2017-2018学年高中物理人教版选修3-3教学案：第十章第4节热力学第二定律

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1、关腿话旬热力学第二定律1・克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。2.幵尔文表述：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.热机的效率：热机输出的机械功"与燃料产生w的热量。的比值，即厂&炉＜0热机的效I率不可能洪罕II100%c课前自主学习，基稳才能楼高—、自然过程的方向性1.热传导具有方向性：两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体,而低温物体不可能自发地将热量传给高温物体，要实现低温物体向高温物体传递热量，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.气体的扩散现象具有

2、方向性：两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，决不会自发地分开而成为两种不同的气体。3.机械能和内能的转化过程具有方向性：物体在水平面上运动，因摩擦而逐渐停止下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的fk量后，在地面上重新运动起来。4.气体向真空膨胀具有方向性：气体可自发地向真空容器膨胀，但绝不可能出现气体自发地从容器中流出,容器变为真空。5.一切与热现象有关的宏观自然过程都是丕可逆的。6.热力学第二定律：反映宏观自然过程的互向性的定律。二、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

3、物体传到高温物体，这就是热力学第二定律的克劳修斯表述，阐述的是热传递的方向性。1.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。(即机械能与内能转化具有方向性)2.对热力学第二定律的理解热力学第二定律的两种表述是等价的,也可以表述为：气体向真空的自由膨胀是丕回;逆的。3.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。(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能量守恒定律,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，

4、就不可避免地将一部分热量传给低温热库。1.自主思考一1］一判(1)温度不同的两个物体接触时，热量会自发地从低温物体传给高温物体。(X)(2)第二类永动机违反了热力学第二定律。(V)(3)热机的效率可以达到100%。(X)(4)一切与热现象有关的微观自然过程都是不可逆的。(X)(5)第二类永动机违反了能量守恒定律。(X)(6)只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能。(X)2.合作探究——议一议(1)温度不同的两个物体接触时，热量会从低温物体传给高温物体吗？提示：会。温度不同的两个物体接触时，热量会自发地从高温物体传给低温

5、物体，要使热量从低温物体传给高温物体，必须借助其他帮助，如电冰箱的工作。(2)两个不同的物体接触时，热量自发地从高温物体传递给低温物体。此处“自发地”的含义是什么？提示：“自发地”的含义是指没有任何外界影响或者其他帮助。(3)我们假想：发明一种热机，并用来对物体做功，将内能全部转化为动能，而不引起其他变化，这是否可能？提示：热机不能把它得到的内能全部转化为机械能，因为热机必须有热源和冷凝器，热机工作时，总要向冷凝器放热，不可避免地要由工作物质带走一部分热量Qf即使是理想热机，没有摩擦，没有漏气等能量损失，它也不可能把吸收的热量百分之百地转化为

6、机械能，总要有一部分热量散发到冷凝器中。考点一课堂讲练设计，举•能通类题对热力学第二定律的理解0通知识1.在热力学第二定律的表述中，“自发地”、“不产生其他影响”、“单一热库”、“不可能”的涵义(1)“自发地”是指热量从高温物体“自发地”传给低温物体的方向性。在传递过程中不会对其他物体产生影响或借助其他物体提供能量等。(2)“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响。如吸热、放热、做功等。(3)“单一热库”：指温度均匀并且恒定不变的系统。若一系统各部分温度不相同或者温度不稳定，则构成机器的

7、工作物质可以在不同温度的两部分之间工作，从而可以对外做功。据报道，有些国家已在研究利用海水上下温度不同来发电。(4)“不可能”:实际上热机或制冷机系统循环终了时，除了从单一热库吸收热量对外做功，以及热量从低温热库传到高温热库以外，过程所产生的其他一切影响，不论用任何的办法都不可能加以消除。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，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.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方向性。(2)气体向真空的自由膨胀是不可逆的。

8、(3)第二类永动机是不可能制成的。灵甬题组1.(多选)热力学第二定律指出()A.气体的扩散过程具有方向性B.一切形式的能量间的相互转化都具有方向性C.热机效率7^1