高二物理 热力学第二定律

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1、11．6热力学第二定律一、教学目标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制成3．了解热力学第二定律的两种表述方法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、难点分析1．重点内容是了解热力学第二定律的两种表述方法以及这两种表述的物理实质,知道为什么第二类永动机不可制成。2．第二类永动机不可制成的物理实质是教学的难点。三、教学方法：教师讲解与学生课堂自学结合，并讨论归纳四、教　　具：投影仪，大屏幕，相关图片五、教学过程（－）引入新课有这样一个有趣的问题：地球上有大

2、量海水，它的总质量约为1.4×1018t，只要这些海水的温度降低0.1℃，就能放出5.8×1023J的热量，这相当于1800万个核电站一年的发电量．为什么人们不去研究这种“新能源”呢？原来，这样做是不可能的．这涉及物理学的一个基本定律，就是本节要讨论的热力学第二定律。【板书】第七节热力学第二定律（二）进行新课[学生带着问题阅读、讨论]：思考：1、何为热传导的方向性？2、什么是第二类永动机？它违背了什么规律？3、何为热力学第二定律？它有几种表述方法？归纳：Ⅰ、热传导的方向性：高温物体只能“自发地”将热量传给低温

3、物体，而低温物体必须要依靠外界的辅助才能将热量传给高温物体。Ⅱ、第二类永动机１、没有冷凝器的能从单一热源吸收热量并全部用来做功而不引起其他变化的热机。２、特征：符合能量守恒定律；不可能引起其他变化。３、结论：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，但内能却不能全部转化为机械能，同时不引起其它变化Ⅲ、热力学第二定律表述一：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不产生其他变化。（按热传导的方向性表述）表述二：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。（按能量转化的方向

4、性表述）小结：热力学第二定律揭示了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，使得它成为独立于热力学第一定律的一个重要的自然规律．热力学第二定律在物理、化学、生物等学科中有重要的应用，它对于我们认识自然和利用自然有重要的指导意义。Ⅳ、能量耗散在自然界中的宏观过程由于方向性，使得能量在转化过程中不可能使转化后的能量全部加以利用，总会有一部分能量会流散，这种现象叫能量耗散。（三）让学生合上书本，思考并回答问题1．电冰箱内部的温度比外部低，为什么致冷系统还能不断地把箱内的热量传给外界的空气？这个事实说明了什么？

5、这是因为电冰箱消耗了电能，对致冷系统做了功(下图所示，投影)．一旦切断电源，电冰箱就不能把箱内的热量传给外界的空气了．相反，外界的热量会自发地传给电冰箱，使箱内的温度逐渐升高．我们看到，热传导的过程是有方向性的，这个过程可以向一个方向自发地进行，但是向相反的方向却不能自发地进行．要实现相反方向的过程，必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化．2．能否生产出效率可达到100％的热机？为什么？气缸中的气体得到燃料燃烧时产生的热量Q1，推动活塞做功W，然后排出废气，同时把热量Q2散发到大气中．由能量守恒定

6、律知道Q1=W+Q2．我们把热机做的功W和它从热源吸收的热量Q1的比值叫做热机的效率，用η表示效率，则有，只有当气缸中工作物质的温度比大气温度高时内燃机才能工作，所以Q2这部分热量是不可避免的．热机工作时，总要向冷凝器散热，总要由工作物质带走一部分热量Q2(如下图，投影)，所以总有Q1＞W．因此，热机的效率不可能达100％．3．能量耗散和能量守恒是否矛盾？试举例说明。不矛盾。比如流动的水带动水磨做功，由于磨盘之间的摩擦、磨盘和粮食之间的摩擦和挤压，磨盘、粮食的温度升高，水流的机械能转变成了内能．这些内能最终流

7、散到周围的环境中．我们没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用．这种现象叫做能量的耗散，而总能量并没有减少。电池中的化学能转变成电能，电能又在灯泡中转变成光能．光被墙壁吸收之后变成周围环境的内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用．火炉把屋子烤暖，这时高温物体的内能变成低温物体的内能．谁也不能把这些散失的能量重新收集到火炉中再次用来取暖．自然界中的宏观过程具有方向性，能量耗散从能量转化的角度反映出这种方向性，与能量守恒定律是不矛盾的。（四）课堂小结通过这节课的学习，我们了解了热传导过程的方向性、什么是第二

8、类永动机、热力学第二定律的两种表述方法以及什么是能量耗散。大家课下要多看课本，掌握好这些内容。（五）布置作业：完成课本上练习六（P87）（1）－（4）教学建议1．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，热力学第一定律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，热力学第二定律解决哪些过程可以发生，教学时要注意讲清二者的关系。2．热力学第二定律的两种表述，