同 JE克劳修斯(1822-1888
同 学 们 好 J.E克劳修斯(1822-1888)
大学物理 第五节热力学第二定律 热力学第一定律:能量转换和守恒定律 凡违反热力学第一定律的过程不可能发生。 第一类永动机不可能成功! 是否凡遵从热力学第一定律的过程一定发生? 功热转换 热传导能量转换有一定方向和限度 扩散 热力学第二定律:描述自然界能量转换的方向和限度。 用否定形式表述 特征表述方式多样 统计意义 反证法 第2页共19页
大学物理 第2页 共19页 第五节 热力学第二定律 热力学第一定律：能量转换和守恒定律 凡违反热力学第一定律的过程 不可能发生。 ——第一类永动机不可能成功！ 是否凡遵从热力学第一定律的过程一定发生？ 功热转换 热传导 扩散…... 能量转换有一定方向和限度 热力学第二定律：描述自然界能量转换的方向和限度。 用否定形式表述 表述方式多样 反证法 统计意义 …... 特征
大学物理 热力学第二定律的两种典型表述及其等效性 1.开尔文表述(K) 从热机角度(热功转换角度)说明能量转换的方向 和限度 *不可能从单一热源吸取热量使之完全转变为有用 功而不产生其他影响。 或: 惟一效果是热全部转换为功的过程是不可能实现的。 单热源热机是不可能制成的。 第二类永动机(7= 是不可能制造成功的。 第3页共19页
大学物理 第3页 共19页 一、热力学第二定律的两种典型表述及其等效性 1.开尔文表述 (K) 从热机角度（热功转换角度）说明能量转换的方向 和限度: * 不可能从单一热源吸取热量使之完全转变为有用 功而不产生其他影响。 或： * 惟一效果是热全部转换为功的过程是不可能实现的。 * 单热源热机是不可能制成的。 T Q A 是不可能制造成功的。 * 第二类永动机 ( = 1)
大学物理 注意理解: 0热力学第一定律和第二定律是互相独立的 比较:第一类永动机: 第二类永动机: 不耗能,只做功Q1=A(Q2=0) 11>100%(7=∞) 7=100 违反热力学第一定律违反热力学第二定律 第4页共19页
大学物理 第4页 共19页 注意理解： 热力学第一定律和第二定律是互相独立的。 比较： 第一类永动机： 第二类永动机： 不耗能，只做功 100% ( = ) 违反热力学第一定律 A ( 0) Q1 = A Q2 = =100% 违反热力学第二定律 A T Q1
大学物理 热力学第二定律并不意味着热不能完全转变为功 例:理想气体等温膨胀 △T=0其他影响 △E=0V>0 T 不违反热力学第二定律 关键词:“无其他影响” 热完全转变为功而且系统和外界均复原是不可能的。 第5页共19页
大学物理 第5页 共19页 热力学第二定律并不意味着热不能完全转变为功 关键词：“无其他影响” 热完全转变为功,而且系统和外界均复原是不可能的。 V 0 例：理想气体等温膨胀 T = 0 其他影响 E = 0 Q = A 不违反热力学第二定律 T
大学物理 ●热力学第二定律指出了热功转换的方向性 功自及热100%转换 中日&功不能100%转换 热力学第二定律与能源危机 热力学第一定律: 能量转换并守恒,何来能源危机? 热力学第二定律: 能量做功的能力下降,能量品质下降。 第6页共19页
大学物理 第6页 共19页 热力学第二定律指出了热功转换的方向性 功 自发 热 100 % 转换 热 非自发 功 不能 100% 转换 热力学第二定律与能源危机 能量做功的能力下降，能量品质下降。 热力学第二定律: 热力学第一定律: 能量转换并守恒，何来能源危机？
大学物理 2.克劳修斯表述(C) 从致冷机角度(热传导角度)说明能量转换的方向和 限度: 热量不能自动地从低温物体传到高温物体 或: *A=0Q2=Q1w=2=∞0 A 的致冷机是不可能成功。 A=0 米第二类永动机是不可能成功的。 第7页共19页
大学物理 第7页 共19页 2. 克劳修斯表述 (C ) 从致冷机角度（热传导角度）说明能量转换的方向和 限度： * 热量不能自动地从低温物体传到高温物体。 或： * 第二类永动机是不可能成功的。 的致冷机是不可能成功的 。 = = = = A Q A Q Q w 2 * 0 2 1 Q A=0 T1 T2 Q
大学物理 注意理解: o热力学第二定律并不意味着热量不能从低温物体 传到高温物体 例:电冰箱 关键词:“自动”即热量从低温物体传到高温 物体不能在不产生其他影响情况下自发进行。 热力学第二定律指出了热传导方向性 高温自动 低温 低温非自动 高温(外界做功) 第8页共19页
大学物理 第8页 共19页 注意理解： 热力学第二定律指出了热传导方向性 高温 自动 低温 低温 非自动 高温 （外界做功） 热力学第二定律并不意味着热量不能从低温物体 传到高温物体 关键词：“自动” 即热量从低温物体传到高温 物体不能在不产生其他影响情况下自发进行。 例：电冰箱
大学物理 3两种表述的等效性 正定理:如果K成立,C一定成立 逆定理:如果C成立,K一定成立 否定理:如果K不成立,C一定不成立 逆否定理:如果C不成立,K一定不成立 用反证法证明后两项 自学P22(P.64) 第9页共19页
大学物理 第9页 共19页 3. 两种表述的等效性 正定理：如果 K 成立，C 一定成立 逆定理：如果 C 成立，K 一定成立 否定理：如果 K 不成立，C 一定不成立 逆否定理：如果 C 不成立，K 一定不成立 用反证法证明后两项 自学P.222 (P.664)
大学物理 4.热力学第二定律表述的多样性 凡满足能量守恒定律,而实际上又不可实现的过程 都可以作为热力学第二定律的一种表述,而且彼此等 效 K,C为两种标准表述 历史上最早提出 抓住典型过程:从热机,致冷机角度阐述。 练习:判断正误 0热量不能从低温物体传向高温物体 e热不能全部转变为功× 第10页共19页
大学物理 第10页共19页 4. 热力学第二定律表述的多样性 凡满足能量守恒定律，而实际上又不可实现的过程 都可以作为热力学第二定律的一种表述，而且彼此等 效。 K， C 为 两种标准表述 • 抓住典型过程：从热机，致冷机角度阐述。 • 历史上最早提出 练习：判断正误 热量不能从低温物体传向高温物体 热不能全部转变为功 × ×
