熱力學第二定律中的吸取的熱源不可能完全變成有用功不產生其他影響這個影響指的是什麼

時間 2021-09-12 17:16:21

1樓:匿名使用者

開爾文表述:不可能從單一熱源吸取熱量,使之完全轉變為有用功,而不產生其它影響。

其中不產生其它影響是理解的關鍵,所謂其它影響是指,除了熱功轉化之外的任何影響或變化。這句話實際上隱含了系統必須經歷一個迴圈過程。只有經過迴圈過程,系統狀態才能恢復如初,即在熱功轉化過程結束後,系統狀態不變。

只有在系統經歷一個過程後狀態不變,才能說從外界的吸熱不能完全轉變為有用功。如果系統經歷某個過程後,狀態發生了變化,這樣的過程熱功是可以完全轉化的。例如理想氣體等溫膨脹,這個過程氣體內能不變,氣體從外界的吸熱就完全轉化為功,但是這一過程產生了其它影響,即氣體的體積壓強都變化了(不滿足開爾文表述的條件,當然就不能依據開爾文表述否定這樣的完全轉化的可能性)。

如果要求氣體體積壓強等等都不變化,又要求系統把從外界(單一熱源)的吸熱全部轉化為有用功這才是不可能的。

如有不明歡迎追問。

2樓:懶懶嚶嚶怪

意思是 兩個方面 從單一熱源吸收的熱可以使之完全變成有用功 但需要幫助(輔助方法和措施)---既產生其他影響

另方面 也可理解為 不留影響 兩個以上熱源是可以的 比如汽車 必須利用空氣這個低溫熱源 把排氣管堵住 是不能利用熱做功的

氣體吸熱膨脹推動活塞時 沒有低溫熱源也不行

熱力學第二定律是什麼啊?它的微觀意義及統計意義?

3樓:匿名使用者

熱力學第二定律的建立與表述

熱力學第二定律是在熱力學第一定律(能量守恆定律)建立後不久建立起來的,它的建立與19世紀20年代卡諾對於熱機的研究有著密切的關係。卡諾在探索提高熱機效率的研究工作中,抓住了熱機的本質,撇開了各種次要因素,抽象出一個僅僅工作於一個高溫熱源和一個低溫熱源(冷源)間的理想熱機(卡諾熱機),他把這樣一個熱機比擬為水輪機:「我們可以足夠確切地把熱的動力比之於瀑布……瀑布的動力取決於液體的高度和液體的量;而熱的動力同樣取決於所用熱質的量以及熱質的『下落高度』,即交換熱質的兩物體之間的溫度差。

」卡諾所處的時代正是熱質說佔統治地位的時代,卡諾的這段話也是熱質說的反映。現在看起來當然是不對的,但是他得到的結論卻是正確的:「單獨提供熱不足以給出推動力,還必須要冷。

沒有冷,熱將是無用的。」他已經接觸到了熱力學第二定律的邊緣。

英國物理學家開爾文(原名湯姆遜)在研究卡諾和焦耳的工作時,發現了某種不和諧:按照能量守恆定律,熱和功應該是等價的,可是按照卡諾的理論,熱和功並不是完全相同的,因為功可以完全變成熱而不需要任何條件,而熱產生功卻必須伴隨有熱向冷的耗散。他在2023年的一篇**中說:

「熱的理論需要進行認真改革,必須尋找新的實驗事實。」同時代的克勞修斯也認真研究了這些問題,他敏銳地看到不和諧存在於卡諾理論的內部。他指出卡諾理論中關於熱產生功必須伴隨著熱向冷的傳遞的結論是正確的,而熱的量(即熱質)不發生變化則是不對的。

克勞修斯在2023年發表的**中提出,在熱的理論中,除了能量守恆定律以外,還必須補充另外一條基本定律:「沒有某種動力的消耗或其他變化,不可能使熱從低溫轉移到高溫。」這條定律後來被稱作熱力學第二定律。

克勞修斯的表述在現代教科書中一般表述為:

不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化。

第二年(2023年)開爾文提出了熱力學第二定律的另一種表述方式,開爾文的表述在現代教科書中一般表述為:

不可能從單一熱源吸取熱量,使之完全變成有用功而不產生其他影響。

開爾文的表述更直接指出了第二類永動機的不可能性。所謂第二類永動機,是指某些人提出的例如製造一種從海水吸取熱量,利用這些熱量做功的機器。這種想法,並不違背能量守恆定律,因為它消耗海水的內能。

大海是如此廣闊,整個海水的溫度只要降低一點點,釋放出的熱量就是天文數字,對於人類來說,海水是取之不盡、用之不竭的能量源泉,因此這類設想中的機器被稱為第二類永動機。而從海水吸收熱量做功,就是從單一熱源吸取熱量使之完全變成有用功並且不產生其他影響,開爾文的說法指出了這是不可能實現的,也就是第二類永動機是不可能實現的。因此熱力學第二定律的開爾文表述也可簡述為:

第二類永動機是不可能造成的。

克勞修斯和開爾文關於熱力學第二定律的表述是完全等價的,他們都是指明瞭自然界巨集觀過程的方向性,或不可逆性。克勞修斯的說法是從熱傳遞方向上說的,即熱量只能自發地從高溫物體傳向低溫物體,而不可能從低溫物體傳向高溫物體而不引起其他變化。這裡「不引起其他變化」是很重要的。

利用致冷機就可以把熱量從低溫物體傳向高溫物體,但是外界必須做功。開爾文的說法則是從熱功轉化方面去說的。功完全轉化為熱,即機械能完全轉化為內能可以的,在水平地面上運動的木塊由於摩擦生熱而最終停不來就是一個例子。

但反過來,從單一熱源吸取熱量完全轉化成有用功而不引起其他影響則是不可能的。所謂「單一熱源」,是指溫度均勻並且保持恆定的熱源,如果熱源的溫度不是均勻的,則可以從溫度較高處吸收熱量,又向溫度較低處放出一部分,這就等於工作在兩個熱源之間了。所謂「不產生其他影響」,是指除了從單一熱源吸熱,這些熱量全部用來做功以外,其他都沒有變化。

如果沒有「不產生其他影響」這個限制,從單一熱源吸熱而全部轉化為功是可以做到的,例如理想氣體在等溫膨脹過程中,氣體從熱源吸熱而膨脹做功,由於這過程中理想氣體保持溫度不變,而理想氣體又不考慮分子勢能,因此氣體的內能保持不變,從熱源吸收的熱量就全部轉化成了功,但是這過程中氣體的體積膨脹了,因此不符合「不產生其他影響」的條件。下面我們從反面來說明這兩種說法的確是等價的:

①如果我們否定克勞修斯的說法,認為熱量可以自發地從低溫物體b傳向高溫物體a,見圖4-l(a)的示意圖,設這個熱量為q,我們再設想有一個卡諾熱機,從高溫熱源a吸取熱量q,一部分轉化為有用功w,另一部分q′傳給了低溫熱源b,這樣的整個過程中,高溫熱源a沒有發生變化,相當於只從低溫熱源b吸收了(q-q′)的熱量而全部轉化為有用功,而不產生其他影響,從而開爾文的說法也就被否定了。

②反過來,如果我們否定了開爾文的說法,認為可以從單一熱源a吸取熱量,全部轉化為有用功而不產生其他影響,見圖4-1(b)的示意圖,設這部分熱量為q1,做的有用功為w1(q1-w1),我們再設想這部分有用功是帶動一個理想的致冷機工作,它從另一個低溫熱源b處吸收熱量q2,向熱源a放出熱量q1′,則滿足q1′=q2+w1,而q1=w1,所以q1′=q2+q1。這樣,總的效果相當於從低溫熱源b處吸收了熱量q。,向高溫熱源a放出的熱量q1′,在補償了q1以後,正好也是q2,這就等於熱量q。

自發地從低溫熱源b傳向了高溫熱源地並沒有發生其他變化,這就否定了克勞修斯的說法。

以上我們從正反兩個方面說明了關於熱力學第二定律的兩種說法是等價的,它們都是關於自然界涉及熱現象的巨集觀過程的進行方向的規律。其實,熱力學第二定律還可以有其他很多種不同的表述方式。例如我國有一句成語「覆水難收」,其實是「覆水不收」。

臉盆裡的水潑到地上,是不可能再收回來的,這也可以看作是熱力學第二定律的一種表述形式。廣義地講,只要指明某個方面不可逆過程進行的方向性就可以認為是熱力學第二定律的一種表述,因為所有不可逆。

《初中物理專題分析》

4樓:匿名使用者

熱力學第二定律又稱熵增原理,

關於熱力學第二定律的詳細理解

5樓:匿名使用者

開爾文表述:不可能從單一熱源吸取熱量,使之完全轉變為有用功而不產生其它影響。這個表述透徹理解稍有難度。

所謂單一熱源,就是一個溫度處處相等並且恆溫的熱庫(熱容量極大,不因吸放熱而改變它的溫度)。換句話可以這麼說,要使熱變成功又不產生其它影響,那麼(系統、即工作物質)一定要與兩個或以上的熱源交換熱量,即從高溫熱源吸熱,將其中的一部分變為功,另一部分仍以熱的形式放出系統(至低溫熱源)。任何的熱機都是這樣工作的,熱機經歷一個工作迴圈後系統和外界(兩個或更多熱源)總的看來,除了有熱變功以外,沒有其它任何變化。

這就表明熱機的效率(不是機械效率,而是熱功轉化效率)不可能是100%(即便沒有摩擦沒有因漏氣等因素存在的散熱)。再換句話說,如果是100%(只吸熱、不放熱,吸的熱全部變功),必然只涉及一個單一熱源(假定有兩個溫度不同的熱源與系統熱交換,系統必然會從高溫處吸熱,低溫處放熱),從而與開表述矛盾。

要使熱機能夠迴圈工作,向低溫熱源放熱是必不可少的,不可避免的,這是大量實踐證明的,開爾文正是將熱機工作中這一規律用更準確的更普遍(也更抽象)的語言表述出來,才得到了熱二律的開爾文表述(表述中並未涉及熱機的字樣,說明這個表述不僅的適用於熱機還適用於任意的巨集觀過程)。

開爾文表述還可以換成另一種表達:從單一熱源吸取熱量,使之完全轉變為有用功,必定會產生其它影響。例如理想氣體等溫膨脹,過程中氣體僅從一個熱源吸熱,而沒有放熱,理想氣體等溫膨脹,內能不變,故吸熱全部變功,然而過程中除了熱功轉化外,還發生了其他變化,(氣體體積變大了,壓強變小了)。

要使這個變化不發生,又要將熱量全部變功(即效率100%),那就是不可能的。怎樣才能讓這個變化不發生呢?系統必須經歷一個迴圈過程(經過一個迴圈系統體積、壓強又復原了),任何熱機想要連續工作(而不是膨脹一下就停止,這樣的「一錘子買賣」),必須經歷迴圈過程,而迴圈過程系統不可避免要與兩個或以上溫度不同的熱源交換熱量(高溫處吸熱,低溫處放熱,一條等溫線不可能構成迴圈)。

樓主可參考理想氣體卡諾迴圈把問題弄透徹。

6樓:無比慌張

就是要使一個低溫物體變成高溫物體,不可能自發完成,必須有外界因素影響。

7樓:匿名使用者

工作效率為100%的機械只有一個,那就是電暖氣。

電能全部轉化為熱能,全是有用功。

其他的機械都是浮雲。

熱力學第二定律在實踐中有什麼指導意義

8樓:滿腹經綸公子

熱力學第二定律(second law of thermodynamics),其表述為:不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產生其他影響,或不可能從單一熱源取熱使之完全轉換為有用的功而不產生其他影響,或不可逆熱力過程中熵的微增量總是大於零。又稱「熵增定律」,表明了在自然過程中,一個孤立系統的總混亂度(即「熵」)不會減小。

一個直接例子就是第二類永動機的不可能性。所謂第二類永動機,是指某些人提出的例如製造一種從海水吸取熱量,利用這些熱量做功的機器。這種想法,並不違背能量守恆定律,因為它消耗海水的內能。

大海是如此廣闊,整個海水的溫度只要降低一點點,釋放出的熱量就是天文數字,對於人類來說,海水是取之不盡、用之不竭的能量源泉,因此這類設想中的機器被稱為第二類永動機。而從海水吸收熱量做功,就是從單一熱源吸取熱量使之完全變成有用功並且不產生其他影響,也就是第二類永動機是不可能實現的。

關於熱力學第二定律,關於熱力學第二定律的問題

非8常8道 樓主說的是開爾文 普朗特說法 1851年 不可能製造出從單一熱源吸熱,使之全部轉化為功而不留下其他任何變化的熱力發電機。下面對樓主的話逐一分析。1 那可不可能通過引起其它變化使單一熱源吸熱全部用來做功呢?答 可以。比如,典型的熱力過程有哪些呢?有四個,等壓過程 等容過程 等溫過程 等熵過...

熱力學第二定律,熱力學第二定律到底什麼意思?

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