【物理】選修3-3熱力學(xué)第二定律ppt課件

1、：t./ ；:；2 一、學(xué)習(xí)目的：一、學(xué)習(xí)目的： 二、重點(diǎn)和難點(diǎn)：二、重點(diǎn)和難點(diǎn)： 三、教學(xué)過(guò)程：三、教學(xué)過(guò)程： 1.了解熱傳導(dǎo)過(guò)程的方向性。了解熱傳導(dǎo)過(guò)程的方向性。 2.了解什么是第二類永動(dòng)機(jī)，為什么第二了解什么是第二類永動(dòng)機(jī)，為什么第二類永動(dòng)機(jī)不能夠制成。類永動(dòng)機(jī)不能夠制成。 3.了解熱力學(xué)第二定律的兩種不同的表述，了解熱力學(xué)第二定律的兩種不同的表述，以及這兩種表述的物理本質(zhì)。以及這兩種表述的物理本質(zhì)。 4.了解什么是能量耗散。了解什么是能量耗散。 二、重點(diǎn)和難點(diǎn)：二、重點(diǎn)和難點(diǎn)： 重點(diǎn)：熱力學(xué)第二定律的物理本質(zhì)和兩種重點(diǎn)：熱力學(xué)第二定律的物理本質(zhì)和兩種常見(jiàn)的表述常見(jiàn)的表述 難點(diǎn)：兩類永動(dòng)

2、機(jī)的區(qū)別，第二類永動(dòng)機(jī)難點(diǎn)：兩類永動(dòng)機(jī)的區(qū)別，第二類永動(dòng)機(jī)不能夠制成的緣由不能夠制成的緣由引入新課：引入新課：任何物體都具有內(nèi)能，在地球上儲(chǔ)存量非常任何物體都具有內(nèi)能，在地球上儲(chǔ)存量非常豐富的海水總質(zhì)量約達(dá)豐富的海水總質(zhì)量約達(dá)1.41018噸，它噸，它的溫度只需降低的溫度只需降低1oC，就能釋放相當(dāng)于，就能釋放相當(dāng)于1800萬(wàn)個(gè)功率為萬(wàn)個(gè)功率為100萬(wàn)千瓦的核電站一年萬(wàn)千瓦的核電站一年的發(fā)電量，足夠全世界運(yùn)用的發(fā)電量，足夠全世界運(yùn)用4000年。而人年。而人類都不能利用這種類都不能利用這種“新能源，究其緣由，新能源，究其緣由，是由于涉及物理學(xué)的一個(gè)根本定律是由于涉及物理學(xué)的一個(gè)根本定律熱力熱力學(xué)

3、第二定律學(xué)第二定律 新課教學(xué)：新課教學(xué)： (一一)、熱傳導(dǎo)的方向性、熱傳導(dǎo)的方向性 1實(shí)例：熱量會(huì)自動(dòng)地從高溫物體傳給低實(shí)例：熱量會(huì)自動(dòng)地從高溫物體傳給低溫度物體。溫度物體。 2熱傳導(dǎo)的過(guò)程具有方向性熱傳導(dǎo)的過(guò)程具有方向性 3自然界中進(jìn)展的涉及熱景象的宏觀過(guò)程自然界中進(jìn)展的涉及熱景象的宏觀過(guò)程都具有方向性。都具有方向性。 1實(shí)例：熱量會(huì)自動(dòng)地從高溫物體傳給低實(shí)例：熱量會(huì)自動(dòng)地從高溫物體傳給低溫度物體。溫度物體。 留意留意這里所說(shuō)這里所說(shuō)“自發(fā)地是指沒(méi)有任何外自發(fā)地是指沒(méi)有任何外界的影響或協(xié)助，電冰箱任務(wù)時(shí)能將冰箱界的影響或協(xié)助，電冰箱任務(wù)時(shí)能將冰箱內(nèi)內(nèi)(溫度較低溫度較低)的熱量，傳給外界空氣的

4、熱量，傳給外界空氣(溫度溫度較高較高)，是由于電冰箱耗費(fèi)了電能，對(duì)制冷，是由于電冰箱耗費(fèi)了電能，對(duì)制冷系統(tǒng)做了功。系統(tǒng)做了功。 2熱傳導(dǎo)的過(guò)程具有方向性熱傳導(dǎo)的過(guò)程具有方向性 熱傳導(dǎo)的過(guò)程可以向一個(gè)方向自發(fā)地進(jìn)展熱傳導(dǎo)的過(guò)程可以向一個(gè)方向自發(fā)地進(jìn)展(熱量從高溫物體自發(fā)地傳給低溫物體熱量從高溫物體自發(fā)地傳給低溫物體)；但向相反的方向不會(huì)自發(fā)地產(chǎn)生但向相反的方向不會(huì)自發(fā)地產(chǎn)生(熱量不會(huì)熱量不會(huì)自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體)，只需借，只需借助外界的協(xié)助才干進(jìn)展。助外界的協(xié)助才干進(jìn)展。熱機(jī)：是一種把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的安裝。熱機(jī)：是一種把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的安裝。熱機(jī)熱機(jī)效率：

5、效率： 由能量守恒定律知道由能量守恒定律知道 Q1 = W +Q2 熱機(jī)的效率熱機(jī)的效率1QW內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)原理：燃料熄滅產(chǎn)生熱量原理：燃料熄滅產(chǎn)生熱量 Q1高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩赐七M(jìn)活塞對(duì)外做功推進(jìn)活塞對(duì)外做功 W排出廢氣向外界低溫?zé)嵩捶艧崤懦鰪U氣向外界低溫?zé)嵩捶艧?Q2高溫?zé)釒?kù)高溫?zé)釒?kù)低溫?zé)釒?kù)低溫?zé)釒?kù)Q1Q2對(duì)外做功對(duì)外做功熱機(jī)W熱機(jī)的效率小于熱機(jī)的效率小于100%，就不能夠把從，就不能夠把從高溫?zé)嵩次盏臒崃咳哭D(zhuǎn)化為機(jī)械能，高溫?zé)嵩次盏臒崃咳哭D(zhuǎn)化為機(jī)械能，總有一部分熱量分發(fā)到冷凝器中?？傆幸徊糠譄崃糠职l(fā)到冷凝器中。二機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性二機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性 1第二類永動(dòng)機(jī)：人們把

6、想象中可以從單第二類永動(dòng)機(jī)：人們把想象中可以從單一熱源吸收熱量，全部用來(lái)做功而不引起一熱源吸收熱量，全部用來(lái)做功而不引起其他變化的熱機(jī)叫做第二類永動(dòng)機(jī)。其他變化的熱機(jī)叫做第二類永動(dòng)機(jī)。 2第二類永動(dòng)機(jī)不能夠制成第二類永動(dòng)機(jī)不能夠制成 表示機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程具有方向表示機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程具有方向性雖然機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)性雖然機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，同時(shí)不引起能卻不能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，同時(shí)不引起其他變化其他變化 3第一類永動(dòng)機(jī)和第二類永動(dòng)機(jī)第一類永動(dòng)機(jī)和第二類永動(dòng)機(jī) 它們都不能夠制成，第一類永動(dòng)機(jī)的想象它們都不能夠制成，第一類永動(dòng)機(jī)的想象違反了能量守

7、恒定律；第二類永動(dòng)機(jī)的想違反了能量守恒定律；第二類永動(dòng)機(jī)的想象雖不違反能量守恒定律，但違背了跟熱象雖不違反能量守恒定律，但違背了跟熱景象相聯(lián)絡(luò)的宏觀自然過(guò)程具有方向性的景象相聯(lián)絡(luò)的宏觀自然過(guò)程具有方向性的規(guī)律。規(guī)律。 1熱力學(xué)第二定律常見(jiàn)的兩種表述：熱力學(xué)第二定律常見(jiàn)的兩種表述： (1)按熱傳送的方向性來(lái)表述：不能夠使熱按熱傳送的方向性來(lái)表述：不能夠使熱量從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其量從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化他變化 (2)按機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過(guò)程的方向性來(lái)表按機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過(guò)程的方向性來(lái)表述：不能夠從單一熱庫(kù)吸收熱量并把它全述：不能夠從單一熱庫(kù)吸收熱量并把它全部用來(lái)做功，

8、而不引起其他變化部用來(lái)做功，而不引起其他變化 2兩種表述是等價(jià)的兩種表述是等價(jià)的 可以從一種表述導(dǎo)出另一種表述，兩種表可以從一種表述導(dǎo)出另一種表述，兩種表述都稱為熱力學(xué)第二定律述都稱為熱力學(xué)第二定律 3熱力學(xué)第二定律的意義熱力學(xué)第二定律的意義 提示了有大量分子參與的宏觀過(guò)程的方向提示了有大量分子參與的宏觀過(guò)程的方向性，是獨(dú)立于熱力學(xué)第一定律的一個(gè)重要性，是獨(dú)立于熱力學(xué)第一定律的一個(gè)重要自然規(guī)律自然規(guī)律 1能量耗散：流散的內(nèi)能無(wú)法重新搜集起能量耗散：流散的內(nèi)能無(wú)法重新搜集起來(lái)加以利用的景象叫做能量耗散來(lái)加以利用的景象叫做能量耗散 2能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出

9、自然界中的宏觀過(guò)程具有方向性界中的宏觀過(guò)程具有方向性 例例1根據(jù)熱力學(xué)第二定律，以下判別正確根據(jù)熱力學(xué)第二定律，以下判別正確的選項(xiàng)是的選項(xiàng)是 A. 電流的能不能夠全部變?yōu)閮?nèi)能電流的能不能夠全部變?yōu)閮?nèi)能 B在火力發(fā)電機(jī)中，燃?xì)獾膬?nèi)能不能夠全在火力發(fā)電機(jī)中，燃?xì)獾膬?nèi)能不能夠全部變?yōu)殡娔懿孔優(yōu)殡娔?C熱機(jī)中，燃?xì)鈨?nèi)能不能夠全部變?yōu)闄C(jī)械熱機(jī)中，燃?xì)鈨?nèi)能不能夠全部變?yōu)闄C(jī)械能能 D在熱傳導(dǎo)中，熱量不能夠自發(fā)地從低溫在熱傳導(dǎo)中，熱量不能夠自發(fā)地從低溫物體傳送給高溫度物體物體傳送給高溫度物體 解析解析根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，凡與熱根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，凡與熱景象有關(guān)的宏觀過(guò)程都具有方向性，電流景象有關(guān)的宏觀

10、過(guò)程都具有方向性，電流的能可全部變?yōu)閮?nèi)能的能可全部變?yōu)閮?nèi)能(由電流熱效應(yīng)中的焦由電流熱效應(yīng)中的焦耳定律可知耳定律可知)，而內(nèi)能不能夠全部變成電流，而內(nèi)能不能夠全部變成電流的能機(jī)械能可全部變?yōu)閮?nèi)能，而內(nèi)能不的能機(jī)械能可全部變?yōu)閮?nèi)能，而內(nèi)能不能夠全部變成機(jī)械能，在熱傳導(dǎo)中，熱量能夠全部變成機(jī)械能，在熱傳導(dǎo)中，熱量只能自發(fā)地從高溫物體傳送給低溫物體，只能自發(fā)地從高溫物體傳送給低溫物體，而不能自發(fā)地從低溫物體傳送給高溫物體，而不能自發(fā)地從低溫物體傳送給高溫物體，所以選項(xiàng)所以選項(xiàng)B、C、D正確正確 A. 違背了能量的守恒定律違背了能量的守恒定律 B熱量總是從高溫物體傳送到低溫物熱量總是從高溫物體傳送到低

11、溫物體體 C機(jī)械能不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能機(jī)械能不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能 D內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，同時(shí)內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，同時(shí)不引起其他變化不引起其他變化 解析解析第二類永動(dòng)機(jī)想象雖然符合能第二類永動(dòng)機(jī)想象雖然符合能量守恒定律，但是違背了能量轉(zhuǎn)化中量守恒定律，但是違背了能量轉(zhuǎn)化中有些過(guò)程是不可逆的規(guī)律。所以不能有些過(guò)程是不可逆的規(guī)律。所以不能夠制成，選項(xiàng)夠制成，選項(xiàng)D正確正確 例例3試對(duì)熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定試對(duì)熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律做一簡(jiǎn)單的評(píng)析律做一簡(jiǎn)單的評(píng)析 解析解析熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律是構(gòu)成熱力學(xué)知識(shí)的實(shí)際根底，前者對(duì)自是構(gòu)成熱力學(xué)知

12、識(shí)的實(shí)際根底，前者對(duì)自然過(guò)程沒(méi)有任何限制，只指出在任何熱力然過(guò)程沒(méi)有任何限制，只指出在任何熱力學(xué)過(guò)程中能量不會(huì)有任何添加或損失，反學(xué)過(guò)程中能量不會(huì)有任何添加或損失，反映的是物體內(nèi)能的變化與熱量、做功的定映的是物體內(nèi)能的變化與熱量、做功的定量關(guān)系；后者那么是處理哪些過(guò)程可以自量關(guān)系；后者那么是處理哪些過(guò)程可以自發(fā)地發(fā)生，哪些過(guò)程必需借助于外界條件發(fā)地發(fā)生，哪些過(guò)程必需借助于外界條件才干進(jìn)展。才干進(jìn)展。 熱力學(xué)第二定律有熱力學(xué)第二定律有常見(jiàn)的兩種表述，常見(jiàn)的兩種表述，提示了有大量分子提示了有大量分子參與的宏觀過(guò)程參與的宏觀過(guò)程(即即與熱景象有關(guān)的宏與熱景象有關(guān)的宏觀過(guò)程觀過(guò)程)的方向性，的方向性，

13、第二類永動(dòng)機(jī)不能第二類永動(dòng)機(jī)不能夠制成。夠制成。 1.以下哪些物理過(guò)程具有方向性以下哪些物理過(guò)程具有方向性 A. 熱傳導(dǎo)過(guò)程熱傳導(dǎo)過(guò)程 B機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程 C氣體的分散過(guò)程氣體的分散過(guò)程 D氣體向真空中膨脹的過(guò)程。答案：氣體向真空中膨脹的過(guò)程。答案：2.熱機(jī)是一種熱機(jī)是一種_的安裝，的安裝，熱機(jī)做的功和它從熱源吸收熱量的熱機(jī)做的功和它從熱源吸收熱量的比值叫做熱機(jī)的比值叫做熱機(jī)的_答案：答案：3.能量耗散是從能量耗散是從_角度反映出自然界中角度反映出自然界中的宏觀過(guò)程具有方向性答案：的宏觀過(guò)程具有方向性答案：4.熱力學(xué)第二定律使人們認(rèn)識(shí)到，熱力學(xué)第二定律使人們認(rèn)識(shí)到，

14、自然界中進(jìn)展的涉及自然界中進(jìn)展的涉及_景象的宏觀過(guò)程都具有景象的宏觀過(guò)程都具有_性，例如機(jī)械能可以性，例如機(jī)械能可以_轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能_全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而不引起其他變化不引起其他變化 5.什么是第二類永動(dòng)機(jī)什么是第二類永動(dòng)機(jī)?為什么第二類永動(dòng)機(jī)不為什么第二類永動(dòng)機(jī)不能夠呵斥能夠呵斥? 答：可以從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)做答：可以從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)做功，而不引起其他變化的熱機(jī)稱為第二類永動(dòng)機(jī)。功，而不引起其他變化的熱機(jī)稱為第二類永動(dòng)機(jī)。第二類永動(dòng)機(jī)不能夠制成的緣由是由于機(jī)械能和第二類永動(dòng)機(jī)不能夠制成的緣由是由于機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過(guò)程具有方向性，雖然機(jī)械能可以全部?jī)?nèi)能轉(zhuǎn)化過(guò)程具有方向性，雖然機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而不引起其他變化。而不引起其他變化。 解答：熱力學(xué)第一定律指出