高三物理熱力學(xué)第二定律省公開課一等獎全國示范課微課金獎

熱力學(xué)第二定律

第1頁一、學(xué)習(xí)目標(biāo)：二、重點和難點：三、教學(xué)過程：第2頁1.了解熱傳導(dǎo)過程方向性。2.了解什么是第二類永動機，為何第二類永動機不可能制成。3.了解熱力學(xué)第二定律兩種不一樣表述，以及這兩種表述物理實質(zhì)。4.了解什么是能量耗散。第3頁二、重點和難點：重點：熱力學(xué)第二定律物理實質(zhì)和兩種常見表述．難點：兩類永動機區(qū)分，第二類永動機不可能制成原因第4頁三、教學(xué)過程：引入新課：任何物體都含有內(nèi)能，在地球上貯存量十分豐富海水總質(zhì)量約達(dá)1.4×1018噸，它溫度只要降低1oC，就能釋放相當(dāng)于1800萬個功率為100萬千瓦核電站一年發(fā)電量，足夠全世界使用4000年。而人類都不能利用這種“新能源”，究其原因，是因為包括物理學(xué)一個基本定律——熱力學(xué)第二定律．第5頁新課教學(xué)：(一)熱傳導(dǎo)方向性1．實例：熱量會自動地從高溫物體傳給低溫度物體。2．熱傳導(dǎo)過程含有方向性3．自然界中進行包括熱現(xiàn)象宏觀過程都含有方向性。第6頁1．實例：熱量會自動地從高溫物體傳給低溫度物體。[注意]這里所說“自發(fā)地”是指沒有任何外界影響或幫助，電冰箱工作時能將冰箱內(nèi)(溫度較低)熱量，傳給外界空氣(溫度較高)，是因為電冰箱消耗了電能，對制冷系統(tǒng)做了功。第7頁2．熱傳導(dǎo)過程含有方向性熱傳導(dǎo)過程能夠向一個方向自發(fā)地進行(熱量從高溫物體自發(fā)地傳給低溫物體)；但向相反方向不會自發(fā)地產(chǎn)生(熱量不會自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體)，只有借助外界幫助才能進行。第8頁①熱機：是一個把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能裝置。熱機③效率：由能量守恒定律知道Q1=

W+Q2

熱機效率內(nèi)燃機②原理：燃料燃燒產(chǎn)生熱量Q1（高溫?zé)嵩矗┩七M活塞對外做功W排出廢氣向外界（低溫?zé)嵩矗┓艧酫2高溫?zé)釒斓蜏責(zé)釒霶1Q2對外做功熱機W熱機效率小于100%，就不可能把從高溫?zé)嵩次諢崃咳哭D(zhuǎn)化為機械能，總有一部分熱量散發(fā)到冷凝器中。（二）機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化方向性第9頁(二)第二類永動機1．第二類永動機：人們把想象中能夠從單一熱源吸收熱量，全部用來做功而不引發(fā)其它改變熱機叫做第二類永動機。2．第二類永動機不可能制成表示機械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程含有方向性．盡管機械能能夠全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化成機械能，同時不引發(fā)其它改變。第10頁3．第一類永動機和第二類永動機它們都不可能制成，第一類永動機構(gòu)想違反了能量守恒定律；第二類永動機構(gòu)想雖不違反能量守恒定律，但違反了跟熱現(xiàn)象相聯(lián)絡(luò)宏觀自然過程含有方向性規(guī)律。第11頁三、熱力學(xué)第二定律

舉例：兩種不一樣氣體擴散能夠自發(fā)地進入對方,最終成為一個均勻混合氣體思索:如圖所表示,容器A中裝有氣體,容器B是真空,打開閥門K,容器A中氣體會自發(fā)地向B中膨脹,最終兩個容器都充滿氣體.會不會氣體自發(fā)地從容器B流向容器A,最終使容器B恢復(fù)成真空呢?大量自然現(xiàn)象說明:有些物理過程含有方向性.第12頁(三)熱力學(xué)第二定律1．熱力學(xué)第二定律常見兩種表述：(1)按熱傳遞方向性來表述：不可能使熱量從低溫物體傳到高溫物體，而不引發(fā)其它改變。(2)按機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程方向性來表述：不可能從單一熱庫吸收熱量并把它全部用來做功，而不引發(fā)其它改變。第13頁2．兩種表述是等價能夠從一個表述導(dǎo)出另一個表述，兩種表述都稱為熱力學(xué)第二定律3．熱力學(xué)第二定律意義提醒了有大量分子參加宏觀過程方向性，是獨立于熱力學(xué)第一定律一個主要自然規(guī)律。第14頁熵

描述物體無序程度，物體內(nèi)部分子熱運動無序程度越高，物體熵就越大第15頁五、例題分析：[例1]依據(jù)熱力學(xué)第二定律，以下判斷正確是A.電流能不可能全部變?yōu)閮?nèi)能B．在火力發(fā)電機中，燃?xì)鈨?nèi)能不可能全部變?yōu)殡娔蹸．熱機中，燃?xì)鈨?nèi)能不可能全部變?yōu)闄C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。第16頁[解析]依據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，凡與熱現(xiàn)象相關(guān)宏觀過程都含有方向性，電流能可全部變?yōu)閮?nèi)能(由電流熱效應(yīng)中焦耳定律可知)，而內(nèi)能不可能全部變成電流能．機械能可全部變?yōu)閮?nèi)能，而內(nèi)能不可能全部變成機械能，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B、C、D正確。第17頁[例2]第二類永動機不能夠制成，是因為[]A.違反了能量守恒定律

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)化為機械能，同時不引發(fā)其它改變第18頁[解析]第二類永動機構(gòu)想即使符合能量守恒定律，不過違反了能量轉(zhuǎn)化中有些過程是不可逆規(guī)律。所以不可能制成，選項D正確。第19頁[例3]試對熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律做一簡單評析[解析]熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律是組成熱力學(xué)知識理論基礎(chǔ)，前者對自然過程沒有任何限制，只指出在任何熱力學(xué)過程中能量不會有任何增加或損失，反應(yīng)是物體內(nèi)能改變與熱量、做功定量關(guān)系；后者則是處理哪些過程能夠自發(fā)地發(fā)生，哪些過程必須借助于外界條件才能進行。第20頁六、小結(jié)：熱力學(xué)第二定律有常見兩種表述，提醒了有大量分子參加宏觀過程(即與熱現(xiàn)象相關(guān)宏觀過程)方向性，第二類永動機不可能制成。第21頁七、[鞏固練習(xí)]1.以下哪些物理過程含有方向性A.熱傳導(dǎo)過程B．機械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程C．氣體擴散過程D．氣體向真空中膨脹過程。答案：第22頁上題答案：ABCD2.熱機是一個______裝置，熱機做功和它從熱源吸收熱量比值叫做熱機______．答案：3.能量耗散是從

________角度反應(yīng)出自然界中宏觀過程含有方向性．答案：第23頁2答案：把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；效率

3答案：熱現(xiàn)象4.熱力學(xué)第二定律使人們認(rèn)識到，自然界中進行包括________現(xiàn)象宏觀過程都含有________性，比如機械能能夠________轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能_______全部轉(zhuǎn)化為機械能，而不引發(fā)其它改變．第24頁4答案：熱；方向；全部；不能。5.什么是第二類永動機?為何第二類永動機不可能造成?答：能夠從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引發(fā)其它改變熱機稱為第二類永動機。第二類永動機不可能制成原因是因為機械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程含有方向性，盡管機械能能夠全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機械能，而不引發(fā)其它改變。第25頁6.試述熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律區(qū)分與聯(lián)絡(luò)。解答：熱力學(xué)第一定律指出了在任何熱力學(xué)過程中，能量不會有任何增減或損失，對自然過程也沒有限制；而熱力學(xué)第二定律是處理了哪些過程能夠發(fā)生。兩個定律從不一樣角度揭示了熱力學(xué)過程中遵從規(guī)律，既相互獨立，又相互補充，共同組成了熱力學(xué)知識理論基礎(chǔ)第26頁；/時時娛樂gwh18iyc許人?！薄笆?。”“這次見，出落得越發(fā)好了，難得是機伶順意?！崩咸值馈Ｃ餍阍谂赃呅?。“你娘也跟你說過，你二姐姐在宮里，想有個伴兒。”老太太果然把話題移過來，“原來呢，你跟你二姐姐，是最親了。”明秀低頭揉著衣帶。“秀兒，這么多孩子里，你是最大方明禮，奶奶也不跟你繞著了，”老太太道，“你看咱們要跟你二姐姐找個伴當(dāng)，珞兒肯不愿？”明秀聲如蚊蚋：“珞兒跟二姐姐感情，向來是很好。這些年也一直念著二姐姐?！薄斑@孩子有情意?！崩咸珖@道，“可惜你笙妹妹病成這么……不回她自己院子，又去哪好呢？”第四十二章梅香惹人約黃昏（4)“奶奶，三哥院里倒是空著，柳少姨娘素來也疼笙妹妹，你看讓笙妹妹過去可好？”明秀提議。蘇三公子明詞，出仕在安城，作司馬。他妻子彥氏，新婚燕爾，又無子嗣，當(dāng)然隨他上任去。留下一個柳姓姨娘，是作丫頭時就跟了蘇明詞，代小倆口留在蘇家，給老人盡孝。明詞院里沒其它男人在，柳少姨娘為防物議，起居極貞靜，雖在外院，其實同內(nèi)院無甚差異，更難得從沒跟表鬧過別扭。搬到那里是挺合宜?！澳氵@孩子真周到?！崩咸珦嶂餍闶?，“我只怕珞兒沒你周詳，進了宮，要吃虧。你跟珞兒相處得多，對她品性，總比我一個老太婆更了解些。你看她怎樣？”福珞若在當(dāng)場，準(zhǔn)手心出汗，等明秀多說幾句好話。明秀答應(yīng)過她！但明秀只推遜道：“秀兒怎比得奶奶看人準(zhǔn)?！薄澳阏f說罷！”老太太再三要求。明秀這才道：“旁也說不好，只不過一起玩時候，珞兒時常有些好主意，我們照她做去，果然不錯，所以都愛同她玩?！崩咸謫柫诵┘?xì)節(jié)，再將明秀出閣時要帶一些珍貴物品、家常得用物色，同明秀商議。明秀除了包括福珞問話時，老老實實說幾句，后頭那些只是低頭聽、紅著臉笑，再不發(fā)一語。老太太好生撫慰疼惜她一番，放她回去。嘉顏早已吩咐人著手搬表東西往三少爺院子去，轉(zhuǎn)回來，正見明秀走，便替明秀打起簾子，一直送到中門。老太太心腹封嫂則靜靜侍立老太太跟前，曉得老太太一定有話要說。老太太沉吟片刻，摩挲著玉扳指，開口道：“這陣子，事兒倒多。”“千頭萬緒