全優(yōu)粵教版物理選修3-3課件2019-1 15課件第3章 第4節(jié)

1、物理選修3-3配粵教版第四節(jié)熱力學(xué)第二定律物理選修3-3配粵教版1“第一類永動機(jī)”不可能制成，是因為(A不符合機(jī)械能守恒定律 B違背了能的轉(zhuǎn)化和守恒定律C做功產(chǎn)生的熱不符合熱功當(dāng)量D找不到合適的材料和合理的設(shè)計方案【答案】B)物理選修3-3配粵教版2一定量的理想氣體在某一過程中，從外界吸收熱量2.5104J， 氣體對外界做功1.0104J， 則該理想氣體的()C溫度升高，密度增大D溫度升高，密度減小物理選修3-3配粵教版【答案】D 由熱力學(xué)第一定律U W Q ， Q 2.5104 J，W1.0104 J可知U大于零，氣體內(nèi)能增加，溫度升高，A、B錯；氣體對外做功，體積增大，密度減小，C錯、D對

2、 物理選修3-3配粵教版3(2017年涼山名校期末)一定質(zhì)量的理想氣體(分子力不計)，體積由V膨脹到V.如果通過壓強(qiáng)不變的過程實現(xiàn)，對外 做功大小為W1，傳遞熱量的值為Q1，內(nèi)能變化為U1；如果通過溫度不變的過程來實現(xiàn)，對外做功大小為W2，傳遞熱量的值為Q2，內(nèi)能變化為U2，則()AW1W2，Q1Q2，U1U2BW1W2，Q1Q2，U1U2CW1W2，Q1Q2，U1U2 DW1W2，Q1Q2，U1U2物理選修3-3配粵教版pV【答案】B 第一種情況，根據(jù)C 可知，氣體壓強(qiáng)不T變，體積增大，因此溫度升高，U10，根據(jù)熱力學(xué)第一定律有 U1Q1W1；第二種情況，氣體等溫變化，U20，根據(jù)熱力學(xué)第一

3、定律有 U2Q2W2.第二種情況下，壓強(qiáng)減小，體積變化相同，因此 W1W2，且 U1U20，因此 Q1Q2， 故選 B物理選修3-3配粵教版4一定質(zhì)量的氣體從外界吸收了4.2105J的熱量，同時氣體對外做了6105 J的功問：(1)物體的內(nèi)能是增加還是減少？變化量是多少？ (2)分子勢能是增加還是減少？(3)分子的平均動能是增加還是減少？【答案】(1)減少1.8105 J(2)增加(3)減少物理選修3-3配粵教版解析：(1)因為氣體從外界吸熱，所以Q4.2105J，又因氣體對外做功，所以W6105由熱力學(xué)第一定律UWQ， 有U WQ6105 J4.2105 J1.8105 JJU為負(fù)，說明氣體

4、的內(nèi)能減少了1.8105J物理選修3-3配粵教版(2) 因為氣體對外做功，所以氣體的體積膨脹，分子間的距離增大了，分子力做負(fù)功，氣體分子勢能增加(3) 因為氣體內(nèi)能減少了，同時氣體分子勢能增加，說明 氣體分子的平均動能減少了物理選修3-3配粵教版一、熱傳導(dǎo)的方向性1兩個溫度不同的物體互相接觸時，熱量會自發(fā)地從高溫低溫低溫物體傳給物體，但不會自發(fā)地從物體傳給 高溫物體這說明：熱傳導(dǎo)過程是有 方向性的方向2熱力學(xué)第二定律是一條反映自然過程進(jìn)行 條件的規(guī)律和物理選修3-3配粵教版二、機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性方向1機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程具有性，即機(jī)械能全自發(fā)部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程是可以進(jìn)行的，內(nèi)能全部轉(zhuǎn)

5、化為自發(fā)機(jī)械能的過程，是不能進(jìn)行的，要將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，必然會引起其他影響2第二類永動機(jī)(1)定義吸熱全部用來做功單一熱源從，而不引起其他變化的熱機(jī)(2)第二類永動機(jī)不可能制成原因是它違背了定律熱力學(xué)第二配粵教版物理選修3-3三、熱力學(xué)第二定律的表述1第一種表述(克勞修斯表述)：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體(按照熱傳導(dǎo)的方向性來表述的)單一熱源2第二種表述(開爾文表述)：不可能從做功，而不引起其他變化(按吸收熱量并把它全部用來照機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性來表述的)等價熱力學(xué)第二定律的這兩種表述是的熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有 方向性3自然界中一切與 熱現(xiàn)象有關(guān)的自然過程都具有方向性

6、物理選修3-3配粵教版熱傳導(dǎo)的方向性能否簡單理解為“熱量不會從低溫物體傳給高溫物體”？【答案】不能“自發(fā)地”是指沒有第三者影響，例如空 調(diào)、冰箱等制冷機(jī)就是把熱量從低溫物體傳到了高溫物體，但 是也產(chǎn)生了影響，即外界做了功物理選修3-3配粵教版四、熱力學(xué)第二定律的微觀實質(zhì)1做功是與分子群體的 有序運(yùn)動聯(lián)系在一起的，內(nèi)無序能是和分子的運(yùn)動聯(lián)系在一起的，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程，從微觀上來說，是大量分子的 有序運(yùn)動朝 無序運(yùn)動的方向轉(zhuǎn)換的過程， 其相反方向的過程是大量分子從 無序運(yùn)動朝 有序運(yùn)動方向轉(zhuǎn)換的過程物理選修3-3配粵教版有序2. 熱傳導(dǎo)過程是使物體內(nèi)部分子的熱運(yùn)動由比較的狀態(tài)向 無序的狀態(tài)轉(zhuǎn)

7、化的過程3. 熱力學(xué)第二定律的微觀實質(zhì)與熱現(xiàn)象有關(guān)的自發(fā)的宏觀過程，總是朝著分子熱運(yùn)動狀態(tài) 無 序性增加的方向進(jìn)行的物理選修3-3配粵教版五、熵意義：描述物體的無序程度，物體內(nèi)部分子熱運(yùn)動無序程 度越高，物體的熵就 越大物理選修3-3配粵教版隨著科技的不斷發(fā)展，假如能夠使熱機(jī)沒有漏氣沒有摩擦也沒有機(jī)體熱量損失，是不是能夠使熱機(jī)效率達(dá)100%?【答案】不能，原因是熱機(jī)的工作物質(zhì)吸收的熱量不能全 部用來做功，如汽車尾氣會帶走一部分熱量物理選修3-3配粵教版自然過程的方向性1可逆過程與不可逆過程一個系統(tǒng)由某一狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過某一過程到達(dá)另一狀態(tài)， 如果存在另一過程，它能使系統(tǒng)和外界完全復(fù)原，即系統(tǒng)回到

8、 原來的狀態(tài)，同時消除原來過程對外界的一切影響，則原來的 過程稱為可逆過程；如果用任何方法都不能使系統(tǒng)和外界完全 復(fù)原，則原來的過程稱為不可逆過程物理選修3-3配粵教版2熱傳遞的方向性熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，使高溫物體的 溫度降低，低溫物體的溫度升高，卻不能自發(fā)地從低溫物體傳 到高溫物體物理選修3-3配粵教版3熱機(jī)(1) 定義一種把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置(2) 原理熱機(jī)從熱源吸收熱量 Q1，推動活塞做功 W，然后向冷凝器釋放熱量 Q2(3) 效率由能量守恒定律 Q1WQ2，我們把熱機(jī)做的功 W 和它從熱源吸收的熱量 Q1 的比值叫做熱機(jī)效率，用 表示，即 W100%Q1物理選修3

9、-3配粵教版特別提醒：(1)“自發(fā)地”過程就是不受外來干擾進(jìn)行的自然過程(2) 要將熱量從低溫物體傳向高溫物體，必須有“外界的影響或幫助”，就是要有外界對其做功才能完成電冰箱就是一例(3) 凡是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都是不可逆的，都具有方向性選修3-3配粵教版物理例1下列說法正確的是()A. 熱傳導(dǎo)的過程是有方向性的B. 根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱量不可能從低溫物體傳 給高溫物體C. 機(jī)械能全部變成內(nèi)能是不可能的D. 熱力學(xué)第二定律表明，所有物理過程都具有方向性物理選修3-3配粵教版解析：根據(jù)熱力學(xué)第二定律和實驗事實都可以說明，熱傳導(dǎo)的過程是有方向性的，熱量可以從高溫物體自發(fā)地傳給低溫物體，卻

10、不能自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體，A選項正確； 如果借助外界的幫助，熱量是可以從低溫物體傳給高溫物體的，但肯定引起其他的變化，比如電冰箱制冷時需要消耗電能，B選項錯誤；機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)變成內(nèi)能，而內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，C選項錯誤熱力學(xué)第二定律指出了所有大量分子參與的宏觀過程具有方向性，即涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程具有方向性，但并不是指所有的物理過程都具有方向性，D 選項錯誤答案：A物理選修3-3配粵教版【題后反思】熱力學(xué)第二定律反映了一個自然規(guī)律，即大量分子參與的、與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程具有方向性，主要是熱傳導(dǎo)的方向性和機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的方向性但熱力學(xué)第二定律并不反映所有物理過程的方向性，也不

11、是違反能量守恒定律選修3-3配粵教版物理1(多選)下列說法不正確的是()A. 熱量不可能由低溫物體傳遞到高溫物體B. 外界對物體做功，物體的內(nèi)能一定增加C第一類永動機(jī)違反了熱力學(xué)第二定律D第二類永動機(jī)不能制成，說明自然界中涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性物理選修3-3配粵教版【答案】ABC熱量在一定的條件下可以由低溫物體傳遞到高溫物體，比如電冰箱，故A錯誤；由公式UWQ知做功和熱傳遞都能改變物體內(nèi)能，外界對物體做功若物體同時放出熱量，物體的內(nèi)能不一定增加，故B錯誤；第一類永動機(jī)不消耗能量而對外做功，違反了能量守恒定律，故C錯誤；第二類永動機(jī)違背了熱力學(xué)第二定律，說明自然界中涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程

12、都具有方向性，故D正確物理選修3-3配粵教版熱力學(xué)第二定律理解中的幾個問題1單一熱庫：指溫度均勻并且恒定不變的系統(tǒng)若一系統(tǒng)各部分溫度不相同或者溫度不穩(wěn)定，則構(gòu)成機(jī)器的工作物質(zhì) 可以在不同溫度的兩部分之間工作，從而可以對外做功據(jù)報 道，有些國家已在研究利用海水上下溫度不同來發(fā)電物理選修3-3配粵教版2其他影響：指除了從單一熱庫吸收的熱量，以及所做的功以外的其他一切影響；或者除了從低溫物體吸收熱量、高 溫物體得到相同的熱量外，其他一切影響和變化不是不能從 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 著其他變化或影響同樣，也不是熱量不能從低溫物體傳到高溫物體，而是指不產(chǎn)生其他影響的自動熱

13、傳遞是不可能的物理選修3-3配粵教版3. 關(guān)于“不可能”：實際上熱機(jī)或制冷機(jī)系統(tǒng)循環(huán)終了時，除了從單一熱庫吸收熱量對外做功，以及熱量從低溫?zé)釒?傳到高溫?zé)釒煲酝?，過程所產(chǎn)生的其他一切影響，不論用任何 曲折復(fù)雜的辦法都不可能加以消除4. 適用條件：只能適用于由很大數(shù)目分子所構(gòu)成的系統(tǒng) 及有限范圍內(nèi)的宏觀過程而不適用于少量的微觀體系，也不能把它擴(kuò)展到無限的宇宙物理選修3-3配粵教版5兩種表述是等價的如果克勞修斯表述不成立，則開爾文表述也不成立物理選修3-3配粵教版例2隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源短缺問題日顯突出，近期油價不斷攀升，已對各國人民的日常生活造成了各種影響，如排長隊等待加油的情景已經(jīng)多次

14、在世界各地發(fā) 生，能源成為困擾世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大難題之一，下列有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的說法正確的是()A. 不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他的變化B. 只要對內(nèi)燃機(jī)不斷改進(jìn)，就可以把內(nèi)燃機(jī)得到的全部 內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C. 滿足能量守恒定律的物理過程都能自發(fā)地進(jìn)行D. 外界對物體做功，物體的內(nèi)能必然增加物理選修3-3配粵教版解析：由熱力學(xué)第二定律的開爾文表述可知A對熱機(jī)效率總低于100%， B錯 滿足能量守恒的過程未必能自發(fā)進(jìn)行，任何過程一定滿足熱力學(xué)第二定律，C錯由熱力學(xué)第一定律UWQ可知，W0，U不一定大于0，即內(nèi)能不一定增加，D錯答案：A物理選修3-3配粵教版【題后反思】1.

15、注意熱力學(xué)第二定律的克勞修斯及開爾文表述的完整性，不能斷章取義2. 熱力學(xué)第一定律與熱力學(xué)第二定律的區(qū)別與聯(lián)系3. 內(nèi)能改變的兩種方式物理選修3-3配粵教版2我們絕不會看到：一個放在水平地面上的物體，靠降低溫度把內(nèi)能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為動能，使這個物體運(yùn)動起來，其原因是()A. 違反了能量守恒定律B. 在任何條件下內(nèi)能都不可能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，只有機(jī)械 能可能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能C. 機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性，內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī) 械能是有條件的D. 以上原因都不正確物理選修3-3配粵教版【答案】C根據(jù)熱力學(xué)第二定律的開爾文表述：熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體，也不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變?yōu)橛杏霉?/p>

16、而不產(chǎn)生其他影響這里所說的“產(chǎn)生其他影響”就是“有條件的”，C選項正確物理選修3-3配粵教版熵?zé)o序程度的量度1. 有序與無序所謂有序，是指事物內(nèi)部的要素或事物之間有規(guī)則的聯(lián)系 和運(yùn)動轉(zhuǎn)化；無序是指事物內(nèi)部各種要素或事物之間混亂而無 規(guī)則的組合和運(yùn)動變化2. 熱力學(xué)第二定律的微觀本質(zhì)一切不可逆過程總是沿著大量分子熱運(yùn)動無序程度增大的 方向進(jìn)行物理選修3-3配粵教版3熵和熵增加原理(1) 定義在物理學(xué)中，用來量度系統(tǒng)無序程度的物理量叫做熵(2) 熵增加原理在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減小，如果 過程可逆，則熵不變；如果過程不可逆，則熵增加物理選修3-3配粵教版每一個不可逆過程都會導(dǎo)致熵

17、的增加從微觀的角度看，熱力學(xué)第二定律是一個統(tǒng)計規(guī)律：一 個孤立系統(tǒng)總是從熵小的狀態(tài)向熵大的狀態(tài)發(fā)展，而熵值較大 代表著較為無序，所以自發(fā)的宏觀過程總是向無序程度更大的方向發(fā)展物理選修3-3配粵教版例3下面關(guān)于熵的說法中錯誤的是()A. 熵是系統(tǒng)內(nèi)分子運(yùn)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)第二定律也叫做熵減小原理D熵值越大代表著越無序物理選修3-3配粵教版解析：一切自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動的無序性增大的方向進(jìn)行，這就是熱力學(xué)第二定律的微觀意義系統(tǒng)的熱力學(xué)過程就是大量分子向無序程度大的狀態(tài)變化的過程自然過程的方向性可以表述為：在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的熵值不會減小，因此，熱力學(xué)第二定律又稱為熵增加原理因此，A、B、D正確，C錯誤答案：C物理選修3-3配粵教版例4下圖為電冰箱的工作原理示意圖壓縮機(jī)工作時，強(qiáng)迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán)在蒸發(fā)器中制冷劑汽化吸收箱體內(nèi)的熱量，經(jīng)過冷凝器時制冷劑液化，放出熱量到箱體外下列說法正確的是()物理選修3-3配粵教版A. 熱量可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外B. 電冰箱的制冷系統(tǒng)能