新教材人教版高中物理選擇性必修第三冊(cè) 3.4 熱力學(xué)第二定律 導(dǎo)學(xué)案

1、精品文檔 精心整理精品文檔 可編輯的精品文檔3.4熱力學(xué)第二定律【學(xué)習(xí)目標(biāo)】一、知識(shí)與技能1了解熱傳導(dǎo)過程的方向性。2了解熱力學(xué)第二定律的兩種不同表述，以及這兩種表述的物理實(shí)質(zhì)。3了解什么是能量耗散，知道能源是有限的。二、過程與方法培養(yǎng)學(xué)生通過日常生活現(xiàn)象概括物理規(guī)律的能力。三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀知道要有效地利用自然界提供的各種能源，必須遵循自然界的規(guī)律?！緦W(xué)習(xí)重難點(diǎn)】熱力學(xué)第二定律的兩種不同表述，以及兩種表述的物理實(shí)質(zhì)?！緦W(xué)習(xí)過程】一、熱力學(xué)第二定律1熱力學(xué)第二定律的一種表述克勞修斯表述（熱傳導(dǎo)的方向性）（1）熱力學(xué)第二定律（概念）：反映_過程的_的定律。（2）克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從

2、_傳到_。即熱傳導(dǎo)的過程具有_。2熱力學(xué)第二定律的另一種表述開爾文表述（機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性）（1）熱機(jī)熱機(jī)工作的兩個(gè)階段第一個(gè)階段是_，把燃料中的化學(xué)能變成工作物質(zhì)的內(nèi)能。第二個(gè)階段是工作物質(zhì)_，把自己的內(nèi)能變成機(jī)械能。熱機(jī)的效率：熱機(jī)輸出的機(jī)械功W與燃料產(chǎn)生的熱量Q的比值。用公式表示為_。（2）開爾文表述：不可能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。即機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化具有_。（3）熱力學(xué)第二定律的其他描述氣體向真空的自由膨脹是_的。一切宏觀自然過程的進(jìn)行都具有_。3第二類永動(dòng)機(jī)定義只從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ灰鹌渌兓腳。第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成第二類

3、永動(dòng)機(jī)不違背_，但違背_。4熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的關(guān)系。（1）熱力學(xué)第一定律揭示了_和_對(duì)改變物體內(nèi)能的規(guī)律關(guān)系U_，指明內(nèi)能不但可以轉(zhuǎn)移，而且還能跟其他形式的能相互轉(zhuǎn)化。熱力學(xué)第一定律就是_與其他能量發(fā)生轉(zhuǎn)化時(shí)的能量守恒定律，是從能的角度揭示不同物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式相互轉(zhuǎn)化的可能性。告誡人們：第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成。熱力學(xué)第一定律只有一種表述形式。（2）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宏觀過程的_。如機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其他變化，進(jìn)而使人們認(rèn)識(shí)到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。告誡人們：第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成。熱力學(xué)

4、第二定律有_表述形式。（3）兩定律的關(guān)系：熱力學(xué)第一定律是和熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過程中能量守恒的表達(dá)形式，說明功及熱量與內(nèi)能改變的定量關(guān)系，而第二定律指出了能量轉(zhuǎn)化與守恒能否實(shí)現(xiàn)的條件和過程進(jìn)行的方向，指出了一切變化過程的自然發(fā)展方向不可逆，除非靠外界影響。所以二者相互獨(dú)立，又相互補(bǔ)充。5兩類永動(dòng)機(jī)的比較分類第一類永動(dòng)機(jī)第二類永動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)要求_任何能量，可以不斷對(duì)外做功（或只給予很小的能量啟動(dòng)后，可以永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去）。將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為_，而不引起其他變化（或只有一個(gè)熱庫，實(shí)現(xiàn)內(nèi)能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化）。不可能的原因違背了_。違背了_。判一判（1）任何物體的內(nèi)能就是組成該物體的所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的總和。（ ）

5、（2）滿足能量守恒定律的物理過程都能自發(fā)進(jìn)行。（ ）（3）將海水溫度自動(dòng)下降時(shí)釋放的內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。（ ）（4）能夠制成的熱機(jī)既不違背能量守恒定律，也不違背熱力學(xué)第二定律。（ ）提示：（1）（2）（3）（4）二、能源是有限的根據(jù)熱力學(xué)第二定律，分散在環(huán)境中的內(nèi)能不管數(shù)量多么巨大，它也只不過能使地球、大氣稍稍變暖一點(diǎn)，卻再也不能自動(dòng)聚集起來驅(qū)動(dòng)機(jī)器做功了。這樣的轉(zhuǎn)化過程叫作“_”。能源的使用過程中雖然能的總量保持守恒，但能量的品質(zhì)下降了。雖然能量總量不會(huì)減少，但_會(huì)逐步減少，因此_是有限的資源。三、熵與熵增加原理自然界的很多過程是_的。例如，一個(gè)容器被隔板均分為A、B兩部分，一定量的氣

6、體處于容器A中，而B為真空。抽取隔板K，A中的氣體就會(huì)擴(kuò)散到B中，最后整個(gè)容器的A、B兩部分都均勻地分布了這種氣體。這個(gè)過程顯然是不可逆的。1850年，克勞修斯首次提出熵的概念，熵可用來表達(dá)一個(gè)系統(tǒng)的無序程度，系統(tǒng)從有序向無序的發(fā)展過程中熵在增加。在物理學(xué)中，不與外界進(jìn)行物質(zhì)和能量交換的系統(tǒng)叫做孤立系統(tǒng)。在自發(fā)過程中，系統(tǒng)總是自發(fā)地向無序方向發(fā)展，即一個(gè)孤立系統(tǒng)的熵值總是不減少的，這就是_?！眷柟叹毩?xí)】1下列說法正確的是（ ）A機(jī)械能全部變成內(nèi)能是不可能的B第二類永動(dòng)機(jī)不可能制造成功的原因是因?yàn)槟芰考炔粫?huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式C根

7、據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體D從單一熱源吸收的熱量全部變成功是可能的答案：D2根據(jù)熱力學(xué)第二定律，下列判斷正確的（ ）A熱機(jī)中燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部變成機(jī)械能B電流的能不可能全部變成內(nèi)能C在火力發(fā)電機(jī)中，燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部變成電能D在熱傳導(dǎo)中，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體答案：ACD3下列說法正確的是（ ）A在自然條件下，熱傳遞的過程是不可逆的B熱量不可能由高溫物體傳遞給低溫物體C氣體的擴(kuò)散過程具有方向性D一切形式能量轉(zhuǎn)化都不具有方向性答案：AC4下列說法中可行的是（ ）將地球上所有海水的溫度降低0.1，以放出大量內(nèi)能供人類使用制造一種機(jī)器，把物體與地面摩

8、擦所產(chǎn)生的熱量全部收集起來再全部加以使用建造一只可以從海洋中提取熱量的船，把熱量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)制造一種效率為100的熱機(jī)A可行 B可行 C可行 D都不可行答案：D5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收熱量并把它全部用來做功，而不引起其它變化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，而不引起其它的變化的熱機(jī)是可實(shí)現(xiàn)的C致冷系統(tǒng)能將冰箱里的熱量傳給外界較高溫度的空氣中而不引起其它變化D不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化答案：AD6根據(jù)熱力學(xué)定律和分子動(dòng)理論，可知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它變化B利用淺層海水和深層海水之間的溫度差制造一種熱機(jī)，將海水的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，這在原理上是可行的C分子間的作用力總是隨分子間的距離增大而減小D溫度升高時(shí)，物體中每個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速率都將增大答案：B7根據(jù)熱力學(xué)第二定律，可知下列說法中正確的有（ ）A熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體B熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，也可能從低溫物體傳到高溫物體C機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為