人教版选修热力学第二定律课件
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热力学第二定律-PPT课件
答案 C
18
典例精析 二、热力学第一定律和热力学第二定律
返回
【例3】 关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正 确的是( ) A．热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，
而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式 的能，故这两条定律是相互矛盾的 B．内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响， 故两条定律并不矛盾
答案 B
15
典例精析 一、热力学第二定律的基本考查 返回
【例2】 如图1中汽缸内盛有一定质量的理想气体，汽缸壁是 导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触是光滑的， 但不漏气，现将活塞杆缓慢向右移动，这样气体将等温膨胀并 通过活塞对外做功．若已知理想气体的内能只与温度有关，则 下列说法正确的是( )
的是( D )
A．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并最终达 到绝对零度
B．热量是不可能从低温物体传递给高温物体的 C．第二类永动机遵从能量守恒定律，故能制成 D．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2.0×105 J，同时空
气向外界放出热量1.5×105 J，则空气的内能增加了0.5×105 J
解析 由于汽缸壁是导热的，外界温度不变，活塞杆与外界连 接并使其缓慢地向右移动过程中，有足够时间进行热交换，所 以汽缸内的气体温度也不变，要保持其内能不变，该过程气体 是从单一热源即外部环境吸收热量，即全部用来对外做功才能 保证内能不变，但此过程不违反热力学第二定律．此过程由外 力对活塞做功来维持，如果没有外力对活塞做功，此过程不可 能发生．
程都具有
，都是不可逆的．
方向性
7
一、热力学第二定律 返回 延伸思考
热传导的方向性能否简单理解为“热量不会从低温物体传给高温物 体”？ 答案 不能．
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例如，利用热机循环，吸热可对外作出功来．但实际 热机的循环除了热变功外，还必定有一定的热量从高 温热源传给低温热源，即产生了其它效果。
开尔文表述揭示机械能与内能转化方向性
——机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部 用来功以转换成机械能。
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2、热力学第二定律的另一种表达：第二类永 动机是不可能造成的。
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热力学第二定律得其他描述： 1、一切宏观自然过程的进行都具有方向性。
工作原理和过程：
— 一阶段：燃料燃烧产生热量 Q1（高温热源） （燃
料中化学能转化为工作物质的内能）
二阶段：推动活塞对外做
功 W—（工作物质内能
变成机械能）
漏气热损 散热热损 摩擦热损
燃料产生 的热量Q
热机能流图
输出机 械功W
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强调一种方向性
定律的两种表述
不可能将热量从低温物体 传到高温物体而不引起其它变化（即热量不会 自发地从低温物体传到高温物体）。
不可能从单一热源吸取热 量并使它完全变为有用的功而不引起其它变化。
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开尔文表述揭示机械能与内能转化方向性
——机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部 用来功以转换成机械能。
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2、热力学第二定律的另一种表达：第二类永 动机是不可能造成的。
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热力学第二定律得其他描述： 1、一切宏观自然过程的进行都具有方向性。
工作原理和过程：
— 一阶段：燃料燃烧产生热量 Q1（高温热源） （燃
料中化学能转化为工作物质的内能）
二阶段：推动活塞对外做
功 W—（工作物质内能
变成机械能）
漏气热损 散热热损 摩擦热损
燃料产生 的热量Q
热机能流图
输出机 械功W
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强调一种方向性
定律的两种表述
不可能将热量从低温物体 传到高温物体而不引起其它变化（即热量不会 自发地从低温物体传到高温物体）。
不可能从单一热源吸取热 量并使它完全变为有用的功而不引起其它变化。
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人教版选修-高二物理第二章热力学第二定律教学课件-ppt精品课件
机械能和内能的转化具有 方向性。
分析
第二类永动机不可能制成的原因
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．
分析
两种永动机都不能实现给我们的启示
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．造永动机的失败，从反面显示出自然界存在着 某种制约着人们的普遍规律：想不付出代价而从自 然界中取出可供利用的有效动力是不可能的，人们 只能根据各种自然力相互转化的具体条件，付出一 定代价而有效地利用自然界提供的各种能源。
理解 热机的效率的理解
热机工作原理图
（l）热机做的功W和 它从热源吸收的热量Q的 比值叫做热机的效率
=W/Q1
（2）热机的效率不 可能达到100％
内燃机中汽缸中气 体燃烧产生热量Q1
推动活 塞做功
W
外界
排出废 气，同 时散失 热量Q2
要点 第二类永动机
曾经有人设计一类机器，希望它从高温热库 （例如锅炉）吸取热量后全部用来做功，不向 低温热库排出热量。这种机器的效率不是可以 达到100%了吗？这种机器不违背能量守恒定 律，但是都没有成功。人们吧这种只从单一热 库吸热，同时不间断的做功的永动机叫第二类 永动机。
种表述都称为热力学第二定律
2.热力学第二定律使人们认识到,自然界中 进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向 性。它揭示了大量分子参与的宏观过程的 方向性，是成为独立于热力学第一定律的 一个重要的自然规律。
人教版 选修1 - 2 高二物理 第二章 2 . 4 热力学第二定律 教学课件( 共3 9 张P P T )
分析
第二类永动机不可能制成的原因
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．
分析
两种永动机都不能实现给我们的启示
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．造永动机的失败，从反面显示出自然界存在着 某种制约着人们的普遍规律：想不付出代价而从自 然界中取出可供利用的有效动力是不可能的，人们 只能根据各种自然力相互转化的具体条件，付出一 定代价而有效地利用自然界提供的各种能源。
理解 热机的效率的理解
热机工作原理图
（l）热机做的功W和 它从热源吸收的热量Q的 比值叫做热机的效率
=W/Q1
（2）热机的效率不 可能达到100％
内燃机中汽缸中气 体燃烧产生热量Q1
推动活 塞做功
W
外界
排出废 气，同 时散失 热量Q2
要点 第二类永动机
曾经有人设计一类机器，希望它从高温热库 （例如锅炉）吸取热量后全部用来做功，不向 低温热库排出热量。这种机器的效率不是可以 达到100%了吗？这种机器不违背能量守恒定 律，但是都没有成功。人们吧这种只从单一热 库吸热，同时不间断的做功的永动机叫第二类 永动机。
种表述都称为热力学第二定律
2.热力学第二定律使人们认识到,自然界中 进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向 性。它揭示了大量分子参与的宏观过程的 方向性，是成为独立于热力学第一定律的 一个重要的自然规律。
人教版 选修1 - 2 高二物理 第二章 2 . 4 热力学第二定律 教学课件( 共3 9 张P P T )
热力学第二定律ppt课件
热力学第二定律的开尔文表述
不可能从单一热源吸收热量，使之全部变成 功 ，而不产生其他影响。 1.热机效率无法达到100%，总会有热损 2.任何热机都不可能把内能全部转化机械能
第二类永机不可制成，不可以制成的原因：违背热力学第二定律 热力学第二定律的各种表述都是的 等价 ，并可从一种表述导出另一种表述
C.电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律
D.电冰箱的工作原理违反热力学第二定律
三、 热力学第二定律的开尔文表述
②不可能从单一热源吸收热量，使之全部变成 功，而不产生其他影响
机械能
全部转化（自发）
转化中有其他影响 （要向低温热库放热）
内能（热）
不产生其他影响：对周围环境不产生热力学方面的影响，如吸热、放 热、做功等
不会 因为分子的扩散运动是从密度较大的区域向密度较小的区域进行 并且这个过程是不可逆
一、自然界中宏观过程的方向性
情景二：将一块烧红的铁块投入冷水中，会发生什 么现象？
铁块放热，温度降低，水吸热，温度升高；最终两 者温度相同。
问题：一段时间后会不会出现铁块温度升高，水的温度 降低的情况？
不会出现；说明热量可以自发地从高温物体传到低温物体 而不可以自发地从低温物体传到高温物体
生其它影响。此时热机的效率η＝1(100%)， η＝1的热机称为第二类永动机。
下列说法正确的有( D )
A.第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律，因此 不可能制成
B.根据能量守恒定律，经过不断地技术改进，热机的效率可以达到 100%
C.因为能量守恒，所以“能源危机”是不可能真正出现的
(多选)下图为电冰箱的工作原理示意图.压缩机工作时，强迫制冷剂在 冰箱内外的管道中不断循环.在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热 量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外。下列说法正确的 是( BC )
不可能从单一热源吸收热量，使之全部变成 功 ，而不产生其他影响。 1.热机效率无法达到100%，总会有热损 2.任何热机都不可能把内能全部转化机械能
第二类永机不可制成，不可以制成的原因：违背热力学第二定律 热力学第二定律的各种表述都是的 等价 ，并可从一种表述导出另一种表述
C.电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律
D.电冰箱的工作原理违反热力学第二定律
三、 热力学第二定律的开尔文表述
②不可能从单一热源吸收热量，使之全部变成 功，而不产生其他影响
机械能
全部转化（自发）
转化中有其他影响 （要向低温热库放热）
内能（热）
不产生其他影响：对周围环境不产生热力学方面的影响，如吸热、放 热、做功等
不会 因为分子的扩散运动是从密度较大的区域向密度较小的区域进行 并且这个过程是不可逆
一、自然界中宏观过程的方向性
情景二：将一块烧红的铁块投入冷水中，会发生什 么现象？
铁块放热，温度降低，水吸热，温度升高；最终两 者温度相同。
问题：一段时间后会不会出现铁块温度升高，水的温度 降低的情况？
不会出现；说明热量可以自发地从高温物体传到低温物体 而不可以自发地从低温物体传到高温物体
生其它影响。此时热机的效率η＝1(100%)， η＝1的热机称为第二类永动机。
下列说法正确的有( D )
A.第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律，因此 不可能制成
B.根据能量守恒定律，经过不断地技术改进，热机的效率可以达到 100%
C.因为能量守恒，所以“能源危机”是不可能真正出现的
(多选)下图为电冰箱的工作原理示意图.压缩机工作时，强迫制冷剂在 冰箱内外的管道中不断循环.在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热 量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外。下列说法正确的 是( BC )
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可逆的。
结论4.
气体膨胀(绝热自由膨胀)的人教版过选修程热力学是第二定不律 可逆的。
3
二.热力学第二定律
（1）克劳修斯表述：热量不能自发地从 低温物体传到高温物体.
与之相应的经验事实是，当两个不同温 度的物体相互接触时，热量将由高温物体向低 温物体传递，而不可能自发地由低温物体传到 高温物体。如果借助制冷机，当然可以把热量 由低温传递到高温，但要以外界作功为代价， 也就是引起了其他变化。
Q2 低温热库
人教版选修热力学第二定律
9
二.热力学第二定律
（2）开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量， 使之完全变成有用的功而不产生其他影响。
例如，利用热机循环，吸热可对外作出功来．但实 际热机的循环除了热变功外，还必定有一定的热量 从高温热源传给低温热源，即产生了其它效果
热全部变为功的过程也是有的，如，理想气体等
传到高温物体而不引起其它变化（即热量不会 自发地从低温物体传到高温物体）。
开尔文表述： 不可能从单一热源吸取热
量并使它完全变为有用的功而不引起其它变化。 (第二类永动机是不可能制成的)
人教版选修热力学第二定律
11
对热力学第二定律的理解
v 1.两种表述是等价的． 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
❖热力学第二定律有常见的两种 表述，提示了有大量分子参与 的宏观过程(即与热现象有关的 宏观过程)的方向性，第二类永 动机不可能制成。
人教版选修热力学第二定律
15
例1.下列说法正确的是 ( AC ) A．在自然条件下，热传递的过程是不可 逆的 B．热量不可能由高温物体传递给低温物 体 C．气体的扩散过程具有方向性 D．一切形式能量转化都不具有方向性
散热热损
摩擦热损
燃料产生 输出机 的热量Q8
机械能与内能转化的方向性的进一步讨论
③热机工作时的能流分配 ④效率：由能量守恒定律知道 Q1 = W +Q2
热机的效率
W Q1
高温热库
Q1
W
热机
对外做功
热机的效率小于 100%，就不可能 把从高温热源吸 收的热量全部转 化为机械能，总 有一部分热量散 发到冷凝器或大 气中。
v 2.对任何一类宏观过程进行方向的说明，都可以 作为热力学第二定律的表述。
v 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．
人教版选修热力学第二定律
12
第二类永动机
• 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，足够全世 界使用4000年。而人类都不能利用这种“新能 源”，其原因是什么？
高中物理选修3－3
第十章《热力学定律》
人教版选修热力学第二定律
1
热力学第一定律告诉我们： 在一切热力学过程中能量必须守恒。
问题
满足能量守恒的过程是否都能实现呢？
人教版选修热力学第二定律
2
一.自然过思程考的与方讨向论：P57
结论1. 热量自动地由高温物体向低温物体传递的过
结结结程膨特的程为扩 功论论论胀，定宏是功散 可23只方观：、.. 。不现 以要向自无扩通可象自涉。然数散过逆进动及也过事、摩的行转热就程实有擦。是化而现是都告摩有 为使象说是方 热诉擦功向 ，，，不我的转的 但如可们机一变热,过热逆切：械为却程传的凡运与热不是递。是动热的能不、实现过自可程气际象动逆是体转有的都的不化的过关有。
克劳修斯表述指明热传导过程是不可逆的。
人教版选修热力学第二定律
4
电冰箱工作时违反热力学第二定律吗？
电冰箱的内部温 度比外部温度低，为 什么致冷系统还能不 断地把箱内热量传给 外界的空气？
人教版选修热力学第二定律
5
大气
因为电冰箱消耗了电
热
量
能，对制冷系统做了功，
电冰箱制 冷系统
一做旦切功断电源，电冰箱 就 传不给能外把界其的内空电部气源的了热．量相
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自
然过程具有方向性的规律（热力学第二定律）。
人教版选修热力学第二定律
14
小结 ：
7
机械能与内能转化的方向性的进一步讨论
①热机：是一种把内能转化为机械能的装置。(汽油机、柴油机、 蒸汽轮机、喷气发动机等）
②原理：燃料燃烧产生热量 Q1（高温热源）——燃料中化学能 转化为工作物质的内能。
推动活塞对外做功 W——工作物质内能变成机械能
排出废气向外界（低温热源）放热 Q2
热机能流图
漏气热损
温膨胀。但在这一过程中除了气体从单一热源吸热 完全变为功外，还引起了其它变化，即过程结束时 ，气体的体积增大了。
开尔文表述揭示机械能与内能转化方向
性——机械能可以全部转化为内能，而内能无
法全部用来做功以转换成机人教械版选修能热力学第二定律
10
热力学定第律二的定两律的种两表种述表述
克劳修斯表述： 不可能将热量从低温物体
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16
例2.根据热力学第二定律，可知下列说法中 正确的是（AD ） A．不可能从单一热源吸收热量并把它全部 用来做功，而不引起其它变化 B．没有冷凝器，只有单一的热源，能将从 单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引 起其它的变化的热机是可实现的 C．致冷系统能将冰箱里的热量传给外界较 高温度的空气中而不引起其它变化 D．不可能使热量由低温物体传递到高温物 体，而不引起其他变化
• 是因为涉及物理学的一个基本定律——热力学 第二定律．
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13
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
• 热机2.第叫力二做学类第永二第动类机二永不动定可机能律。制的成！另表一示机种械能表和述内能就 是的转：化第过程二具类有方永向动性．机尽管不机可械能能可制以全成部。转
反，外界的热量会自发
热
量
地传给电冰箱，使其温
度逐渐升高．
贮藏的
食品
人教版选修热力学第二定律
6
热传导的方向性
• 热传导的过程是有方向性的， 这个过程可以向一个方向自发地 进行，但是向相反的方向却不能 自发地进行。
• 要实现相反方向的过程，必须 借助外界的帮助，因而产生其它 影响或引起其它变化。
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结论4.
气体膨胀(绝热自由膨胀)的人教版过选修程热力学是第二定不律 可逆的。
3
二.热力学第二定律
（1）克劳修斯表述：热量不能自发地从 低温物体传到高温物体.
与之相应的经验事实是，当两个不同温 度的物体相互接触时，热量将由高温物体向低 温物体传递，而不可能自发地由低温物体传到 高温物体。如果借助制冷机，当然可以把热量 由低温传递到高温，但要以外界作功为代价， 也就是引起了其他变化。
Q2 低温热库
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9
二.热力学第二定律
（2）开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量， 使之完全变成有用的功而不产生其他影响。
例如，利用热机循环，吸热可对外作出功来．但实 际热机的循环除了热变功外，还必定有一定的热量 从高温热源传给低温热源，即产生了其它效果
热全部变为功的过程也是有的，如，理想气体等
传到高温物体而不引起其它变化（即热量不会 自发地从低温物体传到高温物体）。
开尔文表述： 不可能从单一热源吸取热
量并使它完全变为有用的功而不引起其它变化。 (第二类永动机是不可能制成的)
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11
对热力学第二定律的理解
v 1.两种表述是等价的． 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
❖热力学第二定律有常见的两种 表述，提示了有大量分子参与 的宏观过程(即与热现象有关的 宏观过程)的方向性，第二类永 动机不可能制成。
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例1.下列说法正确的是 ( AC ) A．在自然条件下，热传递的过程是不可 逆的 B．热量不可能由高温物体传递给低温物 体 C．气体的扩散过程具有方向性 D．一切形式能量转化都不具有方向性
散热热损
摩擦热损
燃料产生 输出机 的热量Q8
机械能与内能转化的方向性的进一步讨论
③热机工作时的能流分配 ④效率：由能量守恒定律知道 Q1 = W +Q2
热机的效率
W Q1
高温热库
Q1
W
热机
对外做功
热机的效率小于 100%，就不可能 把从高温热源吸 收的热量全部转 化为机械能，总 有一部分热量散 发到冷凝器或大 气中。
v 2.对任何一类宏观过程进行方向的说明，都可以 作为热力学第二定律的表述。
v 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．
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12
第二类永动机
• 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，足够全世 界使用4000年。而人类都不能利用这种“新能 源”，其原因是什么？
高中物理选修3－3
第十章《热力学定律》
人教版选修热力学第二定律
1
热力学第一定律告诉我们： 在一切热力学过程中能量必须守恒。
问题
满足能量守恒的过程是否都能实现呢？
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2
一.自然过思程考的与方讨向论：P57
结论1. 热量自动地由高温物体向低温物体传递的过
结结结程膨特的程为扩 功论论论胀，定宏是功散 可23只方观：、.. 。不现 以要向自无扩通可象自涉。然数散过逆进动及也过事、摩的行转热就程实有擦。是化而现是都告摩有 为使象说是方 热诉擦功向 ，，，不我的转的 但如可们机一变热,过热逆切：械为却程传的凡运与热不是递。是动热的能不、实现过自可程气际象动逆是体转有的都的不化的过关有。
克劳修斯表述指明热传导过程是不可逆的。
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4
电冰箱工作时违反热力学第二定律吗？
电冰箱的内部温 度比外部温度低，为 什么致冷系统还能不 断地把箱内热量传给 外界的空气？
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5
大气
因为电冰箱消耗了电
热
量
能，对制冷系统做了功，
电冰箱制 冷系统
一做旦切功断电源，电冰箱 就 传不给能外把界其的内空电部气源的了热．量相
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自
然过程具有方向性的规律（热力学第二定律）。
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小结 ：
7
机械能与内能转化的方向性的进一步讨论
①热机：是一种把内能转化为机械能的装置。(汽油机、柴油机、 蒸汽轮机、喷气发动机等）
②原理：燃料燃烧产生热量 Q1（高温热源）——燃料中化学能 转化为工作物质的内能。
推动活塞对外做功 W——工作物质内能变成机械能
排出废气向外界（低温热源）放热 Q2
热机能流图
漏气热损
温膨胀。但在这一过程中除了气体从单一热源吸热 完全变为功外，还引起了其它变化，即过程结束时 ，气体的体积增大了。
开尔文表述揭示机械能与内能转化方向
性——机械能可以全部转化为内能，而内能无
法全部用来做功以转换成机人教械版选修能热力学第二定律
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热力学定第律二的定两律的种两表种述表述
克劳修斯表述： 不可能将热量从低温物体
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例2.根据热力学第二定律，可知下列说法中 正确的是（AD ） A．不可能从单一热源吸收热量并把它全部 用来做功，而不引起其它变化 B．没有冷凝器，只有单一的热源，能将从 单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引 起其它的变化的热机是可实现的 C．致冷系统能将冰箱里的热量传给外界较 高温度的空气中而不引起其它变化 D．不可能使热量由低温物体传递到高温物 体，而不引起其他变化
• 是因为涉及物理学的一个基本定律——热力学 第二定律．
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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
• 热机2.第叫力二做学类第永二第动类机二永不动定可机能律。制的成！另表一示机种械能表和述内能就 是的转：化第过程二具类有方永向动性．机尽管不机可械能能可制以全成部。转
反，外界的热量会自发
热
量
地传给电冰箱，使其温
度逐渐升高．
贮藏的
食品
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热传导的方向性
• 热传导的过程是有方向性的， 这个过程可以向一个方向自发地 进行，但是向相反的方向却不能 自发地进行。
• 要实现相反方向的过程，必须 借助外界的帮助，因而产生其它 影响或引起其它变化。
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