浅谈热力学第二定律的应用

在物理的热力学研究过程中,力图维持能量守恒进行永动机的制造一度是国内外很多大物理学家争相追逐研究的课题,当热力学第一定律无法完成这一研究后,物理学家开始着手对热力学第二定律的研究.为此,作者针对此研究热潮选择热力学第二定律的应用作为此次研究课题,参与到讨论永动机在热力学第二定律研究下依旧违反科学规律的性质研究工作中.     

物理学中的“不可能”

在人类享受电子技术、计算机、信息网络等一系列高新技术带来的新生活方式时 ,首先得感谢物理科学的发展 .近几个世纪物理学的发展走在社会发展的前列 ,从宏观宇宙体系到原子内部微观世界 ,研究得相当广泛而深入 ,人类似乎是“无所不能”的 .然而 ,在对客观规律的认知逐渐深刻的同时 ,也发现了许多令人扫兴的“不可能”事件 ,物理学家也只能面对这些事实遗憾地发出长叹 .1 .永动机不可能制成“永动机”的概念 ,除教科书之外 ,现已经很少被人提起 .然而 1 9世纪以前 ,人们十分热衷于此类机器的研究 ,“永恒运转”确实动听诱人 .从历史上的几百种永动机模型来看 ,不乏丰富的想象、精奇的构思 ,但都以失败告终 .1 9世纪确立的热力学第一定律 (广义形式是能量转化和守恒定律 )指出 ,系统在对外做功的过程中内能要减少 ,要想不消耗其内能 ,外界必须同时对它做功或给它传递热量 ,也就是说 ,要不断供给系统能量 ,系统才能持续对外做功 .热力学第一定律对无须消耗能量就能运转的“第一类永动机”作出了科学的判决 .于是人们又空想了第二类永动机 ,它能从单一热源取热 ,使之完全变为有用功而不产生其他影响 .有人曾计算过 ,地球表面...     

热力学第一定律和能量转化与守恒定律

热力学第一定律和能量转化与守恒定律的关系,各书的叙述不尽相同.有的书[1]说,“热力学第一定律就是能量转化与守恒定律.”有的书[2]说,“热力学第一定律是包括热量在内的能量守恒和转化定律.”有的书[3]说,“热力学第一定律是能量转化与守恒定律在热现象领域内所具有的特殊形式.”笔者认为,最后一种说法更为确切,本文将对此作粗浅的论证.     

能量守恒和转化定律与热力学第一定律的建立及其关系

能量守恒和转化定律,是人类历经数世纪,总结了力学、热学、电学、磁学、化学、电化学、生物化学等诸多领域,特别是经历了力学、电磁学与热力学的多种实验及观察后,推导出来的一条适合于整个自然界的普遍性科学定律.热力学第一定律表示的是宏观规律,是能量转化和守恒定律在热力学范围内的具体应用.本文从两者的建立过程来说明其关系.一、能量守恒和转化定律的发现历程早在四五十万年以前,人类的祖先就已学会了"钻木取火",即是摩擦取火,也就是把机械运动(动能)转化为热的过程,这其中直接孕育着能量转化的思想,在蒸汽机发明以     

理想气体能量转换的定性判断

用Ｐ—Ｖ图作为热力学第一定律的辅助手段定性判断一定质量的理想气体等温、等压和等容三个等值过程的能量转换 ,直观、迅速而且准确 ,是综合运用物理规律和图象解的一个实题的一个实例。　　 1　一定质量理想气体等值过程Ｐ—Ｖ图简析热力学系统的状态参数Ｐ、Ｖ、Ｔ中如果有两个确定 ,第三个也随之而定 ,且在Ｐ—Ｖ图上能够找到对应的一点 ,表征一个热力学平衡态。每一个状态的变化过程可以用Ｐ—Ｖ图上的一条曲线表示。1 1　在Ｐ—Ｖ图上 ,等温线是彼此不相交的双曲线簇。当温度升高时 ,等温线按图 1中箭头方向移动 ,即等温线Ⅲ比等温线…     

热力学第二定律教学中的几个疑难问题

热力学第一定律（能量守恒原理）和热力学第二定律（熵增加原理）是热力学中的两个最基本的定律,内能和熵则是与这两个定律相联系的重要物理量.德国物理学家埃姆登说过：“在自然过程的庞大工厂里,熵的原理起着经理的作用,因为它规定整个企业的经营方式和方法;而能的原理仅仅充当了簿记员,平衡着贷方和借方.”     

本期科目:数学 训练专题:反证法

历史上曾有许多人设想能制造一种不消耗能量而可以永远转动的机器──永动机。１９世纪４０年代许多英国著名物理学家致力于研究这种机器，他们花费了多年的时间却毫无结果。后来焦耳等一些学者从相反方向来考虑这个问题，即先假定永动机是不可能制造出来的，并做了大量的实验来验证这一假设，结果发现了能量守恒和转换定律。在古希腊时，有三位哲学家，由于争论及天气炎热感到疲倦，于是在花园里的一棵大树下躺下休息而睡着了。这时一个爱开玩笑的人用炭涂黑了他们的前额，三人醒来后，彼此相视而笑，每个人都以为其他两人在互相取笑，而没…     

浅谈热力学第二定律

热力学第二定律是关于实际宏观过程进行方向和条件的定律,是热力学的基本定律之一.让我们用探究的目光来学习和认识这一定律. 一、热机效率的思考热学的发展跟提高热机的效率紧密相关.热机的工作需要从热源吸取热量Q,然后将其转变成对外所做的机械功W,热机的效率η就是W 与Q的比值η=W/Q.根据能量守恒定律,人们不可能制成效率η>1的第一     

浅析化学热力学中的数学方法

<正> 化学热力学是研究化学反应过程中能量相互转换所遵循的规律的科学,其主要内容是三个热力学定律和五个热力学函数.除两个热力学定律是经验定律,难能运用逻辑方法或其他理论来加以证明外,在解决问题时所用的方法却是严格的数理逻辑的推理方法.可以说,很多概念的引入、性质的探讨、函数之间的关系、物化量的运算、以至某些实验     

2005年高考模拟试卷物理

本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,共150分,考试时间120分.第Ⅰ卷(选择题,共40分)一、(本大题共10小题,每小题4分,共40分.在每小题给出的4个选项中,有的小题只有1个选项正确,有的小题有多个选项正确.全部选对得4分,选不全得2分,有选错或不答得0分.)1. 下列说法中正确的是A　热传导是有方向性的;B　第2类永动机不可能制成,因为它违反能量守恒定律;C　第2类永动机不可能制成,因为机械能和内能的转化过程具有方向性;D　热力学第二定律表明,所有物理过程都具有方向性【　　】2. 若氢原子从第4能级跃迁到第3能级时,辐射的光子照…     

对“热力学第一定律中”的功W的理解

一、问题的提出在学习“热力学第一定律 ,能量守恒定律”一节时 ,不少学生对“热力学第一定律ΔU=Q W”中的功 W的确切含义提出了疑问 .课本中对热力学第一定律 ΔU=Q W的内容是这样表述的 :外界对物体所做的功 W加上物体从外界吸收的热量 Q等于物体内能的增加ΔU.通过学习 ,学生认为热力学第一定律中的功可以理解为是外界对物体所做的功或物体对外界所做的功 .但进行了下列有关“热力学第一定律 ΔU=Q W”的习题训练后 ,学生对定律中的功 W的理解反而模糊了 .例 1　如图 1所示 ,容器 A、B各有一个可以自由移动的轻活塞 ,活塞下面…     

热学自我检测题

一、选择题(以下各题所给的4个选项中,只有1个符合题意)1.下列说法中正确的是( ). A热量不可能从低温物体传递给高温物体; B第二类永动机违背了能的转化与守恒定律; C机械能不可能全部转化为热力学能(也称内能); D热力学能不能全部转化为机械能,同时不引起其他变化     

谈谈热力学第一定律

由于热力学定律(也就是能量守恒和转换定律)内容的普遍性和应用的广泛性,在高等学校的普通物理与热力学中都被列为重要课题;目前,高中物理也把它列入教学的内容,这是必要的。我们知道,这个定律是指包括内能在内的一切形式的能量守恒与转化的规律,但是数学表达式中ΔE为何只说是系统内能变化而不是能量的变化呢?在讲“内能的变化”时提到的“加热”与“热量”     

气体问题例说(高二、高三)

1.考查热力学第一定律和热力学第二定律例1对于定量气体,可能发生的过程是()(A)等压压缩,温度降低.(B)等温吸热,体积不变.(C)放出热量,内能增加.(D)绝热压缩,内能不变.(全国卷Ⅱ)分析抓住关键词“等温”、“等压”、“绝热”,再根据热力学第一定律分析.     

闭口系统与稳态稳流开口系统的相似性

工程热力学的主要任务是研究热能和机械能相互转换的基本规律。而研究这些规律首先就要选取合适的研究对象,即系统。闭口系统与稳态稳流的开口系统就是其中两个非常重要且常用的系统。虽然这是两个不同系统,但分别基于这两个系统建立的热力学第一定律的能量方程及熵方程却对两个系统都适用。本文通过详细的推导过程,解释了能够适用的原因,让学生能够更好地理解和应用能量守恒方程及熵方程。     

热力学第二定律的涵义

热力学第二定律是判定与热现象有关的物理过程进行方向的定律,是热学中的一个重要知识点.学习过程中,要对该定律建立正确的认识.1.定律的两种表述热力学第二定律最常见的表述形式有两种,分别为克劳修斯表述和开尔文表述.克劳修斯表述:不可能把热量从低温物体自发地传到高温物体,而不引起其他变化.开尔文表述:不可能从单一热源吸热,使之完全变成有用的功,而不引起其他变化.     

对人教版高中实验教科书《物理》选修3中几个问题的探讨

一、对教科书“开尔文表述”教学的思考 1．问题的提出 人教版普通高中课程标准实验教科书《物理》（选修3-3）对热力学第二定律（具体内容请参阅教科书或http：／／www．pep．com．cn／wlgjcjfzy／index．htm）的编写较以前的相关版本有了很大的变化，主要是从探究的角度说明热力学第二定律。其中教科书对开尔文表述的讲解，令学生感到不容易理解．热力学第二定律虽不是高中教学的重点，但却是难点。高中教科书对热力学第二定律的表述方式与其他物理定律的表述方式有一个显著的不同，它是用否定语句表述的，特别是开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。其中连用了两个否定，并使用了“单一热库”“其他影响”等学生陌生的词语，使学生感到深奥难懂。而使学生感到更加困惑的是：如何利用开尔文表述解释“第二类永动机是不可能制成的”。作为中学教师，我感到我们不能回避难点，应正视教学实际，找出教学的软肋，探寻其中的根源，寻求解决问题的办法。     

热力学定律——物理继续教育研究(八)(续)

四、熵 热力学第二定律 热力学第一定律指出系统状态发生变化的任何过程中,能量形式之间可以相互转化,但能量总量必须守恒。现在要问,任何能量守恒的过程都可以发生吗?热力学第二定律正是关于过程进行方向和限度的定律。 香水分子从香水瓶口出来;渐渐地均衡地扩散至整个房间,然而,它们能再自动地聚集至瓶中吗?     

一维等熵不定型流问题

把动力学规律中的质量守恒表现为连续方程 ,把牛顿第二定律表现为气体流动的欧拉方程 ;把热力学第一定律表现为能量守恒方程 ;把与气体压缩性有关的状态变化规律表现为状态方程。通过建立这四个方程 ,确定不定型流场四个参数的变化规律     

2004年物理高考冲刺卷（一）

一、本大题共1 0小题;每小题4分,共40分,在每小题中给出的四个选项中,至少有一个选项符合题目要求.1 .能源是当今社会快速发展面临的一大难题.由此,人们想到了永动机,关于第二类永动机,甲、乙、丙、丁四位同学争论不休甲:第二类永动机并不违反能量守恒定律,应该可以制造成功;乙:因为内能不可能全部转化为机械能,第二类永动机不可能制成;丙:是摩擦、漏气等因素导致能量损失,第二类永动机也因此才不能制成;丁:内能与机械能之间的转化具有方向性才是第二类永动机不可能制成的原因.你认为说法正确的是(　　)(A)甲　　(B)乙　　(C)丙　　(D)丁2…