4.熱力學第二定律一、熱力學第二定律的一種表述1．熱傳導的方向性(1)凡是實際的過程，只要涉及熱現象，都有特定的

性；這些過程可以自發地朝某個

進行，而相反的過程．即使不違背能量守恒定律，它們也不會

地進行．(2)一切與熱現象有關的宏觀自然過程都是

的．

2．熱力學第二定律的一種表述熱量不能

地從低溫物體傳到高溫物體．這是熱力學第二定律的克勞修斯表述，闡述的是

的方向性．

方向方向自發不可逆自發傳熱二、熱力學第二定律的另一種表述1．熱機(1)熱機工作的兩個階段第一個階段是

，把燃料中的

變成工作物質的內能．第二個階段是工作物質對外

，把自己的內能變成．(2)熱機的效率：熱機輸出的

與燃料產生的

的比值．用公式表示為η＝

.燃燒燃料化學能做功機械能機械功熱量2．開爾文表述：不可能從

吸收熱量，使之完全變成功，而不產生其他影響．(即機械能與內能轉化具有方向性)．單一熱源一、熱力學第二定律理解中的幾個問題1．單一熱庫：指溫度均勻并且恒定不變的系統．若一系統各部分溫度不相同或者溫度不穩定，則構成機器的工作物質可以在不同溫度的兩部分之間工作，從而可以對外做功．據報道，有些國家已在研究利用海水上下溫度不同來發電．2．其他影響：指除了從單一熱庫吸收的熱量，以及所做的功以外的其他一切影響；或者除了從低溫物體吸收熱量、高溫物體得到相同的熱量外，其他一切影響和變化．不是不能從單一熱庫吸收熱量而對外做功，而是這樣做的結果，一定伴隨著其他變化或影響．同樣，也不是熱量不能從低溫物體傳到高溫物體，而是指不產生其他影響的自動熱傳遞是不可能的．3．關于“不可能”：實際上熱機或制冷機系統循環終了時，除了從單一熱庫吸收熱量對外做功，以及熱量從低溫熱庫傳到高溫熱庫以外，過程所產生的其他一切影響，不論用任何曲折復雜的辦法都不可能加以消除．4．兩種表述是等價的如果克勞修斯表達不成立，則開爾文表述也不成立．

5．熱力學第二定律的實質熱力學第二定律的每一種描述，都揭示了大量分子參與宏觀過程的方向性，使人們認識到自然界中進行的涉及熱現象的宏觀過程都具有方向性．二、熱力學第一、第二定律的比較及兩類永動機的比較1．熱力學第一定律與熱力學第二定律的比較規律區別聯系熱力學第一定律熱力學第二定律區別熱力學第一定律是能量守恒定律在熱力學中的體現，否定了創造能量和消滅能量的可能性，從而否定了第一類永動機熱力學第二定律反映了一切與熱現象有關的宏觀自然過程都是不可逆的，從而否定了第二類永動機聯系兩定律都是熱力學基本定律，分別從不同角度揭示了與熱現象有關的物理過程所遵循的規律，二者相互獨立，又相互補充，都是熱力學的理論基礎2.兩類永動機的比較比較項第一類永動機第二類永動機設計要求不消耗任何能量，可以不斷地對外做功(或只給予很小的能量啟動后，可以永遠運動下去)將內能全部轉化為機械能，而不引起其他變化(或只有一個熱源，實現內能與機械能的轉化)不可能的原因違背了能量守恒定律違背了熱力學第二定律 關于兩類永動機和熱力學的兩個定律，下列說法正確的是()A．第二類永動機不可能制成是因為違反了熱力學第一定律B．第一類永動機不可能制成是因為違反了熱力學第二定律C．由熱力學第一定律可知做功不一定改變內能，傳熱也不一定改變內能，但同時做功和傳熱一定會改變內能D．由熱力學第二定律可知熱量從低溫物體傳向高溫物體是可能的，從單一熱源吸收熱量，完全變成功也是可能的解析：

答案：D【反思總結】第一類永動機違反能量守恒定律，第二類永動機不違反能量守恒定律，但違反熱力學第二定律．熱力學第一定律是能量守恒定律的一種具體形式，而熱力學第二定律反映的是熱現象的方向性．◎教材資料分析〔思考與討論〕地球上海水的總質量達1.4×1021kg.如果把這些海水的溫度降低1℃，放出的熱量就達9×1018kW·h，足夠全世界使用4000年．這個設想不違背能量守恒定律，但是不能實現，所以叫做第二類永動機．前面學到的，違背能量守恒定律的永動機，叫做第一類永動機．學過熱力學第二定律之后，你能說出為什么不能制成第二類永動機嗎？【點撥】

雖然第二類永動機不違反能量守恒定律，大量的事實證明，在任何情況下熱機都不可能只有一個熱源，熱機要不斷地把吸取的熱量變為有用的功，就不可避免地將一部分熱量傳給低溫熱源． 根據熱力學第二定律分析，下列說法中正確的是()A．熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體B．熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，也可以從低溫物體傳到高溫物體C．機械能可以全部轉化為內能，但變化的內能不可以全部轉化為機械能D．機械能可以全部轉化為內能，變化的內能也可以全部轉化為機械能

解析：

答案：BD選項個性分析A錯誤根據傳熱的規律可知，熱量可以自發地從高溫物體傳到低溫物體，但不能自發地(不需要外界幫助)從低溫物體傳到高溫物體。但是如果借助外界的幫助．熱量可以從低溫物體傳到高溫物體B正確C錯誤機械能可以全部轉化為內能(如一個運動物體克服摩擦力做功而最終停止運動時，機械能全部轉化為內能)；在一定條件下，變化的內能也可以全部轉化為機械能，如理想氣體在等溫膨脹過程中，將吸收來的熱量全部用來做功D正確【反思總結】熱量可以從高溫物體傳到低溫物體．也可以從低溫物體傳到高溫物體，只不過前者能自發地進行，后者必須借助外界的幫助；機械能可以全部轉化為內能，而內能要全部轉化為機械能，肯定會引起其他變化【跟蹤發散】1－1：關于永動機和熱力學定律的討論，下列敘述正確的是()A．第二類永動機違反能量守恒定律B．如果物體從外界吸收了熱量，則物體的內能一定增加C．外界對物體做功，則物體的內能一定增加D．做功和熱傳遞都可以改變物體的內能，但從能量轉化或轉移的觀點來看這兩種改變方式是有區別的解析：

第二類永動機違反熱力學第二定律，并不是違反能量守恒定律，故A錯．據熱力學第二定律ΔU＝Q＋W知內能的變化由做功W和熱傳遞Q兩個方面共同決定，只知道做功情況或只知道傳熱情況無法確定內能的變化情況，故B、C項錯誤．做功和熱傳遞都可改變物體內能．但做功是不同形式能的轉化，而熱傳遞是同種形式能間的轉移，這兩種方式是有區別的，故D正確．答案：

D 如圖所示為電冰箱的工作原理示意圖．壓縮機工作時，強迫制冷劑在冰箱內外的管道中不斷循環．在蒸發器中制冷劑汽化吸收箱體內的熱量，經過冷凝器時制冷劑液化，放出熱量到箱體外，下列說法正確的是()A．熱量可以自發地從冰箱內傳到冰箱外B．電冰箱的制冷系統能夠不斷地把冰箱內的熱量傳到外界，是因為其消耗了電能C．電冰箱的工作原理不違反熱力學第一定律D．電冰箱的工作原理違反熱力學第一定律解析：

熱力學第一定律是熱現象中內能與其他形式能的轉化規律，是能的轉化和守恒定律的具體表現，適用于所有的熱學過程，故C正確，D錯誤；再根據熱力學第二定律，熱量不能自發地從低溫物體傳到高溫物體，必須借助于其他系統做功．A錯誤，B正確，故選B、C.答案：

BC【跟蹤發散】2－1：關于熱現象和熱學規律，下列說法中正確的是()A．隨著低溫技術的發展，我們可以使溫度逐漸降低，并達到絕對零度，最終實現熱機效率100%B．熱量是不可能從低溫物體傳遞給高溫物體的C．第二類永動機遵守能量守恒定律故能制成D．用活塞壓縮汽缸里的空氣，對空氣做功2.0×105J，同時空氣向外界放出熱量1.5×105J，則空氣的內能增加了0.5×105J解析：

絕對零度不可能達到，A錯誤；由熱力學第二定律知，B、C錯誤；由熱力學第一定律知，D正確．答案：

D

1．下列哪些物理過程具有方向性()A．熱傳導過程B．機械能和內能的轉化過程C．氣體的擴散過程 D．氣體向真空中膨脹的過程解析：

一切與熱現象有關的自然現象都具有方向性，應選ABCD.答案：

ABCD2．關于熱傳導的方向性，下列說法正確的是()A．熱量只能由高溫物體傳給低溫物體B．熱量能自發地由低溫物體傳給高溫物體C．在一定條件下，熱量也可以從低溫物體傳給高溫物體D．熱量一定不可能從低溫物體傳給高溫物體解析：

在有外力做功情況下，熱量可以從低溫物體傳遞給高溫物體，而熱量只能自發地從高溫物體傳給低溫物體，故C選項正確．答案：

C3．關于熱力學定律，下列說法正確的是()A．在一定條件下物體的溫度可以降到0KB．物體從單一熱源吸收的熱量可全部用于做功C．吸收了熱量的物體，其內能一定增加D．壓縮氣體總能使氣體的溫度升高解析：

熱力學零度，即我們所說的－273.15℃，這個溫度只能無限接近而不能達到，A錯；由熱力學第二定律知，物體不可能從單一熱源吸收熱量全部用來做功而不引起其他變化，換句話說，在引起其他變化的情況下，物體可以從單一熱源吸收熱量全部用來做功，所以B正確；根據熱力學第一定律，ΔU＝W＋Q知，改變物體內能的方式是做功和熱傳遞，所以物體吸收了熱量或對物體做功其內能都不一定增加，故C、D錯．答案：

B4．下列宏觀過程能用熱力學第二定律解釋的是()A．大米和小米混合后小米能自發地填充到大米空隙中而經過一段時間大米、小米不會自動分開B．將一滴紅墨水滴入一杯清水中，會均勻擴散到整杯水中，經過一段時間，墨水和清水不會自動分開C．冬季的夜晚，放在室外的物體隨氣溫的降低，不會由內能自發地轉化為機械能而動起來D．隨著節能減排措施的不斷完善，最終也不會使汽車熱機的效率達到100%解析：

熱力學第二定律反映的是與熱現象有關的宏觀過程的方向性的規律，A不屬于熱現象，A錯；由熱力學第二定律可知B、C、D正確．答案：

BCD5．關于熱力學第一定律和熱力學第二定律，下列論述正確的是()A．熱力學第一定律指出內能可以與其他形式的能相互轉化，而熱力學第二定律則指出內能不可能完全轉化為其他形式的能，故這兩條定律是相互矛盾的B．內能可以轉化為其他形式的能，只是會產生其他影響，故兩條定律并不矛盾C．兩條定律都是有關能量的轉化規律，它們不但不矛盾，而且沒有本質區別D．其實，能量守恒定律已經包含了熱力學第一定律和熱力學第二定律答案：

BCD6．隨著世界經濟的快速發展，能源短缺問題日顯突出，近期油價不斷攀升，已對各國人民的日常生活造成了各種影響，如排長隊等待加油的情景已經多次在世界各地發生，能源成為困擾世界經濟發展的重大難題之一，下列有關能量轉化的說法中錯誤的是()A．不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他的變化B．只要對內燃機不斷改進，就可以把內燃機得到的全部內能轉化為機械能C．滿足能量守恒定律的物理過程都能自發的進行D．外界對物體做功，物體的內能必然增加解析：

由熱力學第二定律的開爾文表述可知A對．熱機效率總低于100%，B錯．滿足能量守恒的過程未必能自發進行，任何過程一定滿足熱力學第二定律，C錯．由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q可知，W>0，ΔU不一定大于0，即內能不一定增加，D錯．答案：

BCD7．(2011·大綱全國卷·14)關于一定量的氣體，下列敘述正確的是()A．氣體吸收的熱量可以完全轉化為功B．氣體體積增大時，其內能一定減少C．氣體從外界吸收熱量，其內能一定增加D．外界對氣體做功，氣體內能可能減少解析：

由熱力學第二定律知，熱量可以完全轉化為功，但要引起其他變化，A選項對．由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q知，改變物體內能的兩種方式是做功和熱傳遞，B項只說明氣體對外做功，沒有考慮熱傳遞；C項只說明氣體從外界吸收熱量，沒有考慮做功情況，故B、C選項均錯，D選項對．