粵教版選修33 全市一等獎

第三章熱力學(xué)基礎(chǔ)目標(biāo)定位1.通過自然界中傳熱的方向性等實例，初步了解熱力學(xué)第二定律，并能用熱力學(xué)第二定律解釋第二類永動機不能制成的原因.2.能運用熱力學(xué)第二定律解釋自然界中的能量轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移以及宏觀自然過程的方向性問題.3.了解熵的概念及熵增加原理，并能解釋生活中的有關(guān)現(xiàn)象.學(xué)案4熱力學(xué)第二定律知識探究自我檢測一、熱力學(xué)第二定律

問題設(shè)計兩個溫度不同的物體相互接觸時，熱量會自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體，結(jié)果使高溫物體的溫度升高，低溫物體的溫度降低嗎？答案不會.熱傳導(dǎo)具有方向性.知識探究要點提煉1.兩種常見表述(1)克勞修斯表述：熱量不能自動地從低溫物體傳遞到高溫物體.(闡述的是熱傳導(dǎo)的

)(2)開爾文表述：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.(闡述的是機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的

)方向性方向性2.熱力學(xué)第二定律的理解(1)克勞修斯表述指明熱傳導(dǎo)等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性，不需要借助外界提供能量的幫助，其物理本質(zhì)是揭示了熱傳導(dǎo)過程是

(填“可逆”或“不可逆”)的.(2)開爾文表述中的“單一熱源”指溫度恒定且均勻的熱庫.“不引起其他變化”是指惟一效果是熱量全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣Χ饨缂跋到y(tǒng)都不發(fā)生任何變化.其物理實質(zhì)揭示了機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程是不可逆的.不可逆(3)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過程的

.進而使人們認(rèn)識到自然界中一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有

，都是不可逆的.方向性方向性二、兩個熱力學(xué)定律的比較與應(yīng)用

問題設(shè)計地球上有大量的海水，它的總質(zhì)量約為1.4×1018t，如果這些海水的溫度降低0.1℃，將要放出5.8×1023J的熱量，這相當(dāng)于1800萬個功率為100萬千瓦的核電站一年的發(fā)電量，這么巨大的能量，人們?yōu)槭裁床蝗ラ_發(fā)研究呢？答案這種利用海水的內(nèi)能發(fā)電的過程，違背了熱力學(xué)第二定律，所以不會研究成功.要點提煉1.兩個定律比較：熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律在熱力學(xué)中的具體表現(xiàn)形式，在轉(zhuǎn)化的過程中，

保持不變.熱力學(xué)第二定律是指在有限的時間和空間內(nèi)，一切和熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過程、化學(xué)過程具有

(填“可逆性”或“不可逆性”).總的能量不可逆性2.兩類永動機的比較：第一類永動機：不消耗任何能量，可以不斷做功(或只給予很小的能量啟動后，可以永遠(yuǎn)運動下去).第二類永動機：將

全部轉(zhuǎn)化為機械能，而不引起其他變化(或只有一個熱源，實現(xiàn)

全部轉(zhuǎn)化為機械能).內(nèi)能內(nèi)能3.第一類永動機和第二類永動機都不可能制成第一類永動機的設(shè)想違反了

；第二類永動機的設(shè)想不違反能量守恒定律，但違背了熱力學(xué)第二定律.能量守恒定律三、熱力學(xué)第二定律的微觀實質(zhì)1.對機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程的微觀解釋在通過做功使系統(tǒng)內(nèi)能增加的過程中，自然過程是大量分子從有序運動狀態(tài)向無序運動狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程，但其逆過程卻不能自發(fā)地進行，即不可能由大量分子無序運動自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)橛行虻倪\動.2.對熱傳導(dǎo)過程的微觀解釋從微觀上看，熱傳導(dǎo)的過程是使物體內(nèi)部分子的熱運動由比較有序的狀態(tài)向無序的狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程，其逆過程不能自發(fā)地進行.3.熱力學(xué)第二定律的微觀實質(zhì)與

有關(guān)的自發(fā)的宏觀過程，總是朝著分子熱運動狀態(tài)無序性增加的方向進行的.熱現(xiàn)象四、熵增加原理1.熵：描述物體無序程度的物理量.2.熵增加原理：在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵不會

(填“增加”或“減少”).這就是熵增加原理，也是熱力學(xué)第二定律的另一種表述.減少典例精析一、熱力學(xué)第二定律的基本考查例1

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，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.答案AD二、兩個熱力學(xué)定律的比較、應(yīng)用例2

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C.兩條定律都是有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的規(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(xué)第一定律和熱力學(xué)第

二定律解析熱力學(xué)第一定律是能量守恒在熱現(xiàn)象中的體現(xiàn)，而熱力學(xué)第二定律則指出內(nèi)能和其他形式能發(fā)生轉(zhuǎn)化的方向性，兩者并不矛盾，選項A、C、D錯誤，B正確.答案B例3

第二類永動機不可能制成是因為(

)A.違背了能量守恒定律B.違背了熱力學(xué)第二定律C.機械能不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能D.內(nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)化為機械能，而不產(chǎn)生其他影響B(tài)D三、熱力學(xué)第二定律的微觀意義和熵增加原理例4

下列關(guān)于熱力學(xué)第二定律微觀意義的說法正確的是(

)A.從微觀的角度看，熱力學(xué)第二定律是一個統(tǒng)計規(guī)律B.一切自然過程總是沿著分子熱運動無序性減小的方向進行C.有的自然過程沿著分子熱運動無序性增大的方向進行，有的自然過程沿著分子熱運動無序性減小的方向進行D.在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵會減小解析熱力學(xué)第二定律是一個統(tǒng)計規(guī)律，A對；從熱力學(xué)第二定律的微觀本質(zhì)看，一切不可逆過程總是沿著大量分子熱運動無序程度增大的方向進行，B、C錯；任何自然過程總是朝著無序程度增大的方向進行，也就是熵增加的方向進行，故D錯.所以選A.答案A課堂要點小結(jié)1234自我檢測1.(熱力學(xué)第二定律)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定律的物理過程都是可能實現(xiàn)的C.由熱力學(xué)第二定律可以判斷物理過程能否自發(fā)進行D.一切物理過程都不可能自發(fā)地進行1234解析熱力學(xué)第二定律指出了熱現(xiàn)象的方向性，而同時也指出了發(fā)生這些單一方向的過程的條件——自發(fā).答案AC12342.(熱力學(xué)定律的應(yīng)用)下列說法中錯誤的是(

)A.第一類永動機不可能制成，因為它違背了能量守恒定律B.第二類永動機不可能制成，因為它違背了能量守恒定律C.熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律是相互獨立的D.熱力學(xué)第二定律的兩種表述是等效的..1234解析第一類永動機違背了能量守恒定律，第二類永動機違背了熱力學(xué)第二定律，故選項A正確，選項B錯誤；熱力學(xué)第一定律與熱力學(xué)第二定律相輔相成，互相獨立，選項C正確；熱力學(xué)第二定律的兩種表述是等效的，選項D正確.故選B項.答案B12343.(熱力學(xué)第二定律的微觀意義)關(guān)于熱力學(xué)第二定律的微觀意義，下列說法正確的是(

)A.大量分子無規(guī)則的熱運動能夠自動轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蜻\動B.熱傳遞的自然過程是大量分子從無序運動狀態(tài)向有序運動狀

態(tài)轉(zhuǎn)化的過程C.熱傳遞的自然過程是大量分子從無序程度小的運動狀態(tài)向無

序程度大的運動狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程D.一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行1234解析分子熱運動是大量分子的無規(guī)則運動，系統(tǒng)的一個宏觀狀態(tài)包含著大量的微觀狀態(tài)，這是一個無序的運動，根據(jù)熵增加原理，熱運動的結(jié)果只能使分子熱運動更加無序，而不是變得有序.熱傳遞的自然過程從微觀上講就是大量分子從無序程度小的運動狀態(tài)向無序程度大的運動狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程.答案CD12344.(熵)下列關(guān)于熵的說法中錯誤的是(

)A.熵是系統(tǒng)內(nèi)分子運動無序性的量度B.在自然過程中一個孤立系統(tǒng)的熵總是增加或不變的C.熱力學(xué)第二定