10.4 热力学第二定律

【教学目的】

1、了解某些热学过程的方向性　　2、了解什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可能制成　　3、了解热力学第二定律的两种表述，理解热力学第二定律的物理实质　　4、知道什么是能量耗散　　5、知道什么是热力学第三定律

【教学重点】

1、热力学第二定律的实质，定律的两种不同表述

2、知道什么是第二类永动机，以及它不能制成的原因

【教学难点】

热力学第二定律的物理实质

【教具】

扩散装置

【教学过程】

○、引入

学生答问：1、热力学第一定律的形式若何，符号法则怎样？

　　　　　　　2、什么是第一类永动机？

热力学第一定律和能量守恒定律具有相同的实质，表征的是能量转移或转化过程中总量不变。既然能量只是在不停地转移或转化，而不会消失，我们为什么还在面临能源危机，还在不停地呼吁节约能源呢？我们今天来探讨一下这个问题--

一、某些热学过程的方向性

人们认识问题，总是先有素材，再有思索，然后才有理论的总结与上升。我们先看这样的事实：

根据初中学过的物理常识，我们知道热传导会在两个有温差的物体间产生，会自发的从高温物体传至低温物体，那么，热传导会不会从低温物体传至高温物体呢？不会。我们把这种现象称之为--

热传导的方向性

在看另一个事实：表述教材P85图11-12的物理情形...（人们也做过理论上的预测：扩散既然是分子无规则运动引起，那么，原来A容器中的气体分子恰好全部回到A容器是可能的，只是这种几率非常非常小，以至于在现实中还从来没有发生过）这说明--

扩散现象有方向性

事实三：有初速度的物体，在水平面上运动，总要停下来，因为摩擦生热，机械能转化成了内能；但是，由于内能的增量一部分转移到物体和地面，另一部分转移到了空中（通常称之为耗散），我们要把这部分内能收集起来，然后通过某种机器或装置让它转化成物体重新运动的机械能，这可能吗？答案必然是否定的。甚至人们还尝试过，即便能够把这部分内能完全收集（不散失），要使它完全转化成机械能，也是绝对不可能的。所以，我们说，涉及到热现象的--

能量转化有方向性

怎样表征这种热学过程的方向性呢？--

二、热力学第二定律

在介绍热力学第二定律之前，先介绍相关概念--

热机：将内能转化成机械能的装置。它们的主要工作原理都是利用高温高压的气体或蒸汽膨胀做功。如蒸汽机、汽轮机、燃气轮机、内燃机和喷气发动机等。内能的来源有燃料燃烧所放出的内能、地热以及原子能（转化）、太阳能（转化）等。热机的组成必须具备三个组成部分。其一是发热器，它是使燃料所释放出的能量转变为工作物质（简称工质