略有上升。會不會有這樣的現象:靜止的足球和地面周國的空氣自發地降低溫度釋放內能，并將釋放出的內能全部轉化為動能，讓足球又滾動起來
功可以自動轉化為熱，但熱卻不能自動轉化為功。通過摩擦做功生熱的過程是不可逆的。
4、裝著壓縮氣體的鋼瓶，打開閥門后會聽到哧一聲，氣體到外面。會不會有這樣的現象：外面的氣體自發地進入鋼瓶，是瓶內的壓強變大？
氣體膨脹(絕熱自由膨脹)的過程是不可逆的。
熱量傳遞、擴散現象、功轉熱、氣體膨脹都是單方向進行，逆過程是不可能自然發生的。
它們違背能量守恒定律了嗎？
能量守恒定律告訴我們，在自然界發生的一切過程中能量都是守恒的，一個導致能量創生或能量消滅的過程是不可能出現的。然而，并不是所有符合能量守恒定律的宏觀過程都能真的發生。
無數事實告訴我們，一切與熱現象有關的宏觀自然過程都是不可逆的。
物體間的傳熱
氣體的膨脹
擴散現象
有摩擦的機械運動
熱現象
都有特定的方向
溫度由高到低
體積由大到小
由密到疏
由功到熱
一、熱力學第二定律的一種表述
在物理學中，反映宏觀自然過程的方向性的定律就是熱力學第二定律。
1、克勞修斯表述：
按熱傳遞的方向性來表述：熱量不能自發從低溫物體傳到高溫物體。
當兩個物體接觸時，不需要第三者介入、也不會對任何第三者產生影響，熱量就能從一個物體傳遞到另外一個物體。
低溫
高溫
自發
理解“自發”：
高溫
低溫
自發
電冰箱的內部溫度比外部溫度低，為什么致冷系統還能不斷地把箱內熱量傳給外界的空氣？繼續降溫，直至達到設定的溫度。
電冰箱工作時違反熱力學第二定律嗎？
貯藏的食品
大氣
電冰箱制冷系統
因為電冰箱消耗了電能，對制冷系統做了功，一旦切斷電源，電冰箱就不能把其內部的熱量傳給外界的空氣了。相反，外界的熱量會自發地傳給電冰箱，使其溫度逐漸升高。
在勞的講法中，指出了在自然條件下熱量只能從高溫物體向低溫物體轉移，而不能由低溫物體自動向高溫物體轉移，也就是說在自然條件下，這個轉變過程是不可逆的。要使熱傳遞方向倒轉過來，只有靠做功來實現。
高溫
低溫
自發
第三者做功
①熱機：是一種把內能轉化為機械能的裝置。
②工作原理和過程：
第一階段燃料燃燒，把化學能轉化為內能
尾氣排放等
Q損
第二階段工作質對外做功，把內能轉化為機械能。
Q
熱機
W
二、熱力學第二定律的另一種表述
由能量守恒定律知道 Q = W +Q損
熱機的效率
燃料產生的熱量Q
輸出機械功W
漏氣熱損
散熱熱損
摩擦熱損
③效率：
Q損
如果沒有漏氣、沒有摩擦，也沒有機體熱量的損失，這樣的熱機的效率是不是100％？
行駛過程中，熱機燃料在燃燒，（高溫）
空氣，它的溫度怎么樣都比氣缸內的溫度低吧，（低溫）
自發傳熱
所以熱機必然會有損耗，這樣的熱機的效率永遠不是100％？
高溫熱庫
低溫熱庫
提供高溫熱源的地方
內燃機從汽缸獲取熱量，鍋爐、汽缸
熱量流向低溫的地方
冷凝器、大氣
高溫熱庫
Q
W
熱機工作時從高溫熱庫吸收的熱量，只有一部分用來做W，轉變為機械能，另一部分部分熱量要排放給低溫熱庫(冷凝器或大氣)。也就是說，熱機用于做功的熱量一定小于它從高溫熱庫吸收的熱量，W< Q 。
2、熱力學第二定律開爾文表述：
不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產生其他影響。
在開的講法中指出，自然界中任何形式的能都會很容易地變成熱，而反過來熱卻不能在不產生其他影響的條件下完全變成其他形式的能，從而說明了這種轉變在自然條件下也是不可逆的。熱機能連續不斷地將熱變為機械功，一定伴隨有熱量的損失。
任何形式的能
熱
很容易
對第三者有影響
開爾文表述闡述了機械能與內能轉化的方向性：
機械能可以全部轉化為內能，而內能無法全部用來做功以轉換成機械能。
熱力學第二定律的上述兩種表述是等價的，可以從其中一種表述推導出另一種表述。
1、克勞修斯表述：
按熱傳遞的方向性來表述：熱量不能自發從低溫物體傳到高溫物體。
2、卡爾文表述：
不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產生其他影響。（效率）
思考與討論
有可能制成第二類永動機嗎？
地球上海水的總質量達1.4×1021kg。如果制造一種機器，把這些海水的溫度降低1℃，放出的熱量就達9×1018kW·h，足夠全世界使用4000年。這個設想不違背能量守恒定律，但是不能實現，所以這類機器叫做第二類永動機。前面學到的，違背能量守恒定律的永動機，叫做第一類永動機。
學過熱力學第二定律之后，你能說出為什么不能制成第二類永動機嗎
三、永動機不可能制成
1、 第二類永動機：從單一熱源吸收熱量，全部用來做功而不引起其它變化。
原因：違背了跟熱現象相聯系的宏觀自然過程具有方向性的規律（熱力學第二定律）。
2、熱力學第二定律的另一種表達：第二類永動機是不可能造成的。
四、熱力學第一、第二定律的比較
規律
區別
聯系　　　 熱力學第一定律 熱力學第二定律
區別 熱力學第一定律是能量守恒定律在熱力學中的體現，否定了創造能量和消滅能量的可能性，從而否定了第一類永動機 熱力學第二定律反映了一切與熱現象有關的宏觀自然過程都是不可逆的，從而否定了第二類永動機
聯系 兩定律都是熱力學基本定律，分別從不同角度揭示了與熱現象有關的物理過程所遵循的規律，二者相互獨立，又相互補充，都是熱力學的理論基礎
2.兩類永動機的比較
比較項 第一類永動機 第二類永動機
設計
要求 不消耗任何能量，可以不斷地對外做功(或只給予很小的能量啟動后，可以永遠運動下去) 將內能全部轉化為機械能，而不引起其他變化(或只有一個熱源，實現內能與機械能的轉化)
不可能的原因 違背了能量守恒定律 違背了熱力學第二定律
課堂小結
一、熱力學第二定律的兩種表述
二、永動機不可能制成
三、熱力學第一、第二定律的比較

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