高二物理人教版選修3-3課件：第十章第4講熱力學(xué)第二定律

更多部編版資料、教材、課件、PPT的免費(fèi)獲取，添加學(xué)姐微信【xuejie0627】第4講熱力學(xué)第二定律目標(biāo)定位

1.通過自然界中客觀過程的方向性，了解熱力學(xué)第二定律.2.了解熱力學(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).3.了解什么是第二類永動(dòng)機(jī)，知道為什么它不能制成.1預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)

梳理·識記·點(diǎn)撥

2課堂講義

理解·深化·探究3對點(diǎn)練習(xí)

鞏固·應(yīng)用·反饋預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)

梳理·識記·點(diǎn)撥

1.一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是

的.如物體間的傳熱、氣體的膨脹、擴(kuò)散……都有特定的

.2.反映宏觀自然過程

的定律就是熱力學(xué)第二定律.一、熱力學(xué)第二定律不可逆方向性方向性二、熱力學(xué)第二定律的兩種表述1.克勞修斯表述：熱量不能

地從

溫物體傳到

溫物體.2.開爾文表述：不可能從

熱庫吸收熱量，使之

變成功，而

其他影響.自發(fā)低高單一完全不產(chǎn)生三、熱機(jī)1.熱機(jī)的效率η：熱機(jī)輸出的

與燃料產(chǎn)生的

的比值，用公式表示為

.熱機(jī)的效率不可能達(dá)到100%.2.第二類永動(dòng)機(jī)：只有

熱源，從單一熱源吸收熱量，可以

用來做功的熱機(jī)叫第二類永動(dòng)機(jī)，它不違背

，但違背

，所以

實(shí)現(xiàn).機(jī)械功熱量η＝單一全部能量守恒定律熱力學(xué)第二定律不能課堂講義

理解·深化·探究一、宏觀過程的方向性1.熱傳導(dǎo)具有方向性：兩個(gè)溫度不同的物體相互接觸時(shí)，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.2.氣體的擴(kuò)散現(xiàn)象具有方向性：兩種不同的氣體可以自發(fā)地進(jìn)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(jī)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(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)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(gè)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解析如果是自發(fā)地進(jìn)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(jìn)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(cuò)；氣體向真空中膨脹的過程也是不可逆，具有方向性的，D對.答案ACD借題發(fā)揮兩個(gè)溫度不同的物體相互接觸時(shí)，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(gè)過程是自發(fā)進(jìn)行的，不需要任何外界的影響或者幫助，有時(shí)我們也能實(shí)現(xiàn)熱量從低溫物體傳給高溫物體，如電冰箱，但這不是自發(fā)地進(jìn)行的，需要消耗電能，其實(shí)自然界中所有的熱現(xiàn)象都是具有單向性的.二、熱力學(xué)第二定律和第二類永動(dòng)機(jī)1.克勞修斯表述是按熱傳導(dǎo)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).2.開爾文表述是按照機(jī)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(shí)是等價(jià)的，可以從一種表述導(dǎo)出另一種表述.4.熱力學(xué)第二定律揭示了自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性.5.第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成，它也是熱力學(xué)第二定律的一種表述形式.雖然第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，但大量的事實(shí)證明，在任何情況下熱機(jī)都不可能只有一個(gè)熱源，熱機(jī)要不斷地把吸取的熱量變?yōu)橛杏玫墓?，就不可避免地將一部分熱量傳給低溫?zé)嵩?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(cuò)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(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確.答案AD借題發(fā)揮(1)一切物理過程均遵守能量守恒定律，但遵守能量守恒定律的物理過程不一定均能實(shí)現(xiàn).(2)熱力學(xué)第二定律的關(guān)鍵在于“自發(fā)性”和“方向性”.例3第二類永動(dòng)機(jī)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(jī)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(jī)械能而不引起其他變化解析第二類永動(dòng)機(jī)的設(shè)想并不違背能量守恒定律，但是違背了熱力學(xué)第二定律，所以不可能制成.D對點(diǎn)練習(xí)

鞏固·應(yīng)用·反饋宏觀過程的方向性1.下列哪個(gè)過程具有方向性(

)A.熱傳導(dǎo)過程B.機(jī)械能向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程C.氣體的擴(kuò)散過程D.氣體向真空中的膨脹1234解析這四個(gè)過程都是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程，根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，它們都是不可逆的，具有方向性.ABCD2.根據(jù)熱力學(xué)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(jī)中，燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部變?yōu)殡娔蹸.熱機(jī)中，燃?xì)鈨?nèi)能不可能全部變?yōu)闄C(jī)械能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1234熱力學(xué)第二定律和第二類永動(dòng)機(jī)解析根據(jù)熱力學(xué)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)生其他影響.機(jī)械能可全部變?yōu)閮?nèi)能，而內(nèi)能不可能全部變成機(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.答案BCD12343.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1234C.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(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1234解析熱力學(xué)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(xué)中的具體體現(xiàn).熱力學(xué)第二定律則進(jìn)一步闡明了內(nèi)能與其他形式能量轉(zhuǎn)化時(shí)的方向性，二者表述的角度不同，本質(zhì)不同，相互補(bǔ)充，并不矛盾，故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；1234內(nèi)能在一定條件下可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，熱量也可以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(jī)工作還要消耗電能，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤.答案B4.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，并達(dá)到

絕對零度，最終實(shí)現(xiàn)熱機(jī)效率100%B.熱量是不可能從低溫物體傳遞給高溫物體的