第十章學(xué)案4

1、第十章 熱 力 學(xué) 定 律 目標(biāo)定位 1.通過自然界中傳熱的方向性等實(shí)例，初步了解熱力學(xué)第 二定律，并能用熱力學(xué)第二定律解釋第二類永動機(jī)不能制 成的原因. 2.能運(yùn)用熱力學(xué)第二定律解釋自然界中的能量轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移 以及宏觀自然過程的方向性問題. 學(xué)案4熱力學(xué)第二定律 知識探究 自我檢測 一、熱力學(xué)第二定律 兩個溫度不同的物體相互接觸時，熱量會自發(fā)地從低溫 物體傳給高溫物體，結(jié)果使高溫物體的溫度升高，低溫 物體的溫度降低嗎？ 答案不會.熱傳遞具有方向性. 問題設(shè)計 知識探究 1.兩種常見表述 (1)克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物 體.(闡述的是熱傳遞的 ) (2)開爾文表述：不可能

2、從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成 功，而不產(chǎn)生其他影響.(闡述的是機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的 ) 方向性 要點(diǎn)提煉 方向性 2.熱力學(xué)第二定律的理解 (1)克勞修斯表述指明熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性，不 需要借助外界提供能量的幫助，其物理本質(zhì)是揭示了熱傳遞 過程是 (填“可逆”或“不可逆”)的. (2)開爾文表述中的“單一熱庫”指溫度恒定且均勻的熱 庫.“不產(chǎn)生其他影響”是指惟一效果是熱量全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣Χ?外界及系統(tǒng)都不發(fā)生任何變化.其物質(zhì)實(shí)質(zhì)揭示了熱變功過程 是不可逆的. 不可逆 (3)熱力學(xué)第二定律的每一種表述都揭示了大量分子參與的 過程的 .進(jìn)而使人們認(rèn)識到自然界中一切與熱現(xiàn)象有 關(guān)的宏觀過程

3、都具有 ，都是不可逆的. 方向性 方向性 延伸思考 熱傳導(dǎo)的方向性能否簡單理解為“熱量不會從低溫物體傳 給高溫物體”？ 答案不能. 二、兩個熱力學(xué)定律的比較與應(yīng)用 地球上有大量的海水，它的總質(zhì)量約為1.41018 t，如果這 些海水的溫度降低0.1 ，將要放出5.81023 J的熱量，這 相當(dāng)于1 800萬個功率為100萬千瓦的核電站一年的發(fā)電量， 這么巨大的能量，人們?yōu)槭裁床蝗ラ_發(fā)研究呢？ 答案這種利用海水的內(nèi)能發(fā)電的過程，違背了熱力學(xué)第 二定律，所以不會研究成功. 問題設(shè)計 1.兩個定律比較：熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律在熱力 學(xué)中的具體表現(xiàn)形式，在轉(zhuǎn)化的過程中， 保持不 變.熱力學(xué)第二定

4、律是指在有限的時間和空間內(nèi)，一切和 熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過程、化學(xué)過程具有 (填“可 逆性”或“不可逆性”). 總的能量 要點(diǎn)提煉 不可逆性 2.兩類永動機(jī)的比較： 第一類永動機(jī)：不消耗任何能量，可以不斷做功(或只給予 很小的能量啟動后，可以永遠(yuǎn)運(yùn)動下去). 第二類永動機(jī)：將 全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而不引起其他 變化(或只有一個熱源，實(shí)現(xiàn) 與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化). 內(nèi)能 內(nèi)能 3.第一類永動機(jī)和第二類永動機(jī)都不可能制成 第一類永動機(jī)的設(shè)想違反了 ；第二類永動機(jī) 的設(shè)想不違反能量守恒定律，但違背了熱力學(xué)第二定律. 能量守恒定律 典例精析 一、熱力學(xué)第二定律的基本考查 例1關(guān)于熱力學(xué)第二定律，下列說法正確的是(

5、) A.熱力學(xué)第二定律是通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來的實(shí)驗(yàn)定律 B.熱力學(xué)第二定律是通過大量自然現(xiàn)象的不可逆性總結(jié)出來的 經(jīng)驗(yàn)定律 C.熱力學(xué)第二定律是物理學(xué)家從理論推導(dǎo)出來的結(jié)果 D.熱力學(xué)第二定律沒有理論和實(shí)驗(yàn)的依據(jù)，因此沒有實(shí)際意義 解析熱力學(xué)第二定律是物理學(xué)家通過對大量自然現(xiàn)象的 分析，又總結(jié)了生產(chǎn)和生活經(jīng)驗(yàn)得到的結(jié)論，是一個經(jīng)驗(yàn) 定律，它并不能通過理論和實(shí)驗(yàn)來證明，但它符合客觀事 實(shí)，因此是正確的.它揭示了熱現(xiàn)象宏觀過程的方向性，使 人們認(rèn)識到第二類永動機(jī)不可能制成，對我們認(rèn)識自然和 利用自然有著重要的指導(dǎo)意義. 答案B 例2根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，下列說法中正確的是() A.不可能從單一熱源吸

6、收熱量并把它全部用來做功，而不引起其 他變化 B.沒有冷凝器，只有單一的熱源，能將從單一熱源吸收的熱量全 部用來做功，而不引起其他變化的熱機(jī)是可以實(shí)現(xiàn)的 C.制冷系統(tǒng)將冰箱里的熱量傳給外界較高溫度的空氣中，而不引 起其他變化 D.不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化 解析熱力學(xué)第二定律揭示了與熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過程的方 向性，機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性，機(jī)械能可以全 部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能要全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能必須借助外部的 幫助，即會引起其他變化，A選項(xiàng)正確，B選項(xiàng)錯誤； 熱傳遞過程也具有方向性，熱量能自發(fā)地從高溫物體傳給低 溫物體，但是熱量要從低溫物體傳到高溫物體，必然要引

7、起 其他變化(外界對系統(tǒng)做功)，故C選項(xiàng)錯誤，D選項(xiàng)正確. 答案AD 二、熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律 例3關(guān)于熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律，下列論述正確 的是() A.熱力學(xué)第一定律指出內(nèi)能可以與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化， 而熱力學(xué)第二定律則指出內(nèi)能不可能完全轉(zhuǎn)化為其他形式的 能，故這兩條定律是相互矛盾的 B.內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為其他形式的能，只是會產(chǎn)生其他影響， 故兩條定律并不矛盾 C.兩條定律都是有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的規(guī)律，它們不但不矛盾， 而且沒有本質(zhì)區(qū)別 D.其實(shí)，能量守恒定律已經(jīng)包含了熱力學(xué)第一定律和熱力 學(xué)第二定律 解析熱力學(xué)第一定律是能量守恒在熱現(xiàn)象中的體現(xiàn)，而 熱力學(xué)第二定律則指出內(nèi)能

8、和其他形式能發(fā)生轉(zhuǎn)化的方向 性，兩者并不矛盾，選項(xiàng)A、C、D錯誤，B正確. 答案B 例4第二類永動機(jī)不可能制成是因?yàn)?) A.違背了能量守恒定律 B.違背了熱力學(xué)第二定律 C.機(jī)械能不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能 D.內(nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而不產(chǎn)生其他影響 BD 自我檢測 1.(熱力學(xué)第二定律)下列說法中正確的是() A.一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性 B.一切不違反能量守恒定律的物理過程都是可能實(shí)現(xiàn)的 C.由熱力學(xué)第二定律可以判斷物理過程能否自發(fā)進(jìn)行 D.一切物理過程都不可能自發(fā)地進(jìn)行 解析熱力學(xué)第二定律指出了熱現(xiàn)象的方向性，而同時也指 出了發(fā)生這些單一方向的過程的條件自發(fā)，這也就說明 了這

9、些過程中的一些，其逆過程在某些條件下是可以發(fā)生的， 但也有的是不可能發(fā)生的. 答案AC 2.(熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用)下列說法正確的是() A.熱量不能由低溫物體傳遞到高溫物體 B.外界對物體做功，物體的內(nèi)能必定增加 C.第二類永動機(jī)不可能制成，是因?yàn)檫`背了能量守恒定律 D.電冰箱雖然可以從低溫物體吸收熱量，但不違反熱力學(xué) 第二定律 解析根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳 遞到高溫物體，在發(fā)生其他變化的前提下，熱量可以由低溫 物體傳遞到高溫物體，例如電冰箱制冷時，壓縮機(jī)工作，消 耗了電能，同時熱量由冰箱內(nèi)的低溫物體傳遞到冰箱外的高 溫物體，所以選項(xiàng)A錯誤； 外界對物體做功的同時，物體

10、可能放熱，物體的內(nèi)能不一定 增加，所以選項(xiàng)B錯誤； 第二類永動機(jī)不可能制成，并不違背能量守恒定律，但它 違背了熱力學(xué)第二定律中熱機(jī)效率必小于1的表述，因此它 不可能制成，所以選項(xiàng)C錯誤； 電冰箱雖然從低溫物體吸收了熱量，但產(chǎn)生了其他影響， 消耗了電能，選項(xiàng)D正確. 答案D 3.(熱力學(xué)定律的應(yīng)用)關(guān)于熱現(xiàn)象和熱學(xué)規(guī)律，下列說法中正確 的是() A.隨著低溫技術(shù)的發(fā)展，我們可以使溫度逐漸降低，并最終達(dá) 到絕對零度 B.熱量是不可能從低溫物體傳遞給高溫物體的 C.第二類永動機(jī)遵從能量守恒定律，故能制成 D.用活塞壓縮氣缸里的空氣，對空氣做功2.0105 J，同時空氣 向外界放出熱量1.5105 J，則空氣的內(nèi)能增加了0.5105 J D 4.(熱力學(xué)定律的應(yīng)用)下列說法中正確的是() A.第一類永動機(jī)不可能制成，因?yàn)樗`背了能量守恒定律 B.第二類永動機(jī)不可能制成，因?yàn)樗`背了能量守恒定律