2019-2020学年度粤教版选修3-3 3.4热力学第二定律 教案(10)
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  我们说,上述四个过程的逆过程是非自发过程,但不是说在其它条件下也根本无法实现。 要想实现必须改变条件并付出代价。

传热过程的逆过程,热量由低温物体传到高温物体,可以通过冷冻机来实现。 气体膨胀的逆过程,气体从低压容器流向高压容器,可以通过真空泵来实现。 浓差扩散的逆过程,溶液从低浓度溶液向高浓度溶液中移动,可以将其设计成电解池,通

过直流电来实现。

氧化还原反应,金属锌与硫酸铜水溶液反应生成铜与硫酸锌的逆过程。

Cu+ZnSO4=Zn+CuSO4也可以将其设计成电解池,通过直流电来实现。 以上四类自发过程的逆过程之所以得以实现,是因为系统从环境得到了功。 这样的例子不胜枚举。由此可见,过程一经发生,即使有办法使系统复原,但是环境留

下了痕迹,而且这些痕迹都是得热失功。那么,这些痕迹有没有办法消除呢?能不能设计一 台机器,在它的循环操作中,能将环境得到的热全部转化为功?如果可以,痕迹不就消除了 吗?

  曾经有这样一个设想,试图来解决我们的能源危机。地球上有大量的海水,它的总质量 约为 1.4×1018t,如果这些海水的温度降低 0.1oC,将要放出多少焦耳的热量?海水的比热 容为C=4.2×103J/(kg·℃)请大家计算一下,上述过程将释放多少能量?放出 5.8×1023J 的热量。

哪怕水的温度只下降千分之一摄氏度,利用这种机器,就能得到 1000 万亿千瓦时的电。

(秦山核电站装机容量为 30 万千瓦、大亚湾核电站装机容量为百万千瓦)下降这点温度对水

来说微不足道,但是他所换得的电能足够人们充裕用上 1000 年。可惜。这样的机器是造不出 来的。我们刚刚学过了热力学第一定律,即能量的转化与守恒定律。这样的机器并不违背热 力学第一定律,为什么造不出来呢?既然能量的总量是不变的,但为什么还说有能源危机, 还要提倡节约能源呢?

  于是,问题被归结为一点,热和功是有本质差异的。功可以无条件转变成热,热转变成 功确实有条件的。

在这种条件下,我们开始了热力学第二定律的讨论。