2.开尔文表述中的"单一热源"指温度恒定且均匀的热源."不引起其他变化"是指唯一效果是热量全部转变为功而外界及系统都不发生任何变化.其物理实质揭示了热变功过程是不可逆的.
3.热力学第二定律的每一种表述都揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性,进而使人们认识到自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性,都是不可逆的.
【例题1】 (多选)根据热力学第二定律,下列说法正确的是( )
A.热机中燃气的内能不可能全部变成机械能
B.电能不可能全部转变成内能
C.在火力发电机中,燃气的内能不可能全部转变成电能
D.在热传导中,热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体
【思路点拨】 (1)内能和机械能、电能的转化可以考虑热力学第二定律的第二种表述.
(2)热传导现象可以考虑热力学第二定律的第一种表述.
【解析】 凡是与热现象有关的宏观热现象都具有方向性.无论采用任何设备和手段进行能量转化,总是遵循"机械能可全部转化为内能,而内能不能全部转化为机械能",故A正确.
【答案】 ACD
【规律总结】理解热力学第二定律的方法
1.理解热力学第二定律的实质,即自然界中进行的所有涉及热现象的宏观过程都具有方向性.理解的关键在于"自发"和"不引起其他变化".
2.还要正确理解哪些过程不会达到100%的转化而不产生其他影响.
【及时训练】1.(多选)根据热力学第二定律,下列说法中正确的是( )
A.不可能从单一热源吸热并把它全部用来做功,而不引起其他变化
B.没有冷凝器,只有单一的热源,能将从单一热源吸收的热量全部用来做功,而不引起其他变化的热机是可以实现的
C.制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气而不引起其他变化
D.在火力发电中,燃气的内能不可能全部变成电能
【答案】 AD
2.下列说法中正确的是( )
A.一切形式的能量间的相互转化都具有方向性
B.热量不可能由低温物体传给高温物体
C.气体的扩散过程具有方向性
D.一切形式的能量间的相互转化都不具有可逆性
【答案】 C
【学法指导】热力学第一定律,热力学第二定律的对比应用
1.两个定律比较:热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的具体表现形式,在转化的过程中,总的能量保持不变.热力学第二定律是指在有限的时间和空间内,一切和热现象有关的物理过程具有不可逆性.
2.两类永动机的比较:
第一类永动机:不消耗任何能量,可以不断做功(或只给予很小的能量启动后,可以永远运动下去).
第二类永动机:将内能全部转化为机械能,而不引起其他变化(或只有一个热源,实现内能与机械能的转化).
【例题2】 关于两类永动机和热力学两大定律,下列说法正确的是( )
A.第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律
B.第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律
C.由热力学第一定律可知做功不一定改变内能,热传递也不一定改变内能,但同时做功和热传递一定会改变内能
D.由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的,从单一热库吸收热量,完全变成功也是可能的
【解析】 第一类永动机违反热力学第一定律,第二类永动机违反热力学第二定律,A