讨论与思考

在《物理1》的开篇中,我们曾问:假如有一种完全没有摩擦的“理想热机”,它的效率能达到100%吗?现在,你是否有所领悟?

本节开始提出的设想为什么无法实现?

科学家正在研究一种新技术:利用海洋中不同深度的温度差驱动热机。这为什么是可行的?

开尔文表述

1851年,英国物理学家威廉·汤姆生(即开尔文勋爵)从热机的工作特点出发,总结出热力学第二定律的另一种表述: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。这种表述称为开尔文表述。

当能量转化与守恒定律对“第一类永动机”做出“不可能制成”的判决后,历史上曾有许多人精心构思,想设计出一种从单一热源吸热,并把所吸热量除用于克服摩擦做功外全部用来对外做功的机器,也就是说,一种效率达到100%的热机。这种机器称为“第二类永动机”。“第二类永动机”并不违背能量转化与守恒定律,但根据热力学第二定律的开尔文表述,同样可以做出判决:“第二类永动机”也是不可能制成的。而这正是热力学第二定律的又一种表述。

案例分析

案例炎炎夏日,两位同学在充满凉意的空调室内,就空调机的工作过程是否遵循热力学第二定律的问题发生了争论。

一位同学说:空调机工作时,不断地把热量从室内传到室外,即从低温物体传到高温物体,可见它并不遵循热力学第二定律。

另一位同学说:热力学第二定律是热力学系统的普遍规律,空调机的工作过程不可能违反它。

两人各执一词,都无法使对方信服。请你对他们的论点作出评价。

分析空调机和电冰箱都是制冷机,它们的工作原理基本相同。为了便于分析,我们以电冰箱为研究对象,认识它的基本结构