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内容举例: 、热力学第二定律 (1)一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。如物体间的传热、气体的膨胀、扩散、有摩擦的机械运动……都有特定的方向性。 (2)在物理学中,反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律。 二、热力学第二定律的两种表述 1. 克劳修斯表述 (1)内容:热量不能自发地从低温物体传到高温物体。 (2)理解: ①表述中“自发”二字指的是:当两个物体接触时不需要任何第三者的介入、不会对任何第三者产生任何影响,热量就能从一个物体传向另一个物体。 ②当两个温度不同的物体接触时,这个“自发”的方向是从高温物体指向低温物体的。 ③热量可以自发地从高温物体传向低温物体,却不能自发地从低温物体传向高温物体。要将热量从低温物体传向高温物体,必须有“外界的影响或帮助”,就是要由外界对其做功才能完成。 2. 开尔文表述 (1)内容:不可能从单一热库吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响。 (2)理解: ①热力学第二定律的开尔文表述阐述了机械能与内能转化的方向性: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化成机械能。 ②热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述是等价的。 三、能量是有限的 1. 能量耗散:能量在数量上虽然守恒,但其转移和转化却具有方向性。根据热力学第二定律,分散在环境中的内能不能自动聚集起来驱动机器做功。这样的转化过程叫作 “能量耗散”。 2. 能量品质的降低 能源是指具有高品质的容易利用的储能物质,例如石油、天然气、煤等。能源的使用过程中虽然能的总量保持守恒,但能量的品质下降了。 四、对热力学第二定律的理解 热力学第二定律的克劳修斯表述与开尔文表述的对比克劳修斯表述 开尔文表述 作用 阐述了传热的方向性。热传导的过程可以自发地由高温物体向低温物体进行,但相反方向却不能自发地进行,这是一个不可逆过程 阐述了机械能与内能转化的方向性。机械能可以全部转化为内能,但内能不可能全部转化为机械能而不引起其他变化 等价性 和实质 不管如何表述,热力学第二定律的实质都是相同的,即一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的 举例 ①传热过程的方向性 ②扩散现象的方向性 ③机械能和内能转化的方向性 ④气体向真空中自由膨胀的方向性 ⑤电能和内能转化的方向性
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