高二物理热力学第二定律粤教版知识精讲.doc

《高二物理热力学第二定律粤教版知识精讲.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、高二物理热力学第二定律粤教版【本讲教育信息】一.教学内容：1.热力学第二定律2.热力学第二定律的微观解释3.能源和可持续发展二.知识归纳、总结：（一）热力学第二定律1.可逆与不可逆过程（1）热传导的方向性热传导的过程可以自发地由高温物体向低温物体进行，但相反方向却不能自发地进行，即热传导具有方向性，是一个不可逆过程。（2）说明：①“自发地”过程就是在不受外来干扰的条件下进行的自然过程。②热量可以自发地从高温物体传向低温物体，热量却不能自发地从低温物体传向高温物体。③要将热量从低温物体传向高温物体，必须有“外界的影响或帮助”，就是要由外界对其做功

2、才能完成。电冰箱、空调就是例子。2.热力学第二定律的两种表述①克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。②开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。3.热机热机是把内能转化为机械能的装置。其原理是热机从热源吸收热量Q1，推动活塞做功W，然后向冷凝器释放热量Q2。由能量守恒定律可得：Q1=W+Q2我们把热机做的功和它从热源吸收的热量的比值叫做热机效率，用η表示，即η=4.第二类永动机①设想：只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热机。②第二类永动机不可能制成，表示尽管机械能可以全部转

3、化为内能，但内能却不能全部转化成机械能而不引起其他变化；机械能和内能的转化过程具有方向性。（二）热力学第二定律的微观解释1.有序和无序有序：只要确定了某种规则，符合这个规则的就叫做有序。无序：不符合某种确定规则的称为无序。无序意味着各处都一样，平均、没有差别，有序则相反。有序和无序是相对的。用心爱心专心2.宏观态和微观态宏观态：符合某种规定、规则的状态，叫做热力学系统的宏观态。微观态：在宏观状态下，符合另外的规定、规则的状态叫做这个宏观态的微观态。系统的宏观态所对应的微观态的多少表现为宏观态无序程度的大小。如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较

4、多，就说这个“宏观态”是比较无序的，同时也决定了宏观过程的方向性——从有序到无序。3.热力学第二定律的微观意义一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。4.熵和系统内能一样都是一个状态函数，仅由系统的状态决定。从分子运动论的观点来看，熵是分子热运动无序（混乱）程度的定量量度。一个系统的熵是随着系统状态的变化而变化的。在自然过程中，系统的熵是增加的。在绝热过程或孤立系统中，熵是增加的，叫做熵增加原理。对于其它情况，系统的熵可能增加，也可能减小。从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律：一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，

5、而熵值较大代表着较为无序，所以自发的宏观过程总是向无序程度更大的方向发展。（三）能源和可持续发展1.能量耗散：系统的内能流散到周围环境中，没有办法把这些内能收集起来加以利用，这种现象叫做能量耗散。2.品质降低：能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式叫品质降低。能量在利用过程中，总是由高品质的能量最终转化为低品质的内能。3.能源：能源是指能够提供可利用能量的物质，它是现代社会生活的重要物质基础。常规能源：指已被广泛应用的能源，如煤、石油、天然气、水力等。4.能源危机与环境污染（1）近一百年，地球人口由16亿增加到目前的50亿，净增了2倍多，而能

6、源消耗据统计却增加了16倍。按目前的消耗量，专家预测石油、天然气最多只能维持半个世纪，煤炭尚可维持一二百年。（2）能源利用的过程也直接污染着地球环境①温室效应：化石燃料燃烧放出的大量二氧化碳，使大气中二氧化碳的含量大量增高，导致“温室效应”，造成地面温度上升，两极的冰雪融化，海平面上升，淹没沿海地区等不良影响。②酸雨污染：排放到大气中的大量二氧化硫和氮氧化物等在降水过程中溶入雨水，使其形成酸雨，酸雨进入地表、江河，破坏土壤，影响农作物生长，使生物死亡，破坏生态平衡。同时腐蚀建筑结构、工业装备、动力和通讯设备等，还直接危害人类健康。③臭氧层的破坏

7、：臭氧层的存在对吸收紫外线方面起着举足轻重的作用，一旦臭氧层遭到破坏，对生物有害的紫外线会毫无遮拦地照射到地面上，会提高皮肤癌和白内障的发病率，也会影响我们的免疫系统。同时对不同生态系统中生物的生长、发育、繁殖、分布和生物地球化学循环都会造成一系列危害。5.新能源的开发（1）新能源：指目前尚未被人类大规模利用而有待进一步研究、开发和利用的能源，如核能、太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能等。（2）无穷无尽的太阳能：太阳以其巨大的、无穷无尽的辐射能形式提供地球最清洁的能源。用心爱心专心①数量巨大：太阳辐射功率为3.9×1026瓦。能到达地球表面的太

8、阳能每年约为1.3×1010吨标准煤，是目前全世界所消耗的各种能量总和的1×104倍。②时间长久：根据天文学的研究结果，可知太阳系已存在大约5×109