高二物理熱力學(xué)第二定律1省公開課金獎(jiǎng)全國(guó)賽課一等獎(jiǎng)微課獲獎(jiǎng)?wù)n件

新課標(biāo)人教版課件系列《高中物理》選修3-31/3410.4《熱力學(xué)第二定律》2/34教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能1.了解熱傳遞過(guò)程方向性。2.知道熱力學(xué)第二定律兩種不一樣表述，以及這兩種表述物理實(shí)質(zhì)。3.知道什么是第二類永動(dòng)機(jī)，為何第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成。過(guò)程與方法1．熱力學(xué)第二定律表述方式與其它物理定律表述方式有一個(gè)顯著不一樣，它是用否定語(yǔ)句表述。2．熱力學(xué)第二定律表述不只一個(gè)，對(duì)任何一類宏觀自然過(guò)程進(jìn)行方向說(shuō)明，都能夠作為熱力學(xué)第二定律表述，學(xué)習(xí)本節(jié)時(shí)注意這一方法。3/34情感、態(tài)度與價(jià)值觀經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)熱力學(xué)第二定律，能夠使學(xué)生明白熱機(jī)效率不會(huì)到達(dá)100%，我們只能想方法盡可能提升熱機(jī)效率，但不能渴求到達(dá)100%。自然界發(fā)生一切過(guò)程中能量都是守恒，但不違反能量守恒定律宏觀過(guò)程并都能發(fā)生?！局攸c(diǎn)、難點(diǎn)分析】：重點(diǎn)：熱力學(xué)第二定律兩種常見表述。

難點(diǎn)：1.熱力學(xué)第二定律開爾文表述。2.自然界中進(jìn)行包括熱現(xiàn)象宏觀過(guò)程都含有方向性?！菊n時(shí)安排】：1課時(shí)【教具準(zhǔn)備】：教師：多媒體課件，一個(gè)電冰箱模型，一盆涼水，準(zhǔn)備一個(gè)酒精燈和一個(gè)鐵塊，鐵鉗。學(xué)生：課前預(yù)習(xí)課文，在家觀察自家電冰箱。4/34問(wèn)題提出：

我們?cè)诔踔袑W(xué)過(guò)，當(dāng)物體溫度升高時(shí)，就要吸收熱量；當(dāng)物體溫度降低時(shí)，就要放出熱量。而且熱量公式Q=cm△t，這里有一個(gè)有趣問(wèn)題：地球上有大量海水,它總質(zhì)量約為1.4×1018t,假如這些海水溫度降低0.1oC,將要放出多少焦耳熱量?海水比熱容為C=4.2×103J/(kg·℃)放出5.8×1023J熱量，這相當(dāng)于1800萬(wàn)個(gè)核電站一年發(fā)電量5/34熱量從溫度高物體自發(fā)地傳給溫度低物體“自發(fā)地”，指是沒(méi)有任何外界影響或幫助。

有沒(méi)有可能發(fā)生這么地現(xiàn)象，熱量自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體，使低溫物體溫度越來(lái)越低，高溫物體溫度越來(lái)越高。6/34電冰箱內(nèi)部溫度比外部低，為何致冷系統(tǒng)還能夠不停地把冰箱內(nèi)熱量傳給外界空氣？這是因?yàn)殡姳湎牧穗娔?，?duì)致冷系統(tǒng)做了功。一旦切斷電源，電冰箱就不能把其內(nèi)部熱量傳給外界空氣了。相反，外界熱量會(huì)自發(fā)地傳給電冰箱，使其溫度逐步升高。

某種改變有自動(dòng)發(fā)生趨勢(shì)，一旦發(fā)生就無(wú)需借助外力，能夠自動(dòng)進(jìn)行，這種改變稱為自發(fā)改變。

自發(fā)改變共同特征—不可逆性任何自發(fā)改變逆過(guò)程是不能自動(dòng)進(jìn)行。7/348/34貯藏食品大氣電冰箱制冷系統(tǒng)熱量熱量電源做功9/34①熱量卻不能自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體②要將熱量從低溫物體傳向高溫物體，必須有外界影響和幫助，就是要有外界對(duì)其做功才能完成熱傳導(dǎo)方向性：兩個(gè)溫度不一樣物體相互接觸時(shí)，熱量會(huì)自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體；要實(shí)現(xiàn)相反過(guò)程，必須借助外界幫助，因而產(chǎn)生其它影響或引發(fā)其它改變。10/34結(jié)論:熱力學(xué)第二定律一個(gè)表述:熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。這是熱力學(xué)第二定律克勞修斯表述。熱力學(xué)第二定律克勞修斯表述實(shí)質(zhì)上就是：熱傳遞過(guò)程是不可逆。（按照熱傳遞方向性來(lái)表述）11/34

一個(gè)在水平地面上物體，因?yàn)榭朔Σ亮ψ龉?，最終要停下來(lái)。在這個(gè)過(guò)程中，物體動(dòng)能轉(zhuǎn)化成為內(nèi)能，使物體和地面溫度升高。12/34？降溫

我們能不能看到這么現(xiàn)象：一個(gè)放在水平地面上物體，靠降低溫度，能夠把內(nèi)能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，使這個(gè)物體運(yùn)動(dòng)起來(lái)．13/34思索討論以下問(wèn)題：1.前面我們學(xué)習(xí)了第一類永動(dòng)機(jī)，不能制成原因是什么？（違反了能量守恒）2.熱機(jī)是一個(gè)把什么能轉(zhuǎn)化成什么能裝置？(熱機(jī)是一個(gè)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能裝置)3.熱機(jī)效率能否到達(dá)100%？(熱機(jī)效率不能到達(dá)100%)14/34以內(nèi)燃機(jī)為例，氣缸中氣體得到燃燒時(shí)產(chǎn)生熱量為Q1，推進(jìn)活塞做工W，然后排出廢氣，同時(shí)把熱量Q2散發(fā)到大氣中，由能量守恒定律可知：Q1=W+Q2我們把熱機(jī)做功W和它從熱源吸收熱量Q1比值叫做熱機(jī)效率，用η表示η=W/Q115/34實(shí)際上熱機(jī)不能把得到全部?jī)?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，熱機(jī)必須有熱源和冷凝器，熱機(jī)工作時(shí)，總要向冷凝器散熱，不可防止要由工作物質(zhì)帶走一部分熱量Q2，所以有：Q1>W所以，熱機(jī)效率不可能到達(dá)100%，汽車上汽油機(jī)械效率只有20%～30%，蒸汽輪機(jī)效率比較高，也只能到達(dá)60%，即使是理想熱機(jī)，沒(méi)有摩擦，也沒(méi)有漏氣等能量損失，它也不可能把吸收熱量百分之百轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，總要有一部分散發(fā)到冷凝器中。熱轉(zhuǎn)換為功過(guò)程也是不可逆，含有方向性。16/34機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過(guò)程含有方向性

機(jī)械能能夠全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，但內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，同時(shí)不引發(fā)其它改變。

不可能從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功,而不產(chǎn)生其它影響。熱力學(xué)第二定律開爾文表述（機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化含有方向性）17/34第二類永動(dòng)機(jī)：人們把想象中能夠從單一熱源吸收熱量，全部用來(lái)做功而不引發(fā)其它改變熱機(jī)叫做第二類永動(dòng)機(jī)。第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成18/34定律兩種表述熱力學(xué)第二定律的兩種表述克勞修斯表述：

不可能將熱量從低溫物體傳到高溫物體而不引發(fā)其它改變（即熱量不會(huì)自動(dòng)地從低溫物體傳到高溫物體）。開爾文表述：

不可能從單一熱源吸收熱量并使它完全變?yōu)橛杏霉Χ灰l(fā)其它改變。(第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制成)19/34兩種表述是等價(jià)

能夠從一個(gè)表述導(dǎo)出另一個(gè)表述，兩種表述都稱為熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律意義

1）提醒了有大量分子參加宏觀過(guò)程方向性，是獨(dú)立于熱力學(xué)第一定律一個(gè)主要自然規(guī)律．

2）對(duì)生活實(shí)踐指導(dǎo)作用20/34

熱力學(xué)第二定律揭示了有大量分子參加宏觀過(guò)程方向性。（自然界中進(jìn)行包括熱現(xiàn)象宏觀過(guò)程都含有方向性）。不論怎樣表述，熱力學(xué)第二定律實(shí)質(zhì)在于揭示了：一切與熱現(xiàn)象相關(guān)實(shí)際宏觀過(guò)程都是不可逆。違反熱力學(xué)第一定律過(guò)程都不可能發(fā)生。不違反熱力學(xué)第一定律過(guò)程不一定都能夠發(fā)生。自然過(guò)程是按一定方向進(jìn)行。21/34熱學(xué)過(guò)程方向性（實(shí)例）1、熱傳導(dǎo)方向性2、擴(kuò)散現(xiàn)象有方向性ABAB

“氣體向真空中絕熱自由膨脹過(guò)程是不可逆”22/34熱學(xué)過(guò)程方向性（實(shí)例）1、熱傳導(dǎo)方向性2、擴(kuò)散現(xiàn)象有方向性3、能量轉(zhuǎn)化有方向性功

熱：可自動(dòng)進(jìn)行(如摩擦生熱、焦耳試驗(yàn))熱

功：不可自動(dòng)進(jìn)行(焦耳試驗(yàn)中，不可能水溫自動(dòng)降低推進(jìn)葉片而使重物升高)

··水葉片焦耳試驗(yàn)

23/34

它們都不可能制成，第一類永動(dòng)機(jī)構(gòu)想違反了能量守恒定律；第二類永動(dòng)機(jī)構(gòu)想雖不違反能量守恒定律，但違反了跟熱現(xiàn)象相聯(lián)絡(luò)宏觀過(guò)程含有方向性自然規(guī)律。第一類永動(dòng)機(jī)和第二類永動(dòng)機(jī)比較24/34熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律

熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律是組成熱力學(xué)知識(shí)理論基礎(chǔ)，前者對(duì)自然過(guò)程沒(méi)有任何限制，只指出在任何熱力學(xué)過(guò)程中能量不會(huì)有任何增加或損失，反應(yīng)是物體內(nèi)能改變與熱量、做功定量關(guān)系；后者則是處理哪些過(guò)程能夠自發(fā)地發(fā)生，哪些過(guò)程必須借助于外界條件才能進(jìn)行。25/34例題分析：[例1]依據(jù)熱力學(xué)第二定律，以下判斷正確是A.電流能不可能全部變?yōu)閮?nèi)能B．在火力發(fā)電機(jī)中，燃?xì)鈨?nèi)能不可能全部變?yōu)殡娔蹸．熱機(jī)中，燃?xì)鈨?nèi)能不可能全部變?yōu)闄C(jī)械能D．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度物體．[解析]依據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，凡與熱現(xiàn)象相關(guān)宏觀過(guò)程都含有方向性，電流能可全部變?yōu)閮?nèi)能(由電流熱效應(yīng)中焦耳定律可知)，而內(nèi)能不可能全部變成電流能．機(jī)械能可全部變?yōu)閮?nèi)能，而內(nèi)能不可能全部變成機(jī)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(xiàng)B、C、D正確．26/34例2.如圖所表示文藝復(fù)興時(shí)期意大利達(dá)·芬奇造了一個(gè)永動(dòng)機(jī)裝置。他設(shè)計(jì)時(shí)認(rèn)為，右邊重球比左邊重球離輪心更遠(yuǎn)些，在兩邊不均衡作用下會(huì)使輪子沿箭頭方向轉(zhuǎn)動(dòng)不息()A．這是第一類永動(dòng)機(jī)B．這是第二類永動(dòng)機(jī)C．它不可能成功，因?yàn)檫`反能轉(zhuǎn)化及守恒定律D．它不可能成功，因?yàn)檫`反熱力學(xué)第二定律AC27/34例3.以下說(shuō)法正確是()A．在自然條件下，熱傳遞過(guò)程是不可逆B．熱量不可能由高溫物體傳遞給低溫物體C．氣體擴(kuò)散過(guò)程含有方向性D．一切形式能量轉(zhuǎn)化都不含有方向性AC28/34例4.以下說(shuō)法中可行是()①將地球上全部海水溫度降低0.1℃，以放出大量?jī)?nèi)能供人類使用②制造一個(gè)機(jī)器，把物體與地面摩擦所產(chǎn)生熱量全部搜集起來(lái)再全部加以使用③建造一只能夠從海洋中提取熱量船，把熱量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)④制造一個(gè)效率為100％熱機(jī) A.．①可行B．①④可行C．②④可行D．①②③④都不可行D29/34例5.依據(jù)熱力學(xué)第二定律，可知以下說(shuō)法中正確是（）A．不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)做功，而不引發(fā)其它改變B．沒(méi)有冷凝器，只有單一熱源，能將從單一熱源吸收熱量全部用來(lái)做功，而不引發(fā)其它改變熱機(jī)是可實(shí)現(xiàn)C．致冷系統(tǒng)能將冰箱里熱量傳給外界較高溫度空氣中而不引發(fā)其它改變D．不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引發(fā)其它改變AD30/34例6.關(guān)于第二類永動(dòng)機(jī)，以下說(shuō)法中正確是()A．它既不違反熱力學(xué)第一定律，也不違反熱力學(xué)第二定律B．它既違反了熱力學(xué)第一定律，也違反了熱力學(xué)第二定律C．它不違反熱力學(xué)第一定律，只違反熱力學(xué)第二定律D．它只違反熱力學(xué)第一定律，不違反熱力學(xué)第二定律C31/34例7.依據(jù)熱力學(xué)定律和分子動(dòng)理論，可知以下說(shuō)法中正確是（）A．我們能夠利用高科技伎倆，將流散到周圍環(huán)境中內(nèi)能重新搜集起來(lái)加以利用而不引發(fā)其它改變B．利用淺層海水和深層海水之間溫度差制造一個(gè)熱機(jī)，將海水一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，這在原理上是可行C．分子間作用力總是隨分子間距離增大而減小D．溫度升高時(shí)，物體中每個(gè)分子運(yùn)動(dòng)速率都將增大B32/34例8.用兩種不一樣金屬絲組成一個(gè)回路，觸點(diǎn)1插在熱水中，觸點(diǎn)2插在冷水中，如圖所表示，電流表指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這就是溫差發(fā)電現(xiàn)象。以下相關(guān)溫差發(fā)電現(xiàn)象說(shuō)法中，正確是（

）A．該試驗(yàn)符合能量轉(zhuǎn)化守恒定律，但違反了熱力學(xué)第二定律B．該試驗(yàn)中有部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電路電能C．該試驗(yàn)中熱水溫度降低，冷水溫度不變D．該試驗(yàn)中熱水溫度降低，冷水溫度升高康銅絲銅絲BD33/34石器時(shí)代，是考古學(xué)家假定一個(gè)時(shí)間區(qū)段，為考古學(xué)上術(shù)語(yǔ)。石器時(shí)代分為舊石器時(shí)代、中石器時(shí)代與新石器時(shí)代?？脊艑W(xué)對(duì)早期人類歷史分期第一個(gè)時(shí)代，即從出現(xiàn)人類到青銅器出現(xiàn)，大約始于距今二三百萬(wàn)年，止于距今5000至年左右。石器時(shí)代2.5http://www.shiqi.so/石器時(shí)代2.5這一名稱是英國(guó)考古學(xué)家盧伯克于1865年首先提出，這個(gè)時(shí)代在地質(zhì)年代上已進(jìn)入全新世。石器時(shí)代只是個(gè)時(shí)間區(qū)段概念，石器時(shí)代并不代表那個(gè)時(shí)候人類只會(huì)使用石器；據(jù)近代考古出土大量文化遺存表明，幾千年前古人已經(jīng)步入冶鑄、稻作、制陶、紡織等文明時(shí)期。青銅、鐵器為金屬品，遺存幾千年較少；陶器、玉器可存時(shí)間長(zhǎng)，出土遺存較多。許人?！薄笆恰！薄斑@次見，出落得越發(fā)好了，難得是機(jī)伶順意?！崩咸值?。明秀在旁邊笑。“你娘也跟你說(shuō)過(guò)，你二姐姐在宮里，想有個(gè)伴兒。”老太太果然把話題移過(guò)來(lái)，“原來(lái)呢，你跟你二姐姐，是最親了?！泵餍愕皖^揉著衣帶?！靶銉海@么多孩子里，你是最大方明禮，奶奶也不跟你繞著了，”老太太道，“你看咱們要跟你二姐姐找個(gè)伴當(dāng)，珞兒肯不愿？”明秀聲如蚊蚋：“珞兒跟二姐姐感情，向來(lái)是很好。這些年也一直念著二姐姐?！薄斑@孩子有情意?！崩咸珖@道，“可惜你笙妹妹病成這么……不回她自己院子，又去哪好呢？”第四十二章梅香惹人約黃昏（4)“奶奶，三哥院里倒是空著，柳少姨娘素來(lái)也疼笙妹妹，你看讓笙妹妹過(guò)去可好？”明秀提議。蘇三公子明詞，出仕在安城，作司馬。他妻子彥氏，新婚燕爾，又無(wú)子嗣，當(dāng)然隨他上任去。留下一個(gè)柳姓姨娘，是作丫頭時(shí)就跟了蘇明詞，代小倆口留在蘇家，給老人盡孝。明詞院里沒(méi)其它男人在，柳少姨娘為防物議，起居極貞靜，雖在外院，其實(shí)同內(nèi)院無(wú)甚差異，更難得從沒(méi)跟表鬧過(guò)別扭。搬到那里