第二章热力学第二定律.docx

上传人:王** 文档编号:473531 上传时间:2023-09-10 格式:DOCX 页数:5 大小:152.03KB
下载 相关 举报
第二章热力学第二定律.docx_第1页
第1页 / 共5页
第二章热力学第二定律.docx_第2页
第2页 / 共5页
第二章热力学第二定律.docx_第3页
第3页 / 共5页
第二章热力学第二定律.docx_第4页
第4页 / 共5页
第二章热力学第二定律.docx_第5页
第5页 / 共5页
亲,该文档总共5页,全部预览完了,如果喜欢就下载吧!
资源描述

《第二章热力学第二定律.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第二章热力学第二定律.docx(5页珍藏版)》请在优知文库上搜索。

1、第二章四、热力学第二定律地球上海水的总量在L4X108t。只要把这北海水的温度降低o.c,就能释放5.8X1023J的热量,这相当于1800万座功率为100万千瓦的核电站一年的发电量。为什么不去开发这种“新能源”呢?科学家的研究发现,有许多想像中的过程,例如使全部海水降温以获得能量的过程,虽然不违背能量守恒定律,但在自然界却从未自发地出现过。这究竟是怎么回事?原来,一切自然过程能否发生,还必须受到另一个物理规律一一热力学第二定律的制约。自然过程的方向性一块煤燃烧后,产生的热量散发到空间,但已经散失的能量却不会自动地聚集起来,恢复那块煤的原貌。一滴墨水滴进水盆,就会逐渐扩散,使整盆水变成均匀的浅

2、蓝色,但这些墨水的分子绝不会自动地重新凝聚成一滴墨水,使这盆水重新变清。山石滚落到平川,经过水冲、风化,变成砾石、泥沙。而相反的过程,泥沙重聚成石块又自动地滚上山顶,却是从未见到过的。蛇紫嫣红的鲜花,最终也将“零落成泥碾作尘“,不复枝头重吐艳。落叶流水不复返“落叶永离,覆水难收”“死灰不能复燃”在这些尽人皆知的谚语中,包含着一个客观规律:自然界里的一切变化过程都有方向性,朝某些方向的变化是可以自发发生的,相反方向的变化却是受到限制的。图2.4-1逝者如斯夫”大量事实表明,自然界里自动发生的实际过程,都有方向性。如果要使变化了的事物重新恢友到原来的状态,一定会对外界产生无法消除的影响,这就是自然

3、过程的不可逆性。热传递过程具有不可逆性。一壶烧开的水,会向周围的空气散热,经过一段时间后,壶水就与环境的温度一样了。如果在水中放入冰块,冰块就会从水中吸热而融化,使水变凉,但过了一段时间,水温还会变得与室温一样。这些现象告诉我们:两个温度不同的物体互相接触,热量总是从高温物体流向低温物体,直到两个物体的温度相等。从来没有发生过热量从低温物体自发地流向高温物体的现象。这个事实,曾使科学家长期感到困惑。要使热量从低温物体流向高温物体,使两物体的温度差越来越大,并不是完全不可能的,例如电冰箱通电后内外温度就会变大。但是,这个现象是以耗电做功为代价的,它不能自发地进行。1850年,德国物理学家克劳修斯

4、总结了热传递过程中的这种普遍趋势,他指出:当高温物体和低温物体之间发生热传递时,热总要自发地从高温物体转移到低温物体,直至二者温度相同。对自然界的这种规律,他又从反面概括说:热不可能从冷的物体自发地传向热的物体。克劳修斯(R.J.E.Clausius,1822-1888)扩散现象也具有不可逆性。两种不同的气体可以自发地进入对方,最后形成一种均匀的混合气体。但是,相反的现象绝对不会发生:容器中均匀的混合气体,自发地分开,成为两种纯净的气体,各处在容器的两侧。当然可以用物理的或化学的手段把混合着的两种气体分开,但是这样做一定会引起其他变化。图2.4-2表示两个可以连通的容器,A中装着空气,B是真空

5、。打开阀门K,A中的空气会自发地向B中膨胀,最后两个容器中都充满空气。谁也没有见过这样的现象:这两个容器充满空气后,空气会自发地从B流向A,最后使B变成真空。当然,我们有办法使B变成真空,但那要用抽气机把B中的空气抽到A中。这一定会消耗电能,即“引起别的变化热机的效率和第二类永动机任何一台热机,它的工作物质获得热量并对外做功之后,一定会将剩余的热量排向冷凝器。以内燃机为例,汽缸中的气体得到燃料产生的热量Qi,推动活塞做功W,然后排出废气,同时把热量Q散发到大气中。根据能量守恒定律,有QI=W+。2在物理学中,热机效率(efficiencyofheatengine)用“表示,定义为热机所做的功与

6、它所吸收的热量的比值,即WF实际上,热机总要向冷凝器散热,所以不可能把它吸收的热量全部转化为机械能。所以总有QW也就是说,热机的效率不可能达到100%。车用汽油机的效率只有20%30%,燃气轮机的效率比较高,也只有40%左右。即使是理想热机,没有摩擦,也没有漏气等能量损失,也不可能把吸收的能量的100%全部转化为机械能,因为总要有一部分热量散发到冷凝器中。曾经有人试图设计一类机器,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%吗?这种机器不违背能量守恒定律,但是都没有成功。人们把这种仅从单一热库吸热,同时不间断地做功的永动机叫做第二

7、类永动机.1851年,英国物理学家W.汤姆孙(即开尔文)归纳了所有热机的工作过程,指出:工作物质不可能把吸收的热量全部变成功而不产生其他影响。VV.汤姆孙(W.Thomson.1824-1907)曾主持铺设了跨越大西洋的海底通信电缆,1892年被封为开尔文勋爵。汤姆孙提出了绝对温度的概念,人们用“开尔文”命名绝对温度的单位。第二类永动机不可能制成,表示机械能与内能的转化过程具有方向性:机械能可以全部转化为内能,但是内能却不能全部转化为机械能,而不引起其他变化。热力学第二定律人们分析了自然现象的不可逆性,总结了第二类永动机不可能制成的事实,确立了热力学第二定律(SeCOndIaWOfthermO

8、dynamic$)。热力学第二定律有多种表述,常见的两种表述是:不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其他变化这是按热传导的方向性来表述的。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。这是按机械能与内能转化过程的方向性来表述的,它也可以表述为:不可能制成第二类永动机,这两种表述是等价的。热力学第二定律揭示了自然界中涉及热现象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的自然规律,它对于我们认识自然和利用自然具有重要的指导意义。问题和练习1 .有人说热力学第二定律的意思就是“热不能全部转化为功“,这个说法对吗?2 .自然界的现象中,哪些过程是自发进行的?举出几例来。3 .酷暑季节,当气温高于人体温度时,人体还是可以通过汗的蒸发将热散发出去。这违反热力学第二定律吗?4 .电能可以比较方便地转化为其他能。了解你家用电的情况,能否想出一些方法,提高电能的使用效率?把你的方法与同学交流。

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > 高等教育 > 理学

copyright@ 2008-2023 yzwku网站版权所有

经营许可证编号:宁ICP备2022001189号-2

本站为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,本站只是中间服务平台,本站所有文档下载所得的收益归上传人(含作者)所有。装配图网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。若文档所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知装配图网,我们立即给予删除!