【正文】 熱源冷卻來做功，而 不 放出熱量給其它物體，或者說 不 使 外界 發(fā)生任何變化 . 一 熱力學(xué)第二定律的兩種表述 第十三章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 物理學(xué) 第五版 75 唯一效果是熱 功的過程是不可能實現(xiàn)的。 T Q A 是不可能制造成功的。第二類永動機(jī) )1( ??單一熱源是指溫度均勻且恒定不變的熱源； 注意理解： ② ① ③ 1QA??第十三章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 物理學(xué) 第五版 76 說明熱力學(xué)第一定律和第二定律是互相獨(dú)立的。 比較： 第一類永動機(jī)： 第二類永動機(jī)： 不耗能，只做功 )(%100 ??? ??違反熱力學(xué)第一定律 A)0( 21 ?? QAQ%1 0 0??違反熱力學(xué)第二定律 AT1Q第十三章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 物理學(xué) 第五版 77 1 2 ),( 11 TVp),( 22 TVp1p2p1V 2VpVoW ETQ W ④ 熱力學(xué)第二定律 并不意味著熱不能完全轉(zhuǎn)變?yōu)楣? 等溫膨脹雖是從單一熱 源吸收熱量全部對外作 功，但體積膨脹了。 關(guān)鍵詞 ：“無其它影響” 熱完全轉(zhuǎn)變?yōu)楣?，而?系統(tǒng)和外界均復(fù)原是不可能的。 不違反熱力學(xué)第二定律 第十三章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 物理學(xué) 第五版 78 低溫?zé)嵩? 2T高溫?zé)嵩? 1T卡諾熱機(jī) 1Q2QWVop2TW 1TA B C D 21 TT ? 卡諾循環(huán)是循環(huán)過程，但需兩個熱源，且使外界發(fā)生變化 . 第十三章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 物理學(xué) 第五版 79 ⑤ 熱力學(xué)第二定律指出了 熱功轉(zhuǎn)換的方向性 功 自發(fā) 熱 100 % 轉(zhuǎn)換 熱 非自發(fā) 功 不能 100% 轉(zhuǎn)換 這里的“方向性”：是指它們存在一個自發(fā)的、 無條件的、勿須外界幫助而進(jìn)行的方向。而不是 其反方向不能實現(xiàn)，只是實現(xiàn)其反方向過程 要產(chǎn)生“對外影響”。 說明 ： 第十三章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 物理學(xué) 第五版 80 2 克勞修斯說法 不可能把熱量從低溫物體 自動 傳到高溫物體而 不 引起 外界的變化 . * 熱量不能自動地從低溫物體傳到高溫物體。 的。的致冷機(jī)是不可能成功?????AQwA 2120* Q A=0 1T2TQ 第十三章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 物理學(xué) 第五版 81 注意理解： ?熱力學(xué)第二定律指出了 熱傳導(dǎo)方向性： 高溫 自動 低溫 低溫 非自動 高溫 （外界做功） ?熱力學(xué)第二定律 并不意味著熱量不能 從低溫物體傳到高溫物體 關(guān)鍵詞 ：“自動” 即 熱量 從低溫物體傳到高溫物體不能 自發(fā)進(jìn)行，不產(chǎn)生其它影響。 例： 電冰箱 第十三章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 物理學(xué) 第五版 82 雖然卡諾致冷機(jī)能把熱量從低溫物體移至高溫物體，但需外界作功且使環(huán)境發(fā)生變化 . 高溫?zé)嵩? 1T低溫?zé)嵩? 2T卡諾致冷機(jī) 1Q2QWVop2TW 1TA B C D 21 TT ?2Q1Q③ 第十三章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 物理學(xué) 第五版 83 小結(jié) 1 熱力學(xué)第二定律是大量實驗和經(jīng)驗的總結(jié) . 3 熱力學(xué)第二定律可有多種說法，每種說法都反映了自然界過程進(jìn)行的方向性 . 2 熱力學(xué)第二定律開爾文說法與克勞修斯說法具有等效性 . 第十三章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 物理學(xué) 第五版 84 可逆過程 : 在系統(tǒng)狀態(tài)變化過程中，如果逆過程能重復(fù)正過程的每一狀態(tài)，而且不引起其它變化，這樣的過程叫做可逆過程 . 二 可逆過程與不可逆過程 準(zhǔn)靜態(tài)無摩擦過程為可逆過程 第十三章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 物理學(xué) 第五版 85 不可逆過程 ：在不引起其它變化的條件下，不能使逆過程重復(fù)正過程的每一狀態(tài)，或者雖能重復(fù)但必然會引起其它變化，這樣的過程叫做不可逆過程 . 非 準(zhǔn)靜態(tài)過程為不可逆過程 . 第十三章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 物理學(xué) 第五版 86 準(zhǔn)靜態(tài)過程（無限緩慢的過程），且無摩擦力、粘滯力或其它耗散力作功，無能量耗散的過程 . 可逆過程的條件 第十三章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 物理學(xué) 第五版 87 非 自發(fā)傳熱 自發(fā)傳熱 高溫物體 低溫物體 ? 熱傳導(dǎo) ? 熱功轉(zhuǎn)換 完全 功 不 完全 熱 溶解、擴(kuò)散、生命 … 自然界一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實際宏觀過程都是不可逆的 . 熱力學(xué)第二定律的 實質(zhì) 無序 有序 自發(fā) 非均勻、非平衡 均勻、平衡 自發(fā) 第十三章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 物理學(xué) 第五版 88 (1) 在 相同 高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g工作的任意工作物質(zhì)的 可逆機(jī) 都具有 相同 的效率 . 三 卡諾定理 (2) 工作在 相同 的高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g的一切 不 可逆機(jī)的效率都 不可能 大于可逆機(jī)的效率 . 第十三章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 物理學(xué) 第五版 89 以卡諾機(jī)為例，有 ??( 不可逆 機(jī) ) （ 可逆 機(jī) ） 1 211 21 T TTQ ????≤ 第十三章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 物理學(xué) 第五版 90 無序 有序 熱功轉(zhuǎn)換 完全 功 不 完全 熱 熱力學(xué)第二定律的 實質(zhì) ： 自然界一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實際宏觀過程都是不可逆的 . 第十三章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 物理學(xué) 第五版 91 非 自發(fā)傳熱 自發(fā)傳熱 高溫物體 低溫物體 熱傳導(dǎo) 非均勻、非平衡 均勻、平衡 擴(kuò)散過程 V VV ??自發(fā) 外力壓縮 第十三章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 物理學(xué) 第五版 92 ? 功： 與宏觀定向運(yùn)動相聯(lián)系，有序運(yùn)動 熱： 與分子無規(guī)則運(yùn)動相聯(lián)系 自動 非自動 ? 熱傳導(dǎo) 高溫 低溫 T? 差別 無序性 自動 低溫 高溫 T? 差別 無序性 非自動 實際自發(fā)熱力學(xué)過程都向無序性增大的方向進(jìn)行 ！ ?自由膨脹 體積 可能位置 無序性 自動 體積 可能位置 無序性 非自動 真空 第十三章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 物理學(xué) 第五版 93 熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計意義 : 實際自發(fā)的熱力學(xué)過程是不可逆的，總是沿著系統(tǒng) 熱力學(xué)概率（無序性）增加的方向進(jìn)行。 ? 無序性減小的狀態(tài)不是絕對不可能發(fā)生，而是發(fā)生的可能性趨于零。 ? 熱力學(xué)第二定律是一個統(tǒng)計規(guī)律，對大量粒子體系才有意義，對只含少數(shù)分子的系統(tǒng)不適用。 比較： 熱力學(xué)第一定律： 嚴(yán)格成立，不能違反 熱力學(xué)第二定律： 統(tǒng)計規(guī)律，違反的概率太小 對大量的分子體系適用