高二物理熱力學(xué)第二定律3

熱力學(xué)第二定律

郭俊德一、學(xué)習(xí)目標(biāo)：二、重點(diǎn)和難點(diǎn)：三、教學(xué)過(guò)程：1.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)，為什么第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成。3.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實(shí)質(zhì)。4.了解什么是能量耗散。二、重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：熱力學(xué)第二定律的物理實(shí)質(zhì)和兩種常見(jiàn)的表述．難點(diǎn)：兩類永動(dòng)機(jī)的區(qū)別，第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因三、教學(xué)過(guò)程：引入新課：任何物體都具有內(nèi)能，在地球上貯存量十分豐富的海水總質(zhì)量約達(dá)噸，它的溫度只要降低，就能釋放相當(dāng)于1800萬(wàn)個(gè)功率為100萬(wàn)千瓦的核電站一年的發(fā)電量，而人類都不能利用這種“新能源”，究其原因，是因?yàn)樯婕拔锢韺W(xué)的一個(gè)基本定律——熱力學(xué)第二定律．新課教學(xué)：(一)、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溫度物體。2．熱傳導(dǎo)的過(guò)程具有方向性3．自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性。1．實(shí)例：熱量會(huì)自動(dòng)地從高溫物體傳給低溫度物體。[注意]這里所說(shuō)“自發(fā)地”是指沒(méi)有任何外界的影響或幫助，電冰箱工作時(shí)能將冰箱內(nèi)(溫度較低)的熱量，傳給外界空氣(溫度較高)，是因?yàn)殡姳湎牧穗娔埽瑢?duì)制冷系統(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)程可以向一個(gè)方向自發(fā)地進(jìn)行(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(熱量不會(huì)自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體)，只有借助外界的幫助才能進(jìn)行。(二)第二類永動(dòng)機(jī)1．第二類永動(dòng)機(jī)：人們把想象中能夠從單一熱源吸收熱量，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)。2．第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成表示機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程具有方向性．盡管機(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)不引起其他變化．3．第一類永動(dòng)機(jī)和第二類永動(dòng)機(jī)它們都不可能制成，第一類永動(dòng)機(jī)的設(shè)想違反了能量守恒定律；第二類永動(dòng)機(jī)的設(shè)想雖不違反能量守恒定律，但違背了跟熱現(xiàn)象相聯(lián)系的宏觀過(guò)程具有方向性的自然規(guī)律。4．熱機(jī)的效率(1)熱機(jī)做的功W和它從熱源吸收的熱量Q1的比值叫做熱機(jī)的效率

(2)熱機(jī)的效率不可能達(dá)到100％(三)熱力學(xué)第二定律1．熱力學(xué)第二定律常見(jiàn)的兩種表述：(1)按熱傳遞的方向性來(lái)表述：不可能使熱量從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化．(2)按機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過(guò)程的方向性來(lái)表述：不可能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．2．兩種表述是等價(jià)的．可以從一種表述導(dǎo)出另一種表述，兩種表述都稱為熱力學(xué)第二定律3．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．(四)能量耗散1．能量耗散：流散的內(nèi)能無(wú)法重新收集起來(lái)加以利用的現(xiàn)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界中的宏觀過(guò)程具有方向性．五、例題分析：[例1]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度物體．[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(guò)程都具有方向性，電流的能可全部變?yōu)閮?nèi)能(由電流熱效應(yīng)中的焦耳定律可知)，而內(nèi)能不可能全部變成電流的能．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，所以選項(xiàng)B、C、D正確．[例2]第二類永動(dòng)機(jī)不可以制成，是因?yàn)閇]A.違背了能量的守恒定律

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)變?yōu)閮?nèi)能

D．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[解析]第二類永動(dòng)機(jī)設(shè)想雖然符合能量守恒定律，但是違背了能量轉(zhuǎn)化中有些過(guò)程是不可逆的規(guī)律。所以不可能制成，選項(xiàng)D正確．[例3]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[解析]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)的理論基礎(chǔ)，前者對(duì)自然過(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)有任何增加或損失，反映的是物體內(nèi)能的變化與熱量、做功的定量關(guān)系；后者則是解決哪些過(guò)程可以自發(fā)地發(fā)生，哪些過(guò)程必須借助于外界條件才能進(jìn)行。六、小結(jié)：熱力學(xué)第二定律有常見(jiàn)的兩種表述，提示了有大量分子參與的宏觀過(guò)程(即與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程)的方向性，第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成。七、[鞏固練習(xí)]1.下列哪些物理過(guò)程具有方向性A.熱傳導(dǎo)過(guò)程B．機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程C．氣體的擴(kuò)散過(guò)程D．氣體向真空中膨脹的過(guò)程。答案：上題答案：ABCD2.熱機(jī)是一種______的裝置，熱機(jī)做的功和它從熱源吸收熱量的比值叫做熱機(jī)的______．答案：3.能量耗散是從

________角度反映出自然界中的宏觀過(guò)程具有方向性．答案：2答案：把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；效率

3答案：熱現(xiàn)象4.熱力學(xué)第二定律使人們認(rèn)識(shí)到，自然界中進(jìn)行的涉及________現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有________性，例如機(jī)械能可以________轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能_______全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而不引起其他變化．4答案：熱；方向；全部；不能。5.什么是第二類永動(dòng)機(jī)?為什么第二類永動(dòng)機(jī)不可能造成?答：能夠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)。第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因是因?yàn)闄C(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過(guò)程具有方向性，盡管機(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，而不引起其他變化。6.試述熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的區(qū)別與聯(lián)系．解答：熱力學(xué)第一定律指出了在任何熱力學(xué)過(guò)程中，能量不會(huì)有任何增減或損失，對(duì)自然過(guò)程也沒(méi)有限制；而熱力學(xué)第二定律是解決了哪些過(guò)程可以發(fā)生。兩個(gè)定律從不同角度揭示了熱力學(xué)過(guò)程中遵從的規(guī)律，既相互獨(dú)立，又相互補(bǔ)充，共同構(gòu)成了熱力學(xué)知識(shí)的理論基礎(chǔ)石器時(shí)代2.5http://www.shiqi.so/map/石器時(shí)代2.5去演出，琵琶和古琴是她比較擅長(zhǎng)的樂(lè)器，只要曲子新鮮能吸引人便可以。這是她在醉影樓的工作，因?yàn)橥乔绱?huì)的成員，百蝶很照顧慕容凌娢，給她的設(shè)定很矜持，每天晚上只用演奏一曲，而且還幫她謝絕了幾個(gè)想要單獨(dú)點(diǎn)她彈琴的人。其實(shí)這也算一種策略，讓其他人覺(jué)得慕容凌娢比較神秘，自然能吸引更多慕名而來(lái)的好奇之人。這天晚上，慕容凌娢像往常一樣準(zhǔn)時(shí)登臺(tái)演出，有了之前的經(jīng)驗(yàn)，她一點(diǎn)也不緊張了。反正即使出現(xiàn)一些音不準(zhǔn)的小差錯(cuò)，那些沒(méi)聽過(guò)原曲的人也絕對(duì)不會(huì)發(fā)覺(jué)。不得不說(shuō)，百蝶的計(jì)劃很成功，來(lái)過(guò)醉影樓的人都知道，這里有一位帶著面紗演出的歌伎，會(huì)唱許多新奇的曲子。更有傳言說(shuō)這位歌伎容貌可謂是沉魚落雁，閉月羞花，只要看上一眼，便會(huì)為她深深著迷……這八成也是百蝶散布的謠言，雖然名不副其實(shí)，但消息傳到慕容凌娢耳朵里，還是讓她得瑟了好一會(huì)兒?！袄婊h落在你窗前，?畫中伊人在閨中怨。誰(shuí)把思念輕描淡寫，只想留足時(shí)間為你穿越，我停步白墻青瓦的屋檐，等你撐傘走過(guò)我身邊。古鎮(zhèn)上誰(shuí)家的炊煙，在為我們醞釀當(dāng)年的月圓。一雙鴛鴦戲在雨中那水面，就像思念苦里透著甜。我不問(wèn)弱水三千幾人能為我怨?，輪回百轉(zhuǎn)只求陪你續(xù)前緣……”這是慕容凌娢最喜歡的歌曲之一，曲風(fēng)細(xì)膩，作詞也十分有意境。同時(shí)還是她的入坑曲，沒(méi)有穿越之前，這首歌始終保存在手機(jī)里，盡管舊的曲子刪了又刪，新的曲子翻了又翻，這首歌一直保持著它原有的地位。慕容凌娢覺(jué)得自己不是戀舊的人，該舍棄的舊東西絕不手軟，手機(jī)里下載的歌曲絕對(duì)不會(huì)超過(guò)20首，都是當(dāng)下她最愛(ài)聽的?？晌í?dú)這首曲子，她狠不下心刪除……“一曲琵琶弦斷邂逅的古街，愛(ài)的橋段叫我怎么寫，那弱水三千若能把那今生湮滅，前世虧欠我愿等來(lái)生再還……篆刻離別煙雨江南，你的美我不忍落款，牧笛吹皺歲月的臉，紅塵笑看偏偏為你眷戀……”(古風(fēng)一言)舊衣香，留了荀令，新曲誤，顧了周郎。第052章無(wú)以為報(bào)，來(lái)生再報(bào)。這是慕容凌娢最喜歡的歌曲之一，曲風(fēng)細(xì)膩，作詞也十分有意境。同時(shí)還是她的入坑曲，沒(méi)有穿越之前，這首歌始終保存在手機(jī)里，盡管舊的曲子刪了又刪，新的曲子翻了又翻，這首歌一直保持著它原有的地位。慕容凌