2017-2018学年高中物理人教版选修3-3教学案第十章 第4节 热力学第二定律含解析

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1、第4节热力学第二定律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．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．热机的效率：热机输出的机械功W与燃料产生的热量Q的比值，即η＝，W

2、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热量后，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不可逆的。6．热力学第二定律：反映宏观自然过程的方向性的定律。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物体传到高温物体，这就是热力学第二定律的克劳修

3、斯表述，阐述的是热传递的方向性。82．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)3．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不可逆的。4．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，就不可避免地将一部分热量传给低温热库。1．自主思考—

4、—判一判(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。(×)(2)第二类永动机违反了热力学第二定律。(√)(3)热机的效率可以达到100%。(×)(4)一切与热现象有关的微观自然过程都是不可逆的。(×)(5)第二类永动机违反了能量守恒定律。(×)(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。(×)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

5、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Q，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机械能，总要有一部分热量散发到冷凝器中。8对热力学第二定律的理解

6、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

7、。(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。(3)第二类永动机是不可能制成的。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

8、能量间的相互转化都具有方向性C．热机效率η≤1D．大量分子参与的宏观过程具有方向性解析：选AD　由热力学第二定律知，气体的