【精選】人教版高中物理選修33第4講熱力學第二定律學案+練習-物理知識點總結(jié)

1、高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總結(jié)第4講熱力學第二定律目標定位1.通過自然界中客觀過程的方向性，了解熱力學第二定律 .2.了 解熱力學第二定律的兩種不同表述，以及兩種表述的物理實質(zhì) .3.了解什么是第二 類永動機，知道為什么它不能制成.h預習導學 J梳理識記點撥一、熱力學第二定律1 . 一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的.如物體間的傳熱，氣體 的膨脹、擴散都有特定的方向性.2 .反映宏觀自然過程方向性的定律就是熱力學第二定律.二、熱力學第二定律的兩種表述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.2 .開爾文表述：不可能從里二熱庫吸收熱量，使之

2、完全變成功、而不產(chǎn)生其 它影響.三、熱機1 .熱機的效率”：熱機輸出的機械功與燃料產(chǎn)牛的熱量的比佰,用公式表示 W,為q=R熱機的效率不可能達到100%. Q2 .第二類永動機：只有單一熱源、從單一熱源吸收熱量，可以全部用來做功 的熱機叫第二類永動機，它不違背能量守恒定律，但違背熱力學第二定律，所以不 轉(zhuǎn)實現(xiàn).h課堂講義 f 理,深化探究一、宏觀過程的方向性1 .熱傳導具有方向性：兩個溫度不同的物體相互接觸時，熱量會自發(fā)地從高 溫物體傳給低溫物體，結(jié)果使高溫物體的溫度降低，低溫物體的溫度升高.高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總結(jié)高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試

3、卷試題、數(shù)學知識點總結(jié)2 .氣體的擴散現(xiàn)象具有方向性：兩種不同的氣體可以自發(fā)地進入對方，最后 成為均勻的混合氣體，但這種均勻的混合氣體，決不會自發(fā)地分開，成為兩種不同 的氣體.3 .機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性： 物體在水平面上運動，因摩擦而逐 漸停止下來，但絕不可能出現(xiàn)物體吸收原來傳遞出去的熱量后，在地面上重新運動 起來.4 .氣體向真空膨脹具有方向性： 氣體可自發(fā)地向真空容器膨脹，但絕不可能 出現(xiàn)氣體自發(fā)地從容器中流出，容器變?yōu)檎婵?5 .在整個自然界中，無論有生命的還是無生命的，所有的宏觀自發(fā)過程都具 有單向性，都有一定的方向性，都是一種不可逆過程.【例1】下列說法正確的是（）A.熱

4、量能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體B.熱量不能從低溫物體傳到高溫物體C.熱傳遞是有方向性的D.氣體向真空中膨脹的過程是有方向性的答案 ACD解析 如果是自發(fā)地進行，熱量只能從高溫物體傳到低溫物體，但這并不是說 熱量不能從低溫物體傳到高溫物體，只是不能自發(fā)地進行，在外界條件的幫助下， 熱量也能從低溫物體傳到高溫物體， A、C對，B錯；氣體向真空中膨脹的過程也 是不可逆，具有方向性的，D對.借題發(fā)揮 兩個溫度不同的物體相互接觸時，熱量會自發(fā)地從高溫物體傳給低 溫物體，使高溫物體的溫度降低，低溫物體的溫度升高，這個過程是自發(fā)進行的， 不需要任何外界的影響或者幫助，有時我們也能實現(xiàn)熱量從低溫物體傳給高溫

5、物 體，如電冰箱，但這不是自發(fā)地進行的，需要消耗電能，其實自然界中所有的熱現(xiàn) 象都是具有單向性的.二、熱力學第二定律和第二類永動機1 .克勞修斯表述是按熱傳導的方向性表述的.熱量可以由低溫物體傳到高溫 物體但不能是自發(fā)的，如：冰箱、空調(diào).高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總結(jié)高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總結(jié)2 .開爾文表述是按照機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性來表述的.不是不能從 單一熱庫吸收熱量而對外做功，而是這樣做的結(jié)果，一定伴隨著其他變化或影響.3 .這兩種表述看似毫無聯(lián)系，其實是等價的，可以從一種表述導出另一種表 述.4 .熱力學第二定

6、律揭示了自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向 性.5 .第二類永動機不可能制成，它也是熱力學第二定律的一種表述形式.雖然第二類永動機不違反能量守恒定律，但大量的事實證明，在任何情況下熱 機都不可能只有一個熱源，熱機要不斷地把吸取的熱量變?yōu)橛杏玫墓?，就不可避?地將一部分熱量傳給低溫熱源.【例2】根據(jù)熱力學第二定律可知，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是可以實現(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

7、使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化答案 AD解析 熱力學第二定律揭示了與熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過程的方向性，機械能和內(nèi) 能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性，機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能要轉(zhuǎn)化為機械能必 須借助外部的幫助，即會引起其他變化， A選項正確、B選項錯誤；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，必然要引起其他變化（外界對系統(tǒng)做功），故C選項錯誤、D選項正確.借題發(fā)揮 （1） 一切物理過程均遵守能量轉(zhuǎn)化與守恒定律，但遵守能量守恒的 物理過程不一定均能實現(xiàn).（2）熱力學第二定律的關(guān)鍵在于“自發(fā)性”和“方向性”.針對訓練下列說法正確的

8、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)能必定增加高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總結(jié)高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總結(jié)C.第二類永動機不可能制成，是因為違背了能量守恒定律D.電冰箱雖然可以從低溫物體吸收熱量，但不違反熱力學第二定律 答案 D解析 根據(jù)熱力學第二定律，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A錯誤；外界對物體做功的同時，物體可能發(fā)熱，

9、物體的內(nèi)能不 一定增加，所以選項B錯誤；第二類永動機不可能制成，并不違背能量守恒定 律，但它違背了熱力學第二定律中熱機效率必小于 1的表述，因此它不可能制成， 所以選項C錯誤；電冰箱雖然從低溫物體吸收了熱量，但產(chǎn)生了其它影響，消耗 了電能，選項D正確.【例3 第二類永動機不可能制成的原因是（）A.違背了能量守恒定律B.熱量總是從高溫物體傳遞到低溫物體C.機械能不能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D.內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機械能而不引起其他變化 答案 D解析第二類永動機的設(shè)想并不違背能量守恒定律，但是違背了熱力學第二定 律，所以不可能制成.借題發(fā)揮凡是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性，機械能可全部轉(zhuǎn)化成 內(nèi)能，而內(nèi)

10、能不能全部轉(zhuǎn)化成機械能，而不引起其他變化.尹對點練習 二鞏固應(yīng)用*反饋宏觀過程的方向性1.下列哪個過程具有方向性（）A.熱傳導過程B.機械能向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程C.氣體的擴散過程高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總結(jié)高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總結(jié)D.氣體向真空中的膨脹答案 ABCD解析這四個過程都是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程，根據(jù)熱力學第二定律可知， 它們都是不可逆的，具有方向性.熱力學第二定律和第二類永動機2.根據(jù)熱力學第二定律，下列判斷正確的是（）A.電流的能不可能全部變?yōu)閮?nèi)能B.在火力發(fā)電機中，燃氣的內(nèi)能不可能全部變?yōu)殡娔蹸.熱機中，燃氣內(nèi)

11、能不可能全部變?yōu)闄C械能D.在熱傳導中，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體答案 BCD解析 根據(jù)熱力學第二定律可知，凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性， 電流的能可全部變?yōu)閮?nèi)能（由焦耳定律可知），而內(nèi)能不可能全部變成電流的能，而 不產(chǎn)生其它影響.機械能可全部變?yōu)閮?nèi)能，而內(nèi)能不可能全部變成機械能.在熱傳 導中，熱量只能自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能自發(fā)地從低溫物體傳遞 給高溫物體.3.關(guān)于熱力學第一定律和熱力學第二定律，下列論述正確的是 （）A.熱力學第一定律指出內(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)

12、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)能量的轉(zhuǎn)化規(guī)律，它們不但不矛盾，而且沒有本質(zhì)區(qū)別D.其實，能量守恒定律已經(jīng)包含了熱力學第一定律和熱力學第二定律答案 B解析 熱力學第一定律揭示了內(nèi)能與其他形式能量之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，是能量守 恒定律在熱學中的具體體現(xiàn).熱力學第二定律則進一步闡明了內(nèi)能與其他形式能量 轉(zhuǎn)化時的方向性，二者表述的角度不同，本質(zhì)不同，相互補充，并不矛盾，故選項 C、D錯誤，選項B正確；內(nèi)能在一定條件下可以全部轉(zhuǎn)化為機械能，熱量也可以高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總結(jié)高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試

13、卷試題、數(shù)學知識點總結(jié)由低溫物體傳遞到高溫物體，但是要引起其他變化，如電冰箱制冷機工作還要消耗電能，故選項A錯誤.4.關(guān)于熱現(xiàn)象和熱學規(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，并達到絕對零度，最終 實現(xiàn)熱機效率100%B.熱量是不可能從低溫物體傳遞給高溫物體的C.第二類永動機遵從能量守恒，故能做成D.用活塞壓縮汽缸里的空氣，對空氣做功 2.0X105 J,同時空氣向外界放出熱量1.5X105 J,則空氣的內(nèi)能增加了 0.5X105 J答案 D解析 由熱力學第二定律知，B、C錯；絕對零度不可能達到，A錯；由熱力 學第一定律知D正確.聲題組訓練J M 偏，檢測（

14、時間：60分鐘）題組一 宏觀過程的方向性1.關(guān)于熱傳導的方向性，下列說法正確的是（）A.熱量能自發(fā)地由高溫物體傳給低溫物體B.熱量能自發(fā)地由低溫物體傳給高溫物體C.在一定條件下，熱量也可以從低溫物體傳給高溫物體D.熱量不可能從低溫物體傳給高溫物體答案 AC解析 在有外力做功的情況下，熱量可以從低溫物體傳給高溫物體，但熱量只 能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體.2.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與轉(zhuǎn)化定律的物理過程都是可能實現(xiàn)的C.由熱力學第二定律可以判斷物理過程能否自發(fā)進行高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總結(jié)高中數(shù)

15、學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總結(jié)D. 一切物理過程都不可能自發(fā)地進行答案 AC解析 能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的過程都是具有方向性的， A對；第二類永動機不違背 能量守恒定律，但是不能實現(xiàn)，B錯；在熱傳遞的過程中，能量可以自發(fā)地從高溫 物體傳到低溫物體，但其逆過程不可能自發(fā)地進行，C對、D錯.3 .以下說法正確的是（）A.熱量不僅可以從高溫物體傳到低溫物體，也可自發(fā)地從低溫物體傳到高溫 物體B,空調(diào)等設(shè)備就是利用了熱傳導的方向性C.無論采用什么方法，都不可能把熱量從低溫物體傳遞給高溫物體D.熱量能自發(fā)地傳遞的條件是必須存在“溫度差”答案 D解析 熱傳導具有方向性，熱量可以自發(fā)地由高

16、溫物體傳到低溫物體，也可以 從低溫物體傳到高溫物體，但不能自發(fā)地進行，故 A錯；空調(diào)等可以將熱量由低 溫物體傳到高溫物體，但消耗了電能，故 B, C錯.題組二熱力學第二定律的理解4 .關(guān)于熱力學定律和分子動理論，下列說法中正確的是 （）A.我們可以利用高科技手段，將流散到周圍環(huán)境中的內(nèi)能重新收集起來加以 利用而不引起其他變化B.利用淺層海水和深層海水之間的溫度差制造一種熱機，將海水的一部分內(nèi) 能轉(zhuǎn)化為機械能，這在原理上是可行的C,在分子力作用范圍內(nèi)，分子力總是隨分子間距離的增大而減小D.溫度升高時，物體中每個分子的運動速率都將增大答案 B解析 由熱力學第二定律可知，A錯誤、B正確；由分子間作用

17、力與分子間距 的關(guān)系可知，C項錯誤；溫度升高時，物體中分子平均動能增大，但并不是每個分 子的動能都增大，即并不是每個分子的運動速率都增大，故D項錯誤.5,下列有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的說法中錯誤的是（）高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總結(jié)高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總結(jié)A.不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他的變化B.只要對內(nèi)燃機不斷改進，就可以使內(nèi)燃機的效率達到100%C.滿足能量守恒定律的物理過程都能自發(fā)的進行D.外界對物體做功，物體的內(nèi)能必然增加答案 BCD解析由熱力學第二定律的開爾文表述可知，A對；熱機效率總低于100%,

18、 B錯；滿足能量守恒的過程未必能自發(fā)進行，因為還要看是否滿足熱力學第二定 律，C錯；由熱力學第一定律 3 = W+ Q可知，W>0, AU不一定大于0,即內(nèi)能 不一定增加，D錯.6.用兩種不同的金屬絲組成一個回路，接觸點 1插在熱水中，接觸點2插在 冷水中，如圖10-4-1所示，電流計指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這就是溫差發(fā)電現(xiàn)象.關(guān) 于這一現(xiàn)象的正確說法是（）0-錮娃圖 10 41A.這一實驗不違背熱力學第二定律B.在實驗過程中，熱水溫度降低，冷水溫度升高C.在實驗過程中，熱水的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化成電能，電能則部分轉(zhuǎn)化成冷水的內(nèi) 能D.在實驗過程中，熱水的內(nèi)能只有部分轉(zhuǎn)化成電能，電能則全部轉(zhuǎn)化成冷水 的

19、內(nèi)能答案 AB解析 自然界中的任何自然現(xiàn)象或過程都不違反熱力學定律，本實驗現(xiàn)象也不 違反熱力學第二定律，A正確；整個過程中能量守恒且熱傳遞有方向性，B正確;在實驗過程中，熱水中的內(nèi)能除轉(zhuǎn)化為電能外，還升高金屬絲的溫度，內(nèi)能不能全 部轉(zhuǎn)化為電能；電能除轉(zhuǎn)化為冷水的內(nèi)能外，還升高金屬絲的溫度，電能不能全部高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總結(jié)高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總結(jié)轉(zhuǎn)化為冷水的內(nèi)能，C、D錯誤.注意與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀現(xiàn)象的方向性，這是應(yīng) 用熱力學第二定律的關(guān)鍵.7.圖104 2為電冰箱的工作原理示意圖.壓縮機工作時，強迫制冷劑在冰 箱內(nèi)

20、、外的管道中不斷循環(huán).在蒸發(fā)器中制冷劑汽化吸收箱體內(nèi)的熱量，經(jīng)過冷凝 器時制冷劑液化，放出熱量到箱體外.下列說法正確的是 （圖 10 4 2A.熱量可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外B.電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，是因為其消耗了 電能C.電冰箱的工作原理不違反熱力學第二定律D.電冰箱的工作原理違反熱力學第二定律答案 BC解析 根據(jù)熱力學第二定律，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，要想 使熱量從低溫物體傳到高溫物體必須借助于其他系統(tǒng)做功，A錯誤、B正確.電冰箱的工作原理不違反熱力學第二定律，C正確，D錯誤.故選B、C.8.關(guān)于空調(diào)機，下列說法正確的是（）A.制冷空調(diào)機工作時，

21、熱量從低溫物體傳到高溫物體B.制暖空調(diào)機工作時，熱量從高溫物體傳到低溫物體C.冷暖空調(diào)機工作時，熱量既可以從低溫物體傳到高溫物體，也可以從高溫 物體傳到低溫物體D.冷暖空調(diào)機工作時，熱量只能從低溫物體傳到高溫物體答案 AD解析 空調(diào)機工作時，熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，因為這里有外界做 功.高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總結(jié)高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總結(jié)題組三綜合應(yīng)用9.下列說法中正確的是（）A.功可以完全轉(zhuǎn)化為熱量，而熱量不可以完全轉(zhuǎn)化為功B.熱機必須是具有兩個熱庫，才能實現(xiàn)熱功轉(zhuǎn)化C.熱機的效率不可能大于1,但可能等于1D.熱

22、機的效率必定小于1答案 D解析 本題要求全面領(lǐng)會開爾文表述的含義，同時注意語言邏輯性.開爾文表 述沒有排除熱量可以完全轉(zhuǎn)化為功，但必然要產(chǎn)生其他變化，比如氣體等溫膨脹， 氣體內(nèi)能完全轉(zhuǎn)化為功，但氣體體積增大了，A錯誤；開爾文表述指出，熱機不可能只有單一熱庫.但未必就是兩個熱庫.可以具有兩個以上熱庫，B錯誤；由Qi _ Q2. 一.Q 可知,只要Q2W0, “W1,如果Q2=0,則低溫熱庫不存在，違背了開爾交 表述，故C錯誤、D正確.10 .如圖10-4-3所示，一演示用的“永動機”轉(zhuǎn)輪由 5根輕桿和轉(zhuǎn)軸構(gòu) 成，輕桿的末端裝有用形狀記憶合金制成的葉片.輕推轉(zhuǎn)輪后，進入熱水的葉片因 伸展而“劃水”，推動轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動.離開熱水后，葉片形狀迅速恢復，轉(zhuǎn)輪因此能較 長時間轉(zhuǎn)動.下列說法正確的是（）圖 10 4 3A.轉(zhuǎn)輪依靠自身慣性轉(zhuǎn)動，不需要消耗外界能量B.轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動所需能量來自形狀記憶合金自身C.轉(zhuǎn)動的葉片不斷攪動熱水，水溫升高D.葉片在熱水中吸收的熱量一定大于在空氣中釋放的熱量答案 D高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總結(jié)高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)