物理：3.4《热力学第二定律》课件(粤教版选修3-3)

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1、热力学第二定律一、学习目标：二、重点和难点：三、教学过程：1.了解热传导过程的方向性。2.了解什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可能制成。3.了解热力学第二定律的两种不同的表述，以及这两种表述的物理实质。4.了解什么是能量耗散。二、重点和难点：重点：热力学第二定律的物理实质和两种常见的表述．难点：两类永动机的区别，第二类永动机不可能制成的原因三、教学过程：引入新课：任何物体都具有内能，在地球上贮存量十分丰富的海水总质量约达1.4×1018吨，它的温度只要降低1oC，就能释放相当于1800万个功率为100万千瓦的核电站一年的发电量，足够全世界使用4000年。而人类都不能

2、利用这种“新能源”，究其原因，是因为涉及物理学的一个基本定律——热力学第二定律．新课教学：(一)热传导的方向性1．实例：热量会自动地从高温物体传给低温度物体。2．热传导的过程具有方向性3．自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。1．实例：热量会自动地从高温物体传给低温度物体。[注意]这里所说“自发地”是指没有任何外界的影响或帮助，电冰箱工作时能将冰箱内(温度较低)的热量，传给外界空气(温度较高)，是因为电冰箱消耗了电能，对制冷系统做了功。2．热传导的过程具有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产生(

3、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热机：是一种把内能转化为机械能的装置。热机③效率：由能量守恒定律知道Q1=W+Q2热机的效率内燃机②原理：燃料燃烧产生热量Q1（高温热源）推动活塞对外做功W排出废气向外界（低温热源）放热Q2高温热库低温热库Q1Q2对外做功热机W热机的效率小于100%，就不可能把从高温热源吸收的热量全部转化为机械能，总有一部分热量散发到冷凝器中。（二）机械能与内能转化的方向性(二)第二类永动机1．第二类永动机：人们把想象中能够从单一热源吸收热量，全部用来做功而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机。2．第二类永动机不可能制成

4、表示机械能和内能的转化过程具有方向性．尽管机械能可以全部转化为内能，内能却不能全部转化成机械能，同时不引起其他变化。3．第一类永动机和第二类永动机它们都不可能制成，第一类永动机的设想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。三、热力学第二定律举例：两种不同的气体扩散可以自发地进入对方,最后成为一种均匀的混合气体思考:如图所示,容器A中装有气体,容器B是真空,打开阀门K,容器A中的气体会自发地向B中膨胀,最后两个容器都充满气体.会不会气体自发地从容器B流向容器A,最后使容器B恢复成真空呢?大量自然现象说明

5、:有些物理过程具有方向性.(三)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。(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。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提示了有大量分子参与的宏观过程的方向性，是独立于热力学第一定律的一个重要自然规律。熵描述物体的无序程度，物体内部分子热运动无序程度越高，物体的熵就越大五、例题分析：[例1]根据热力学第二定律，下列判断正确的是

6、A.电流的能不可能全部变为内能B．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能C．热机中，燃气内能不可能全部变为机械能D．在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温度物体。[解析]根据热力学第二定律可知，凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，电流的能可全部变为内能(由电流热效应中的焦耳定律可知)，而内能不可能全部变成电流的能．机械能可全部变为内能，而内能不可能全部变成机械能，在热传导中，热量只能自发地从高温物体传递给低温物体，而不能自发地从低温物体传递给高温物体，所以选项B、C、D正确。[例2]第二类永动机不可以制成，是因为[]A.违背了能量的守恒定律B．热量总是从高

7、温物体传递到低温物体C．机械能不能全部转变为内能D．内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化[解析]第二类永动机设想虽然符合能量守恒定律，但是违背了能量转化中有些过程是不可逆的规律。所以不可能制成，选项D正确。[例3]试对热力学第一定律和热力学第二定律做一简单的评析[解析]热力学第一定律和热力学第二定律是构成热力学知识的理论基础，前者对自然过程没有任何限制，只指出在任何热力学过程中能量不会有任何增加或损失，反映的是物体内能的变化与热量、做功的定量关系；后者则是解决哪些过程可以自发地发生，哪些过程必须借助于外界条