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分子动理论 动能分子势能物体的内能 改变内能的方式能量守恒定律热力学第一定律 热力学第二定律

热力学第二定律的两种表述: 一种表述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其他变化”. 另一种表述为“不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化”.

  第一类永动机是指不消耗能量的机器; 第二类永动机是指只有单一热源,它从这个单一热源吸收的热量,可以全部用来做功而不引起其他变化.

  1.热力学第二定律

  (1) 热传导的方向性:热传导的过程是有方向性的,这个过程中,热量会自发地从高温物体传给低温物体,使得高温物体的温度降低,低温物体的温度升高. 但相反的方向是不能自发地进行. 要实现热量由低温物体转移到高温物体,使高温物体温度更高,低温物体温度更低,必须借助外界的帮助,从而引发其他变化.

  (2)机械能和内能的转化的方向性:通过一定装置机械能可以全部转化成内能,但是内能却不能自发地完全转化成机械能,要实现内能完全转化成机械
能,必须借助其他物理变化. 即机械能和内能的转化是具有方向性的.

  (3)热力学第二定律的基本内容:按着热传导的方向来描述: 不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其他变化.

  按着机械能与内能转化过程的方向性来描述:不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化.

  热力学第二定律使人们认识到,自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性.

  2.永动机是不存在的

     
  (1)第一类永动机是指不消耗能量但又可以输出能量的机器. 由于第一类永动机的设想违反了能量守恒定律,因而是不可能实现的.

  (2)第二类永动机是指一种热机,这种热机没有冷凝器,只有单一热源,它从这个单一热源吸收的热量,可以全部用来做功,而不引起其他变化. 第二类永动机的设想虽然不违背能量守恒定律,但是违背了热力学第二定律,因而也是不可能实现的.

  3.能源 环境

     
  能源是指能够提供可利用能量的物质. 能源利用的过程,实质上就是能量的转化和传递的过程.

  常规能源是指煤、石油、天然气,新能源是指核能、太阳能、风能、地热能、海洋能等.

  节约常规能源有利于常规能源长期为人类服务,有利于减少由于常规能源燃烧而造成的大气污染. 而新能源大多是洁净能源,对人类的生存环境没有污染或污染很小,并且大多新能源是“取之不尽,用之不竭的”.

例题1-7 (1) 1791年,米被定义为:在经过巴黎的子午线上,取从赤道到北极长度的一千万分之一. 请由此估算地球的半径R. (答案保留两位有效数字)

    (2) 太阳与地球的距离为1.5×1011m,太阳光以平行光束入射到地面,地球表面的面积被水面所覆盖,太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量W约为1.87×1024J. 设水面对太阳辐射的平均反射率为7%,而且将吸收到能量的约35%重新辐射出去,太阳辐射可将水面的水蒸发,(设在常温、常压下蒸发1kg水需要2.2×106J的能量)而后凝结成雨滴降落到地面. (2001年,上海)

    ① 估算整个地球表面的年平均降雨量. (以毫米表示,地球面积为4πR2).

    ② 太阳辐射到地球的能量中只有约50%到达地面,W只是其中的一部分. 太阳 辐射到地球的能量没能全部到达地面,这是为什么?请说明理由.



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