物理《熱力學(xué)第二定律》課件(粵教版選修3-3)

1、熱力學(xué)第二定律一、學(xué)習(xí)目標(biāo)：二、重點和難點：三、教學(xué)過程：1.了解熱傳導(dǎo)過程的方向性。2.了解什么是第二類永動機，為什么第二類永動機不可能制成。3.了解熱力學(xué)第二定律的兩種不同的表述，以及這兩種表述的物理實質(zhì)。4.了解什么是能量耗散。二、重點和難點：重點：熱力學(xué)第二定律的物理實質(zhì)和兩種常見的表述難點：兩類永動機的區(qū)別，第二類永動機不可能制成的原因三、教學(xué)過程：引入新課：任何物體都具有內(nèi)能，在地球上貯存量十分豐富的海水總質(zhì)量約達1.41018噸，它的溫度只要降低1oC，就能釋放相當(dāng)于1800萬個功率為100萬千瓦的核電站一年的發(fā)電量，足夠全世界使用4000年。而人類都不能利用這種“新能源”，究其

2、原因，是因為涉及物理學(xué)的一個基本定律熱力學(xué)第二定律新課教學(xué)：(一)熱傳導(dǎo)的方向性1實例：熱量會自動地從高溫物體傳給低溫度物體。2熱傳導(dǎo)的過程具有方向性3自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。1實例：熱量會自動地從高溫物體傳給低溫度物體。注意這里所說“自發(fā)地”是指沒有任何外界的影響或幫助，電冰箱工作時能將冰箱內(nèi)(溫度較低)的熱量，傳給外界空氣(溫度較高)，是因為電冰箱消耗了電能，對制冷系統(tǒng)做了功。2熱傳導(dǎo)的過程具有方向性熱傳導(dǎo)的過程可以向一個方向自發(fā)地進行(熱量從高溫物體自發(fā)地傳給低溫物體)；但向相反的方向不會自發(fā)地產(chǎn)生(熱量不會自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體)，只有借助外界的幫助才能進

3、行。熱機：是一種把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置。熱機效率： 由能量守恒定律知道 Q1 = W +Q2 熱機的效率內(nèi)燃機原理：燃料燃燒產(chǎn)生熱量 Q1（高溫?zé)嵩矗┩苿踊钊麑ν庾龉?W排出廢氣向外界（低溫?zé)嵩矗┓艧?Q2高溫?zé)釒斓蜏責(zé)釒霶1Q2對外做功熱機W熱機的效率小于100%，就不可能把從高溫?zé)嵩次盏臒崃咳哭D(zhuǎn)化為機械能，總有一部分熱量散發(fā)到冷凝器中。（二）機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性(二)第二類永動機1第二類永動機：人們把想象中能夠從單一熱源吸收熱量，全部用來做功而不引起其他變化的熱機叫做第二類永動機。2第二類永動機不可能制成表示機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性盡管機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不能

4、全部轉(zhuǎn)化成機械能，同時不引起其他變化。 3第一類永動機和第二類永動機它們都不可能制成，第一類永動機的設(shè)想違反了能量守恒定律；第二類永動機的設(shè)想雖不違反能量守恒定律，但違背了跟熱現(xiàn)象相聯(lián)系的宏觀自然過程具有方向性的規(guī)律。三、熱力學(xué)第二定律 舉例：兩種不同的氣體擴散可以自發(fā)地進入對方,最后成為一種均勻的混合氣體思考:如圖所示,容器A中裝有氣體,容器B是真空,打開閥門K,容器A中的氣體會自發(fā)地向B中膨脹,最后兩個容器都充滿氣體.會不會氣體自發(fā)地從容器B流向容器A,最后使容器B恢復(fù)成真空呢?大量自然現(xiàn)象說明:有些物理過程具有方向性.(三)熱力學(xué)第二定律1熱力學(xué)第二定律常見的兩種表述：(1)按熱傳遞的方

5、向性來表述：不可能使熱量從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化。(2)按機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性來表述：不可能從單一熱庫吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化。2兩種表述是等價的 可以從一種表述導(dǎo)出另一種表述，兩種表述都稱為熱力學(xué)第二定律3熱力學(xué)第二定律的意義 提示了有大量分子參與的宏觀過程的方向性，是獨立于熱力學(xué)第一定律的一個重要自然規(guī)律。熵 描述物體的無序程度，物體內(nèi)部分子熱運動無序程度越高，物體的熵就越大五、例題分析：例1根據(jù)熱力學(xué)第二定律，下列判斷正確的是A. 電流的能不可能全部變?yōu)閮?nèi)能B在火力發(fā)電機中，燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部變?yōu)殡娔蹸熱機中，燃?xì)鈨?nèi)能不可能全部變?yōu)闄C械能D在

6、熱傳導(dǎo)中，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫度物體。解析根據(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性，電流的能可全部變?yōu)閮?nèi)能(由電流熱效應(yīng)中的焦耳定律可知)，而內(nèi)能不可能全部變成電流的能機械能可全部變?yōu)閮?nèi)能，而內(nèi)能不可能全部變成機械能，在熱傳導(dǎo)中，熱量只能自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體，所以選項B、C、D正確。例2第二類永動機不可以制成，是因為 A. 違背了能量的守恒定律 B熱量總是從高溫物體傳遞到低溫物體 C機械能不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能 D內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機械能，同時不引起其他變化解析第二類永動機設(shè)想雖然符合能量守恒定律，但是違背了能量轉(zhuǎn)

7、化中有些過程是不可逆的規(guī)律。所以不可能制成，選項D正確。例3試對熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律做一簡單的評析解析熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律是構(gòu)成熱力學(xué)知識的理論基礎(chǔ)，前者對自然過程沒有任何限制，只指出在任何熱力學(xué)過程中能量不會有任何增加或損失，反映的是物體內(nèi)能的變化與熱量、做功的定量關(guān)系；后者則是解決哪些過程可以自發(fā)地發(fā)生，哪些過程必須借助于外界條件才能進行。六、小結(jié) ：熱力學(xué)第二定律有常見的兩種表述，提示了有大量分子參與的宏觀過程(即與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程)的方向性，第二類永動機不可能制成。 七、 鞏固練習(xí)1.下列哪些物理過程具有方向性A. 熱傳導(dǎo)過程B機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程C氣體的擴散

8、過程D氣體向真空中膨脹的過程。答案：上題答案：A B C D2.熱機是一種_的裝置，熱機做的功和它從熱源吸收熱量的比值叫做熱機的_答案：3.能量耗散是從_角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性答案：2答案：把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；效率3答案：熱現(xiàn)象4.熱力學(xué)第二定律使人們認(rèn)識到，自然界中進行的涉及_現(xiàn)象的宏觀過程都具有_性，例如機械能可以_轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能_全部轉(zhuǎn)化為機械能，而不引起其他變化4答案：熱；方向；全部；不能。5.什么是第二類永動機?為什么第二類永動機不可能造成?答：能夠從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化的熱機稱為第二類永動機。第二類永動機不可能制成的原因是因為機械

9、能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程具有方向性，盡管機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機械能，而不引起其他變化。6.試述熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的區(qū)別與聯(lián)系。解答：熱力學(xué)第一定律指出了在任何熱力學(xué)過程中，能量不會有任何增減或損失，對自然過程也沒有限制；而熱力學(xué)第二定律是解決了哪些過程可以發(fā)生。兩個定律從不同角度揭示了熱力學(xué)過程中遵從的規(guī)律，既相互獨立，又相互補充，共同構(gòu)成了熱力學(xué)知識的理論基礎(chǔ)租號 / 租號 租號哪個地方好 租號玩怎么出租自己號明信片上永遠(yuǎn)只有只言片語，網(wǎng)絡(luò)上的伶俐消失，仿佛笨拙的幼童，總是羞澀于表達自己。字跡清秀，一筆一劃，非常認(rèn)真、慎重。數(shù)年來，收到Anne寄來的蓋著各地郵

10、戳的明信片，整整一盒。巴黎、柏林、開羅、伊斯坦布爾、她每到一個地方，都會寄一張明信片給我。有一些遺失在旅途中，不被送達，亦不能被見證。透過明信片似乎能看到，她獨自在異鄉(xiāng)的郵局，一筆一畫的書寫。多數(shù)時候是她寫下的碎片化的詩句。故人新約離恨久，不見人間共白首。起初，我不明白緣由。后來，她說，因為我不知道他的地址，所以干脆都寄給你。長安，你一定不相信如今會有人輕易失去聯(lián)系。但是，這是真的，千真萬確。我走過了許多地方，看過許多風(fēng)景，遇到無數(shù)陌生人。依舊沒能遇見他。我的想念那么多，總要有人接受。如果不能被投遞，我將不知道該如何自處。她把對一個男人的思念全部寄給了我。因此會覺得如此輕薄的一張張明信片，也會非常的重。薄薄的明信片負(fù)載了厚重的情感，讓人不能有任何輕待。看不見摸不著的思念付諸于看得見