2018届高中物理第十章热力学定律第4节热力学第二定律课件新人教版.pptx

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1、第4节　热力学第二定律[学习目标]1．了解热传递、扩散现象、机械能与内能的转化等都具有方向性。知道具有方向性的过程为不可逆的。2．了解热力学第二定律的两种表述，并能用热力学第二定律解释第二类永动机不能制造成功的原因。3．能用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移及方向性问题。4．尝试运用热力学第二定律解决一些实际问题。基础落实·新知探究一、热力学第二定律的一种表述1．热传导的方向性：一切与热现象有关的宏观自然过程都是_________。2．克劳修斯表述：德国物理学家克劳修斯在1850年提出：热量不能自发地从_____物体传到____物体。热力学第二定律的克劳修斯表述，阐述的是传

2、热的________。不可逆的低温高温方向性自主思考——判一判1．(1)一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。()(2)热量不会从低温物体传给高温物体。()(3)由冰箱能自发地把热量从低温物体传给高温物体。()√××二、热力学第二定律的另一种表述1．热机(1)热机工作的两个阶段：第一个阶段是燃烧燃料，把燃料中的_______变成工作物质的____。第二个阶段是工作物质对外___，把自己的内能变成______。(2)热机的效率：热机输出的_________与燃料产生的______的比值。用公式表示为2．开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之___________，而不产生其

3、他影响。(该表述阐述了机械能与内能转化的方向性)化学能内能做功机械能机械功W热量Q完全变成功3．热力学第二定律的其他描述(1)一切宏观自然过程的进行都具有_______。(2)气体向真空的自由膨胀是_______的。(3)第二类永动机是不可能制成的。4．第二类永动机(1)定义：只从单一热库吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化的热机。方向性不可逆(2)第二类永动机不可能制成的原因：虽然第二类永动机不违反_____________，但大量的事实证明，在任何情况下，热机都不可能只有一个热库，热机要不断地把吸取的热量变为有用的功，就不可避免地将一部分热量传给低温热库。自主思考——判一判

4、2．(1)可以从单一热库吸收热量，使之完全变为功。()(2)第二类永动机违背了能量守恒定律。()(3)第二类永动机违背了热力学第二定律。()能量守恒定律√×√制冷机是使热量从低温物体传到高温物体的装置，通过制冷机的工作可以使一定空间内的物体温度低于环境温度并维持低温状态。夏天，将房间内一台正在工作的电冰箱的门打开，试分析这是否可以降低室内的平均温度？为什么？提示不会降低室内的平均温度。若将一台正在工作的电冰箱的门打开，尽管可以不断向室内释放冷气，但同时冰箱的箱体向室内散热，就整个房间来说，由于外界通过导线不断有能量输入，室内的平均温度会不断升高。考点一热力学第二定律1．对热力学第二

5、定律的理解在热力学第二定律的表述中，正确地理解“自发地”“不产生其他影响”的确切含义是理解热力学第二定律的关键所在。(1)“自发地”过程就是不受外来干扰进行的自然过程，如重物下落、植物的开花结果等都是自然界客观存在的一些过程，它不受外界干扰。在热传递过程中，热量可以自发地从高温物体传向低温物体，却不能自发地从低温物体传向高温物体。课堂互动·突破考点要将热量从低温物体传向高温物体，必须有“对外界的影响或有外界的帮助”，就是要有外界对其做功才能完成。电冰箱就是一例，它是靠电流做功的帮助把热量从低温处“搬”到高温处的。(2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，

6、对周围环境不产生热力学方面的影响。如吸热、放热、做功等。2．热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。3．对热力学第二定律的两种表述等价性的证明两种表述是等价的，即一个说法是正确的，另一个说法也必然是正确的；如一个说法是错误的，另一个说法必然是不成立的。下面给出证明：设表述(1)不成立，低温热库T2可以自发地向高温热库T1传递热量Q2，如图10－4－1所示。那么，我们可在高温热库T1和低温热库T2之间设置一热机，使它从高温热库吸收热量Q1，对外做功W，并把热量Q2传递给低温热

7、库。当这一过程完成之时，低温热库由于吸热和放热相等，没有引起其他变化。高温热库放出热量Q1大于吸收热量Q2，热机对外做功W＝Q1－Q2，相当于高温热库放出的热量全部用来对外做功，且没有引起其他变化，也就是说单一热库所放出的热量全部用来做功。这显然是违反表述(2)的，即凡违反表达(1)的说法，必然违反表述(2)。反之，也可以证明，凡违反表述(2)的，也必然违反表述(1)。图10－4－1[例1]随着世界经济的快速发展，能源短缺问题日显突出。近期油价不断攀升，已对各国人民的