高中物理第十章热力学定律4热力学第二定律5热力学第二定律的微观解释学案新人教版选修3_3

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1、4　热力学第二定律5　热力学第二定律的微观解释1．热传导的方向性热传导的过程可以向一个方向自发地进行(热量从高温物体自发地传给低温物体)；但向相反的方向不会自发地进行(热量不会自发地从低温物体传给高温物体)，只有借助外界的帮助才能进行。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，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才能完成。电冰箱、空调就是例子。【例1】两个温度不同的物体接触时，热

2、量会自发地从高温物体传向低温物体，直到两者温度相等；一个温度处处相等的物体，不可能自发地变得一部分温度高、另一部分温度低。怎样从分子热运动的角度解释热传递的方向性？解析：两个物体温度不同，分子热运动的平均动能不同，一个物体分子平均动能大，另一个物体分子平均动能小，总体来看，分子热运动的分布较为有序，能量适当集中，而热量由高温物体传到低温物体的过程中，能量变得分散和退降，分子热运动的分布较为无序。由于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。所以热传递是由高温物体传向低温物体的，即热传递具有方向性。答案：

3、见解析点技巧：热现象的方向性　自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。无论是有生命的或是无生命的，所有的宏观自发过程都具有单向性，都有一定的方向性，都是不可逆过程。如河水向下流，重物向下落，山岳被侵蚀，人的一生从婴儿到老年到死亡等。2．第二类永动机(1)定义：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，因为尽管机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化成机械能而不引起其他变化。释疑点：第一类永动机和第二类永动机的比较它们都不可能制成，第一类永动机的设想

4、违反了能量守恒定律；第二类永动机的设想虽不违反能量守恒定律，但违背了跟热现象相联系的宏观自然过程具有方向性的规律。【例2】我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来，其原因是(　　)A．违反了能量守恒定律B．在任何条件下内能不可能转化成机械能，只有机械能才能转化成内能C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D．以上说法均不正确解析：机械能和内能的相互转化必须通过做功来实现。机械能可以自发地转化为内能，但内能不能自发地转化为机械能。答案

5、：C3．热力学第二定律(1)热力学第二定律常见的两种表述：①按热传递的方向性来表述：不可能使热量从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化。——克劳修斯表述，这是按热传递的方向性来表述的。②按机械能与内能转化过程的方向性来表述：不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。——开尔文表述，这是按机械能与内能转化过程的方向来表述的。(2)两种表述是等价的。可以从一种表述导出另一种表述，两种表述都称为热力学第二定律。(3)热力学第二定律的意义揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性，使人们认识到自然界中进行

6、的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是独立于热力学第一定律的一个重要自然规律。【例3】下列说法中正确的是(　　)A．机械能全部变成内能是不可能的B．第二类永动机不可能制造成功的原因是能量既不能凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化为另一种形式C．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体D．从热库吸收的热量全部变成功是可能的解析：机械能可以全部转化为内能，A错；第二类永动机不违反能量守恒定律，不可能制成的原因是机械能与内能的转化具有方向性，内能不会全部转化为机械能同

7、时不引起其他变化，B错；热量在一定条件下可以从低温物体传到高温物体，只不过会引起其他变化，C错。答案：D归纳小结：热力学第二定律的两种表述是等价的，都说明一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的。其中“自发地”是指在热传递过程中不会对其他物体产生影响或不借助其他物体提供能量等的帮助。点技巧：热力学第二定律的适用范围①适用于宏观过程，对微观过程不适用；②孤立系统有限范围，对整个宇宙不适用。4．有序和无序、宏观态和微观态(1)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。(2)宏

8、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。(3)正确理解有序和无序①无序意味着各处都一样、平均、没有差别；而有序则是相反。②有序和无序是相对的。【例4】一锅开水投入了5个糖馅甜汤圆，随后又投入了5个肉馅的咸汤圆，甜、咸汤圆在沸水中游动，象征着封闭系统进入了一个自发的过程。随