【名師一號(hào)】高中物理 5.3-4第五章第三、四節(jié)熱力學(xué)第二定律熵-無序程度的量度優(yōu)秀課件 魯科版選修3-3

1、第三 四節(jié) 熱力學(xué)第二定律 熵?zé)o序程度的量度 課課 標(biāo)標(biāo) 解解 讀讀(學(xué)生用書學(xué)生用書P66) 1.了解自然過程的方向性了解自然過程的方向性,了解可逆過程和不可逆過程了解可逆過程和不可逆過程.2.理解熱力學(xué)第二定律理解熱力學(xué)第二定律,知道什么是第二類永動(dòng)機(jī)知道什么是第二類永動(dòng)機(jī).3.了解熵和熵增加原理了解熵和熵增加原理.閱讀教材自主梳理閱讀教材自主梳理(學(xué)生用書學(xué)生用書P66) 1.自然過程的方向性自然過程的方向性(1)可逆過程和不可逆過程可逆過程和不可逆過程a.可逆過程可逆過程:一個(gè)系統(tǒng)從某一狀態(tài)一個(gè)系統(tǒng)從某一狀態(tài),經(jīng)過某一經(jīng)過某一_到達(dá)另到達(dá)另一狀態(tài)一狀態(tài),如果存在另一過程如果存在另一過程

2、,它能使系統(tǒng)和外界完全復(fù)原它能使系統(tǒng)和外界完全復(fù)原,即即系統(tǒng)回到原來的狀態(tài)系統(tǒng)回到原來的狀態(tài),同時(shí)消除同時(shí)消除_對(duì)外界的一切影對(duì)外界的一切影響響,則則_稱為可逆過程稱為可逆過程.b.不可逆過程不可逆過程:如果用任何方法都不能使如果用任何方法都不能使_和和_完全復(fù)原完全復(fù)原,則原來的過程稱為則原來的過程稱為_過程過程.過程過程原來過程原來過程原來的過程原來的過程系統(tǒng)系統(tǒng)外界外界不可逆不可逆(2)熱傳遞過程的方向性熱傳遞過程的方向性熱量可以自發(fā)的由熱量可以自發(fā)的由_物體傳給物體傳給_物體物體,或者由物體的或者由物體的_部分傳給部分傳給_部分部分,但不能自發(fā)的由但不能自發(fā)的由_物體傳物體傳給給_物體

3、物體,或者由物體的或者由物體的_部分傳給部分傳給_部分部分.熱熱傳遞是傳遞是_,具有具有_.(3)功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬姆较蛐怨D(zhuǎn)變?yōu)闊岬姆较蛐栽诮苟娜~輪攪水的實(shí)驗(yàn)中在焦耳的葉輪攪水的實(shí)驗(yàn)中,重物可以自動(dòng)下落重物可以自動(dòng)下落,使葉片在水中轉(zhuǎn)動(dòng)使葉片在水中轉(zhuǎn)動(dòng),與水與水相互摩擦使水溫上升相互摩擦使水溫上升,這是這是_轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為_的過程的過程;與此相與此相反的過程反的過程,即水溫自動(dòng)降低即水溫自動(dòng)降低,產(chǎn)生水流產(chǎn)生水流,推動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)推動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)重物上升的過帶動(dòng)重物上升的過程是程是_發(fā)生的發(fā)生的.可見可見,功轉(zhuǎn)變?yōu)闊徇@一熱現(xiàn)象是不可逆的功轉(zhuǎn)變?yōu)闊徇@一熱現(xiàn)象是不可逆的,具有具有方向性方向性.高溫高溫低

4、溫低溫高溫高溫低溫低溫低溫低溫高溫高溫低溫低溫高溫高溫不可逆過程不可逆過程方向性方向性機(jī)械能機(jī)械能內(nèi)能內(nèi)能不可能不可能(4)熱轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ姆较蛐詿徂D(zhuǎn)變?yōu)楣Φ姆较蛐詀.熱機(jī)熱機(jī):消耗消耗_對(duì)外做功的機(jī)器對(duì)外做功的機(jī)器.b.熱機(jī)工作原理熱機(jī)工作原理:熱機(jī)必工作在兩個(gè)熱機(jī)必工作在兩個(gè)_的熱源之間的熱源之間,通通過工作物質(zhì)過工作物質(zhì),將從高溫?zé)嵩次盏臒崃繉母邷責(zé)嵩次盏臒崃?一部分用來一部分用來_,另一部分傳給了低溫?zé)嵩戳硪徊糠謧鹘o了低溫?zé)嵩?向低溫?zé)嵩捶懦龅臒嵯虻蜏責(zé)嵩捶懦龅臒崃客耆珦p耗掉了量完全損耗掉了.c.熱機(jī)的工作效率不會(huì)是百分之百熱機(jī)的工作效率不會(huì)是百分之百,損耗的熱量不可能再自動(dòng)損耗的熱

5、量不可能再自動(dòng)收集起來收集起來,所以熱轉(zhuǎn)變?yōu)楣@一現(xiàn)象也是所以熱轉(zhuǎn)變?yōu)楣@一現(xiàn)象也是_的的,具有具有方向性方向性.內(nèi)能內(nèi)能溫度不同溫度不同對(duì)外做功對(duì)外做功不可逆不可逆(5)結(jié)論結(jié)論:無論是熱傳遞還是功變熱或熱變功的過程都是無論是熱傳遞還是功變熱或熱變功的過程都是_的的,盡管都不違反熱力學(xué)第一定律盡管都不違反熱力學(xué)第一定律.因此因此,凡是與凡是與_有關(guān)的宏觀過程都具有方向性有關(guān)的宏觀過程都具有方向性.不可逆不可逆熱現(xiàn)象熱現(xiàn)象2.熱力學(xué)第二定律的表述熱力學(xué)第二定律的表述(1)克勞修斯表述克勞修斯表述:不可能使熱量從不可能使熱量從_物體傳向物體傳向_物體而不引起其它變化物體而不引起其它變化.(2)開

6、爾文表述開爾文表述:不可能從單一熱源吸取熱量不可能從單一熱源吸取熱量,使之完全變?yōu)槭怪耆優(yōu)開而不引起其它變化而不引起其它變化.“單一熱源單一熱源”指溫度恒定而指溫度恒定而均勻的熱源均勻的熱源;“不引起其它變化不引起其它變化”指指_和和_都不發(fā)生任何變化都不發(fā)生任何變化.熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述和開熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述和開爾文表述是完全爾文表述是完全_的的.低溫低溫高溫高溫有用功有用功外界外界系統(tǒng)系統(tǒng) 等效等效(3)第二類永動(dòng)機(jī)第二類永動(dòng)機(jī):從單一熱源吸取熱量使之完全轉(zhuǎn)化為從單一熱源吸取熱量使之完全轉(zhuǎn)化為_,而不產(chǎn)生其它影響的機(jī)器而不產(chǎn)生其它影響的機(jī)器.第二類永動(dòng)機(jī)不違反第二類永

7、動(dòng)機(jī)不違反能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律,但違背了但違背了_,所以所以是永遠(yuǎn)不會(huì)被制造出來的是永遠(yuǎn)不會(huì)被制造出來的.熱力學(xué)第二定律又可表述為熱力學(xué)第二定律又可表述為_.(4)熱力學(xué)第二定律的其它表述熱力學(xué)第二定律的其它表述:一切與一切與_有關(guān)的宏觀有關(guān)的宏觀過程都具有過程都具有_.每一個(gè)具有方向性的過程都可以做每一個(gè)具有方向性的過程都可以做為表述為表述_的基礎(chǔ)的基礎(chǔ).普朗克針對(duì)焦耳實(shí)驗(yàn)的表述普朗克針對(duì)焦耳實(shí)驗(yàn)的表述:不可能制造一種機(jī)器不可能制造一種機(jī)器,它把一重它把一重物提高物提高,唯一付出的代價(jià)是使一個(gè)熱源冷卻唯一付出的代價(jià)是使一個(gè)熱源冷卻.熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律 功功 第二

8、類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的 熱現(xiàn)象熱現(xiàn)象 方向性方向性 熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律3.熵和熵增加原理熵和熵增加原理(1)有序與無序有序與無序a.熱傳導(dǎo)這個(gè)不可逆過程使熱傳導(dǎo)這個(gè)不可逆過程使_增加了增加了.b.在機(jī)械運(yùn)動(dòng)中在機(jī)械運(yùn)動(dòng)中,分子主要沿分子主要沿_方向運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng);在熱運(yùn)動(dòng)中在熱運(yùn)動(dòng)中,分子分子_地向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)地向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng),機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程是大量分子的程是大量分子的_運(yùn)動(dòng)向運(yùn)動(dòng)向_運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化的過運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化的過程程,無序程度無序程度_了了.無序程度無序程度同一同一雜亂無章雜亂無章 有序有序 無序無序 增大增大 c.熱力學(xué)第二定律的微觀本

9、質(zhì)熱力學(xué)第二定律的微觀本質(zhì):一切不可逆過程總是沿著大量一切不可逆過程總是沿著大量分子熱運(yùn)動(dòng)無序程度分子熱運(yùn)動(dòng)無序程度_的方向進(jìn)行的方向進(jìn)行.(2)熵和熵增加原理熵和熵增加原理a.熵熵:物理學(xué)中物理學(xué)中,用來量度系統(tǒng)用來量度系統(tǒng)_的物理量叫做熵的物理量叫做熵.符號(hào)符號(hào)S.熵是熱力學(xué)中重要的狀態(tài)量熵是熱力學(xué)中重要的狀態(tài)量,對(duì)應(yīng)于熱力學(xué)系統(tǒng)每一個(gè)狀態(tài)對(duì)應(yīng)于熱力學(xué)系統(tǒng)每一個(gè)狀態(tài),都有一個(gè)都有一個(gè)_.熵值越大熵值越大,_越高越高.無序程度無序程度熵值熵值無序程度無序程度 增大增大 b.熵增加原理熵增加原理:在孤立的系統(tǒng)中在孤立的系統(tǒng)中,一切不可逆過程必然朝著一切不可逆過程必然朝著_的方向進(jìn)行的方向進(jìn)行.

10、孤立系統(tǒng)是指與外界既沒有孤立系統(tǒng)是指與外界既沒有_也沒有也沒有_的系統(tǒng)的系統(tǒng).熵增加原理是判斷不同熵增加原理是判斷不同種類不可逆過程的種類不可逆過程的_. 物質(zhì)交換物質(zhì)交換 熵增加熵增加 能量交換能量交換 進(jìn)行方向的共同標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行方向的共同標(biāo)準(zhǔn) (3)無處不在的熵?zé)o處不在的熵a.熵與能量退降熵與能量退降:在熵增加的同時(shí)在熵增加的同時(shí),一切不可逆過程總是使得一切不可逆過程總是使得_逐逐漸喪失做功的本領(lǐng)漸喪失做功的本領(lǐng),從可利用狀態(tài)轉(zhuǎn)化為從可利用狀態(tài)轉(zhuǎn)化為_狀態(tài)狀態(tài),能量品質(zhì)退化能量品質(zhì)退化了了,這種現(xiàn)象稱為能量退降這種現(xiàn)象稱為能量退降.自然界的能量在總量上是不變的自然界的能量在總量上是不變的,但能

11、量品但能量品質(zhì)正在質(zhì)正在_.所以所以,人類必須節(jié)約人類必須節(jié)約_,提高提高_(dá)利用效利用效率率,積極開發(fā)積極開發(fā)_.b.熵與環(huán)境熵與環(huán)境:熵是系統(tǒng)無序程度的量度熵是系統(tǒng)無序程度的量度,人們把它與混亂人們把它與混亂 污染污染 生態(tài)環(huán)境生態(tài)環(huán)境破壞破壞 物質(zhì)資源浪費(fèi)等社會(huì)問題聯(lián)系起來物質(zhì)資源浪費(fèi)等社會(huì)問題聯(lián)系起來.在現(xiàn)代化大城市在現(xiàn)代化大城市_十分明顯十分明顯:交通與工業(yè)廢氣及噪聲對(duì)交通與工業(yè)廢氣及噪聲對(duì)_的污染的污染;垃圾垃圾 廢水污染廢水污染;電磁污染電磁污染 光污染以及空調(diào)光污染以及空調(diào) 鋼筋鋼筋 水泥引起的水泥引起的“熱島效應(yīng)熱島效應(yīng)”等等.能量能量 不可利用不可利用 退化退化 能源能源 能

12、源能源 新能源新能源 熵的增加熵的增加 環(huán)境環(huán)境 重重 點(diǎn)點(diǎn) 闡闡 釋釋(學(xué)生用書學(xué)生用書P67) 1.對(duì)熱力學(xué)第二定律的理解對(duì)熱力學(xué)第二定律的理解(1)熱力學(xué)第二定律揭示了自然界進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方熱力學(xué)第二定律揭示了自然界進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性向性,熱現(xiàn)象是與大量分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)相連系的熱現(xiàn)象是與大量分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)相連系的,因此因此,自然界中存在的自然界中存在的凡涉及與分子熱運(yùn)動(dòng)有關(guān)的宏觀過程都是有方向性的凡涉及與分子熱運(yùn)動(dòng)有關(guān)的宏觀過程都是有方向性的.(2)熱力學(xué)第二定律說明自然界中各種不可逆過程都是相關(guān)聯(lián)的熱力學(xué)第二定律說明自然界中各種不可逆過程都是相關(guān)聯(lián)的

13、,即由某一即由某一過程的不可逆性可推出另一過程的不可逆性過程的不可逆性可推出另一過程的不可逆性.所以熱力學(xué)第二定律的所以熱力學(xué)第二定律的各種不同表述是完全等價(jià)的各種不同表述是完全等價(jià)的.(3)“不引起其他變化不引起其他變化”的涵義是使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體或從的涵義是使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體或從單一熱源吸收熱量全部用來做功單一熱源吸收熱量全部用來做功,必須通過第三者的幫助必須通過第三者的幫助.這里的幫助這里的幫助是指提供能量等方式是指提供能量等方式,否則是不可能實(shí)現(xiàn)的否則是不可能實(shí)現(xiàn)的.2.熱機(jī)熱機(jī)熱機(jī)是一種把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置熱機(jī)是一種把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置.熱機(jī)對(duì)外做功熱

14、機(jī)對(duì)外做功W和它和它從熱源吸收的熱量從熱源吸收的熱量Q的比值叫做熱機(jī)的效率的比值叫做熱機(jī)的效率,即即根據(jù)熱力學(xué)第二定律開爾文表述根據(jù)熱力學(xué)第二定律開爾文表述:不可能從單一熱源吸取熱不可能從單一熱源吸取熱量量,使之完全轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Χ灰鹌渌兓怪耆D(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Χ灰鹌渌兓?所以即使沒所以即使沒有任何漏氣有任何漏氣,摩擦等損失摩擦等損失,熱機(jī)的效率也達(dá)不到熱機(jī)的效率也達(dá)不到100%.WQ3.兩類永動(dòng)機(jī)的比較兩類永動(dòng)機(jī)的比較(1)第一類永動(dòng)機(jī)第一類永動(dòng)機(jī):不消耗任何能量不消耗任何能量,卻可以源源不斷地對(duì)外做卻可以源源不斷地對(duì)外做功功,由于它違背了能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律由于它違背了能量的轉(zhuǎn)化和

15、守恒定律,所以第一類永動(dòng)所以第一類永動(dòng)機(jī)是永遠(yuǎn)不可能制成的機(jī)是永遠(yuǎn)不可能制成的.(2)第二類永動(dòng)機(jī)第二類永動(dòng)機(jī):有人想制成這樣的熱機(jī)有人想制成這樣的熱機(jī),它可以從單一熱源它可以從單一熱源中吸收熱量并且可以全部用來做功中吸收熱量并且可以全部用來做功,而不引起其它變化而不引起其它變化,這這種人們假想的熱機(jī)稱為第二類永動(dòng)機(jī)種人們假想的熱機(jī)稱為第二類永動(dòng)機(jī),這類永動(dòng)機(jī)顯然沒這類永動(dòng)機(jī)顯然沒有違反能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律有違反能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律,但同制造第一類永動(dòng)機(jī)一但同制造第一類永動(dòng)機(jī)一樣也都失敗了樣也都失敗了,因?yàn)樗`背了熱力學(xué)第二定律因?yàn)樗`背了熱力學(xué)第二定律.4.對(duì)熵和熵增加原理的理解對(duì)熵和熵增加

16、原理的理解(1)熵是反映系統(tǒng)無序程度的物理量熵是反映系統(tǒng)無序程度的物理量,正如溫度反映物體內(nèi)分正如溫度反映物體內(nèi)分子平均動(dòng)能大小一樣子平均動(dòng)能大小一樣,系統(tǒng)越混亂無序程度越大系統(tǒng)越混亂無序程度越大,這個(gè)系統(tǒng)這個(gè)系統(tǒng)的熵值就越大的熵值就越大.(2)從微觀的角度看從微觀的角度看,熱力學(xué)第二定律是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律熱力學(xué)第二定律是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律,一個(gè)孤一個(gè)孤立系統(tǒng)總是從熵值小的狀態(tài)向熵值大的狀態(tài)發(fā)展立系統(tǒng)總是從熵值小的狀態(tài)向熵值大的狀態(tài)發(fā)展,而熵值而熵值較大代表著較為無序較大代表著較為無序,所以自發(fā)的宏觀過程總是向無序程所以自發(fā)的宏觀過程總是向無序程度更大的方向發(fā)展度更大的方向發(fā)展.(3)對(duì)于絕熱或孤立的熱

17、力學(xué)系統(tǒng)而言對(duì)于絕熱或孤立的熱力學(xué)系統(tǒng)而言,所發(fā)生的是由非平衡所發(fā)生的是由非平衡態(tài)向著平衡態(tài)的變化過程態(tài)向著平衡態(tài)的變化過程,因此因此,總是朝著熵增加的方向進(jìn)總是朝著熵增加的方向進(jìn)行行.或者說或者說,一個(gè)孤立系統(tǒng)的熵值永遠(yuǎn)不會(huì)減小一個(gè)孤立系統(tǒng)的熵值永遠(yuǎn)不會(huì)減小.這就是熵增這就是熵增加原理加原理.(4)在任何自然過程中在任何自然過程中,一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)減小一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)減小,如果過如果過程可逆程可逆,則熵不變則熵不變;如果過程不可逆如果過程不可逆,則熵增加則熵增加.5.熱力學(xué)第一定律與熱力學(xué)第二定律的區(qū)別熱力學(xué)第一定律與熱力學(xué)第二定律的區(qū)別(1)熱力學(xué)第一定律揭示了做功和熱傳遞對(duì)改

18、變物體內(nèi)能的關(guān)熱力學(xué)第一定律揭示了做功和熱傳遞對(duì)改變物體內(nèi)能的關(guān)系系,U=W+Q,指明內(nèi)能不僅可以在物體間轉(zhuǎn)移指明內(nèi)能不僅可以在物體間轉(zhuǎn)移,而且還能跟而且還能跟其它形式的能相互轉(zhuǎn)化其它形式的能相互轉(zhuǎn)化.熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律在熱學(xué)中的表達(dá)方式在熱學(xué)中的表達(dá)方式,是從能的角度揭示不同物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形是從能的角度揭示不同物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式相互轉(zhuǎn)化的可能性式相互轉(zhuǎn)化的可能性.熱力學(xué)第一定律指出熱力學(xué)第一定律指出:不消耗任何能不消耗任何能量量,就可以源源不斷地對(duì)外做功的第一類永動(dòng)機(jī)是不可能就可以源源不斷地對(duì)外做功的第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的制成的.(2)熱力學(xué)第二定律揭示了大量分

19、子參與的宏觀過程都具有方熱力學(xué)第二定律揭示了大量分子參與的宏觀過程都具有方向性向性.熱傳遞有方向性熱傳遞有方向性,內(nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不內(nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其它變化引起其它變化.雖然在任何過程中能量是守恒的雖然在任何過程中能量是守恒的,但并不是但并不是所有能量守恒的過程都能實(shí)現(xiàn)所有能量守恒的過程都能實(shí)現(xiàn),因?yàn)槟芰康霓D(zhuǎn)化具有方向因?yàn)槟芰康霓D(zhuǎn)化具有方向性性,熱力學(xué)第二定律指出熱力學(xué)第二定律指出:從單一熱源吸收熱量全部用來對(duì)從單一熱源吸收熱量全部用來對(duì)外做功的第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的外做功的第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的 典典 例例 剖剖 析析 (學(xué)生用書學(xué)生用書P68) 題型一

20、題型一 對(duì)熱力學(xué)第二定律的理解對(duì)熱力學(xué)第二定律的理解例例1:下列說法正確的是下列說法正確的是( )A.熱量不能由低溫物體傳遞到高溫物體熱量不能由低溫物體傳遞到高溫物體B.外界對(duì)物體做功外界對(duì)物體做功,物體的內(nèi)能必定增加物體的內(nèi)能必定增加C.第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成,是因?yàn)檫`反了能量守恒定律是因?yàn)檫`反了能量守恒定律D.不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功,而不引起而不引起其它變化其它變化解析解析:根據(jù)熱力學(xué)第二定律根據(jù)熱力學(xué)第二定律,熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳遞給高溫物體熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳遞給高溫物體,但在一定條件下但在

21、一定條件下,熱量可以由低溫物體傳向高溫物體熱量可以由低溫物體傳向高溫物體,例如電冰箱工作例如電冰箱工作的過程的過程,選項(xiàng)選項(xiàng)A錯(cuò)錯(cuò).根據(jù)熱力學(xué)第一定律根據(jù)熱力學(xué)第一定律,物體內(nèi)能的變化取決于吸收或物體內(nèi)能的變化取決于吸收或放出的熱量和做功的正放出的熱量和做功的正 負(fù)兩方面的因素負(fù)兩方面的因素,所以選項(xiàng)所以選項(xiàng)B錯(cuò)錯(cuò).第二類永動(dòng)第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律機(jī)不違反能量守恒定律,而違反了熱力學(xué)第二定律而違反了熱力學(xué)第二定律,選項(xiàng)選項(xiàng)C錯(cuò)錯(cuò).選項(xiàng)選項(xiàng)D是是熱力學(xué)第二定律的表述形式之一熱力學(xué)第二定律的表述形式之一,是正確的是正確的.答案答案:D規(guī)律技巧規(guī)律技巧:掌握熱力學(xué)第二定律的兩種表述掌握熱力學(xué)

22、第二定律的兩種表述,理解兩種表述的等價(jià)性理解兩種表述的等價(jià)性,理解理解不可逆過程的關(guān)聯(lián)性不可逆過程的關(guān)聯(lián)性;理解熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)是自然界進(jìn)行的所理解熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)是自然界進(jìn)行的所有涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性有涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性. 變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1:關(guān)于熱機(jī)下列說法正確的是關(guān)于熱機(jī)下列說法正確的是( )A.熱機(jī)是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)械熱機(jī)是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)械B.在不漏氣在不漏氣,沒有摩擦等沒有任何能量損耗的條件下沒有摩擦等沒有任何能量損耗的條件下,熱機(jī)效率能達(dá)到熱機(jī)效率能達(dá)到100%C.熱機(jī)工作時(shí)需要兩個(gè)熱源熱機(jī)工作時(shí)需要兩個(gè)熱源,通過工作物質(zhì)從高溫?zé)嵩次?/p>

23、收熱量通過工作物質(zhì)從高溫?zé)嵩次諢崃?一部分一部分用來對(duì)外做功用來對(duì)外做功,一部分熱量傳給了低溫?zé)嵩匆徊糠譄崃總鹘o了低溫?zé)嵩碊.歷史上人們夢(mèng)想制造一種熱機(jī)歷史上人們夢(mèng)想制造一種熱機(jī),從單一熱源吸取熱量并使之完全轉(zhuǎn)化為從單一熱源吸取熱量并使之完全轉(zhuǎn)化為功而不產(chǎn)生其它影響功而不產(chǎn)生其它影響.這類理想熱機(jī)叫第二類永動(dòng)機(jī)這類理想熱機(jī)叫第二類永動(dòng)機(jī),是不可能制成的是不可能制成的答案答案:ACD題型二題型二 熱力學(xué)第二定律的微觀意義熱力學(xué)第二定律的微觀意義例例2:下列說法正確的是下列說法正確的是( )A.一切自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)一切自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)行

24、行B.一切自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的有序性增大的方向進(jìn)一切自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的有序性增大的方向進(jìn)行行C.在任何自然過程中在任何自然過程中,一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵一定不會(huì)增大一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵一定不會(huì)增大D.在任何自然過程中在任何自然過程中,一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵可能減小一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵可能減小答案答案:A解析解析:功轉(zhuǎn)變?yōu)闊崾菣C(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程功轉(zhuǎn)變?yōu)闊崾菣C(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程,從微觀的角度從微觀的角度看看,在機(jī)械運(yùn)動(dòng)中在機(jī)械運(yùn)動(dòng)中,分子主要沿同一方向運(yùn)動(dòng)分子主要沿同一方向運(yùn)動(dòng);而在熱運(yùn)動(dòng)中而在熱運(yùn)動(dòng)中,分子無規(guī)則的向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)分子無規(guī)則的向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng),機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能的過程機(jī)械能

25、轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能的過程是大量分子從有序運(yùn)動(dòng)向無序運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化的過程是大量分子從有序運(yùn)動(dòng)向無序運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化的過程,熱傳導(dǎo)的熱傳導(dǎo)的過程也是使無序程度增大的過程過程也是使無序程度增大的過程.總之總之,一切不可逆過程總一切不可逆過程總是沿著大量分子熱運(yùn)動(dòng)無序程度增大的方向進(jìn)行是沿著大量分子熱運(yùn)動(dòng)無序程度增大的方向進(jìn)行.這是熱這是熱力學(xué)第二定律的微觀本質(zhì)力學(xué)第二定律的微觀本質(zhì),選項(xiàng)選項(xiàng)A正確正確,B錯(cuò)誤錯(cuò)誤.因?yàn)椴豢赡嬉驗(yàn)椴豢赡孢^程總是沿著無序程度增大的方向進(jìn)行過程總是沿著無序程度增大的方向進(jìn)行,而熵是無序程度而熵是無序程度大小的量度大小的量度,所以在孤立系統(tǒng)中所以在孤立系統(tǒng)中,一切不可逆過程總是沿著一切不可逆過程

26、總是沿著熵增加的方向進(jìn)行熵增加的方向進(jìn)行,這就是熵增加原理這就是熵增加原理,選項(xiàng)選項(xiàng)C D錯(cuò)錯(cuò).規(guī)律技巧規(guī)律技巧:熱力學(xué)第二定律的微觀本質(zhì)是熱力學(xué)第二定律的微觀本質(zhì)是,一切不可逆過程總一切不可逆過程總是沿著大量分子熱運(yùn)動(dòng)無序程度增大的方向進(jìn)行是沿著大量分子熱運(yùn)動(dòng)無序程度增大的方向進(jìn)行.這能很這能很好的說明一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程是不可逆的好的說明一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程是不可逆的,具有方具有方向性向性.熵增加原理與能量守恒定律具有同等重要的地位熵增加原理與能量守恒定律具有同等重要的地位,都都是對(duì)自然過程的一種限制是對(duì)自然過程的一種限制.對(duì)于任何自然過程對(duì)于任何自然過程,總能量必定總能量必定守恒

27、守恒,總熵必定增加總熵必定增加. 變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2:下列關(guān)于熵的有關(guān)說法錯(cuò)誤的是下列關(guān)于熵的有關(guān)說法錯(cuò)誤的是( )A.熵是系統(tǒng)內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)無序性的量度熵是系統(tǒng)內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)無序性的量度B.在自然過程中熵總是增加的在自然過程中熵總是增加的C.熱力學(xué)第二定律也叫做熵減小原理熱力學(xué)第二定律也叫做熵減小原理D.熵值越大表示系統(tǒng)越無序熵值越大表示系統(tǒng)越無序解析解析:根據(jù)熵的定義知根據(jù)熵的定義知A正確正確.從熵的意義上說從熵的意義上說,系統(tǒng)自發(fā)變化時(shí)總是向著系統(tǒng)自發(fā)變化時(shí)總是向著熵增加的方向發(fā)展熵增加的方向發(fā)展,B正確正確.從微觀意義上看熱力學(xué)第二定律也叫熵增從微觀意義上看熱力學(xué)第二定律也叫熵增加原理加原理,

28、C錯(cuò)錯(cuò).熵越大熵越大,系統(tǒng)越混亂系統(tǒng)越混亂,無序程度越大無序程度越大,D正確正確.故選故選C.答案答案:C課內(nèi)針對(duì)性訓(xùn)練課內(nèi)針對(duì)性訓(xùn)練 (學(xué)生用書學(xué)生用書P68)1.關(guān)于熱力學(xué)第二定律關(guān)于熱力學(xué)第二定律,下列說法正確的是下列說法正確的是( )A.熱力學(xué)第二定律是通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來的實(shí)驗(yàn)定律熱力學(xué)第二定律是通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來的實(shí)驗(yàn)定律B.熱力學(xué)第二定律是通過大量自然現(xiàn)象的不可逆性總結(jié)出來的經(jīng)驗(yàn)定律熱力學(xué)第二定律是通過大量自然現(xiàn)象的不可逆性總結(jié)出來的經(jīng)驗(yàn)定律C.熱力學(xué)第二定律是物理學(xué)家從理論推導(dǎo)得出來的結(jié)果熱力學(xué)第二定律是物理學(xué)家從理論推導(dǎo)得出來的結(jié)果D.由于熱力第二定律沒有理論和實(shí)驗(yàn)的依據(jù)由于熱力第

29、二定律沒有理論和實(shí)驗(yàn)的依據(jù),因此沒有實(shí)際意義因此沒有實(shí)際意義解析解析:熱力學(xué)第二定律是物理學(xué)家通過對(duì)大量自然現(xiàn)象的分析熱力學(xué)第二定律是物理學(xué)家通過對(duì)大量自然現(xiàn)象的分析,又總結(jié)了生產(chǎn)和生又總結(jié)了生產(chǎn)和生活經(jīng)驗(yàn)得到的結(jié)論活經(jīng)驗(yàn)得到的結(jié)論,是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律,它并不能通過理論和實(shí)驗(yàn)來證明它并不能通過理論和實(shí)驗(yàn)來證明,但它符但它符合客觀事實(shí)合客觀事實(shí),因此是正確的因此是正確的,它揭示了宏觀過程的方向性它揭示了宏觀過程的方向性,使人們認(rèn)識(shí)到第二類使人們認(rèn)識(shí)到第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成永動(dòng)機(jī)不可能制成,對(duì)我們認(rèn)識(shí)自然和利用自然有著重要的指導(dǎo)意義對(duì)我們認(rèn)識(shí)自然和利用自然有著重要的指導(dǎo)意義.選項(xiàng)選項(xiàng)B正

30、正確確.答案答案:B2.根據(jù)熱力學(xué)第二定律根據(jù)熱力學(xué)第二定律,下列說法中正確的是下列說法中正確的是( )A.不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功,而不引起而不引起其它變化其它變化B.機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,但內(nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械但內(nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能能C.不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體,而不引起其它變而不引起其它變化化D.從單一熱源吸收的熱量全部變?yōu)楣κ强赡艿膹膯我粺嵩次盏臒崃咳孔優(yōu)楣κ强赡艿拇鸢复鸢?ABCD3.下列說法正確的是下列說法正確的是( )A.熵增加原理

31、和能量守恒定律都是對(duì)自然過程的一種限制熵增加原理和能量守恒定律都是對(duì)自然過程的一種限制B.熱力學(xué)第二定律的多種表述都是等效的熱力學(xué)第二定律的多種表述都是等效的C.熵增加的同時(shí)熵增加的同時(shí),一切不可逆過程總是使得能量逐漸喪失做功一切不可逆過程總是使得能量逐漸喪失做功的本領(lǐng)的本領(lǐng),能量品質(zhì)退化能量品質(zhì)退化,這種現(xiàn)象稱為能量退降這種現(xiàn)象稱為能量退降D.由熱力學(xué)第二定律可知由熱力學(xué)第二定律可知,熱機(jī)效率不可能達(dá)到熱機(jī)效率不可能達(dá)到100%答案答案:ABCD課外梯度練習(xí)課外梯度練習(xí)(學(xué)生用書學(xué)生用書P69)A組組 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí) 強(qiáng)化訓(xùn)練強(qiáng)化訓(xùn)練1.關(guān)于永動(dòng)機(jī)和熱力學(xué)的討論關(guān)于永動(dòng)機(jī)和熱力學(xué)的討論,下

32、列敘述正確的是下列敘述正確的是( )A.第二類永動(dòng)機(jī)違反能量守恒定律第二類永動(dòng)機(jī)違反能量守恒定律B.如果物體從外界吸收了熱量如果物體從外界吸收了熱量,則物體的內(nèi)能一定增加則物體的內(nèi)能一定增加C.外界對(duì)物體做功外界對(duì)物體做功,則物體的內(nèi)能一定增加則物體的內(nèi)能一定增加D.做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能,但從能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移但從能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的觀點(diǎn)來看這兩種改變方式是有區(qū)別的的觀點(diǎn)來看這兩種改變方式是有區(qū)別的答案答案:D解析解析:第二類永動(dòng)機(jī)并不違反能量守恒定律第二類永動(dòng)機(jī)并不違反能量守恒定律,它不符合熱力學(xué)它不符合熱力學(xué)第二定律第二定律,選項(xiàng)選項(xiàng)A錯(cuò)錯(cuò).根據(jù)熱力學(xué)第

33、一定律根據(jù)熱力學(xué)第一定律,U=Q+W可知可知,物物體內(nèi)能的變化由物體與外界交換的熱量和與外界做功的情體內(nèi)能的變化由物體與外界交換的熱量和與外界做功的情況兩方面因素共同決定況兩方面因素共同決定,選項(xiàng)選項(xiàng)B C錯(cuò)錯(cuò).做功是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為做功是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能內(nèi)能,而熱傳遞是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移而熱傳遞是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移,在改變內(nèi)能的方式上在改變內(nèi)能的方式上是有區(qū)別的是有區(qū)別的,選項(xiàng)選項(xiàng)D正確正確.2.根據(jù)熱力學(xué)第二定律根據(jù)熱力學(xué)第二定律,下列判斷正確的是下列判斷正確的是( )A.電流的能不可能全部變?yōu)閮?nèi)能電流的能不可能全部變?yōu)閮?nèi)能B.在火力發(fā)電機(jī)中在火力發(fā)電機(jī)中,燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部變?yōu)殡娔苋細(xì)獾膬?nèi)能不

34、可能全部變?yōu)殡娔蹸.熱機(jī)中熱機(jī)中,燃?xì)鈨?nèi)能不可能全部變?yōu)闄C(jī)械能燃?xì)鈨?nèi)能不可能全部變?yōu)闄C(jī)械能D.在熱傳導(dǎo)中在熱傳導(dǎo)中,熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體解析解析:根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知,凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性性,內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為電能或機(jī)械能內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為電能或機(jī)械能,選項(xiàng)選項(xiàng)B C是正確的是正確的.熱量不可熱量不可能從低溫物體傳遞給高溫物體而不引起其它變化能從低溫物體傳遞給高溫物體而不引起其它變化,選項(xiàng)選項(xiàng)D正確正確.由電流由電流的熱效應(yīng)可知的熱效應(yīng)可知,選項(xiàng)選項(xiàng)A錯(cuò)誤錯(cuò)誤.

35、答案答案:BCD3.如圖所示如圖所示,兩個(gè)相通的容器兩個(gè)相通的容器P Q間裝有閥門間裝有閥門K,P中充滿氣中充滿氣體體,Q內(nèi)為真空內(nèi)為真空,整個(gè)系統(tǒng)與外界沒有熱交換整個(gè)系統(tǒng)與外界沒有熱交換,打開閥門后打開閥門后,P中的氣體進(jìn)入中的氣體進(jìn)入Q中中,最終達(dá)到平衡最終達(dá)到平衡,則則( )A.氣體的體積膨脹氣體的體積膨脹,內(nèi)能增加內(nèi)能增加B.氣體分子勢(shì)能減少氣體分子勢(shì)能減少,內(nèi)能增加內(nèi)能增加C.氣體分子勢(shì)能增加氣體分子勢(shì)能增加,壓強(qiáng)可能不變壓強(qiáng)可能不變D.Q中氣體不可能自發(fā)的全部退回到中氣體不可能自發(fā)的全部退回到P中中解析解析:當(dāng)閥門當(dāng)閥門K被打開被打開,P中氣體進(jìn)入中氣體進(jìn)入Q中中,由于由于Q中為真

36、空中為真空,且系統(tǒng)與外界沒且系統(tǒng)與外界沒有熱交換有熱交換,所以氣體內(nèi)能不變所以氣體內(nèi)能不變,選項(xiàng)選項(xiàng)A B錯(cuò)誤錯(cuò)誤.氣體體積增大氣體體積增大,溫度不變溫度不變,壓強(qiáng)減小壓強(qiáng)減小,選項(xiàng)選項(xiàng)C錯(cuò)誤錯(cuò)誤.由熱力學(xué)第二定律可知由熱力學(xué)第二定律可知,Q中氣體不可能自發(fā)的中氣體不可能自發(fā)的全部退回到全部退回到P中中,所以所以D選項(xiàng)正確選項(xiàng)正確.答案答案:D4.如圖所示為電冰箱原理示意圖如圖所示為電冰箱原理示意圖,壓縮機(jī)工作時(shí)壓縮機(jī)工作時(shí),強(qiáng)迫制冷劑強(qiáng)迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán)在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán),在蒸發(fā)器中制冷劑汽化吸在蒸發(fā)器中制冷劑汽化吸收箱體內(nèi)的熱量收箱體內(nèi)的熱量,經(jīng)過冷凝器時(shí)制冷劑液化

37、經(jīng)過冷凝器時(shí)制冷劑液化,放出熱量到箱放出熱量到箱體外體外.下列說法正確的是下列說法正確的是( )A.熱量可以自發(fā)的從冰箱內(nèi)傳到冰箱外熱量可以自發(fā)的從冰箱內(nèi)傳到冰箱外B.電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界,是因?yàn)槠湎氖且驗(yàn)槠湎牧穗娔芰穗娔蹸.電冰箱的工作原理不違反熱力學(xué)第一定律電冰箱的工作原理不違反熱力學(xué)第一定律D.電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)第一定律電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)第一定律解析解析:熱力學(xué)第一定律是包括內(nèi)能在內(nèi)的能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律熱力學(xué)第一定律是包括內(nèi)能在內(nèi)的能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律,適用于適用于所有的熱學(xué)過程所有的熱學(xué)過程,選項(xiàng)選項(xiàng)C正確正確,D錯(cuò)誤錯(cuò)誤.根據(jù)熱力學(xué)第二定律根據(jù)熱力學(xué)第二定律,熱量不可能熱量不可能自發(fā)的從低溫物體傳到高溫物體自發(fā)的從低溫物體傳到高溫物體,必須借助于其它系統(tǒng)做功必須借助于其它系統(tǒng)做功,選項(xiàng)選項(xiàng)A錯(cuò)錯(cuò)誤誤,B正確正確.答案答案:BC5.熱力學(xué)第二定律有多種表述熱力學(xué)第二定律有多種表述,下列表述正確的是下列表述正確的是( )A.克勞修斯表述克勞修斯表述:不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體而不可能使熱