高二物理熱力學第二定律省公開課金獎全國賽課一等獎微課獲獎課件

熱力學第二定律

1/27一、學習目標：二、重點和難點：三、教學過程：2/271.了解熱傳導過程方向性。2.了解什么是第二類永動機，為何第二類永動機不可能制成。3.了解熱力學第二定律兩種不一樣表述，以及這兩種表述物理實質(zhì)。4.了解什么是能量耗散。3/27二、重點和難點：重點：熱力學第二定律物理實質(zhì)和兩種常見表述．難點：兩類永動機區(qū)分，第二類永動機不可能制成原因4/27三、教學過程：引入新課：任何物體都含有內(nèi)能，在地球上貯存量十分豐富海水總質(zhì)量約達1.4×1018噸，它溫度只要降低1oC，就能釋放相當于1800萬個功率為100萬千瓦核電站一年發(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”，究其原因，是因為包括物理學一個基本定律——熱力學第二定律．5/27新課教學：(一)、熱傳導方向性1．實例：熱量會自動地從高溫物體傳給低溫度物體。2．熱傳導過程含有方向性3．自然界中進行包括熱現(xiàn)象宏觀過程都含有方向性。6/271．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”是指沒有任何外界影響或幫助，電冰箱工作時能將冰箱內(nèi)(溫度較低)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。7/272．熱傳導過程含有方向性熱傳導過程能夠向一個方向自發(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)，只有借助外界幫助才能進行。8/27①熱機：是一個把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能裝置。熱機③效率：由能量守恒定律知道Q1=

W+Q2

熱機效率內(nèi)燃機②原理：燃料燃燒產(chǎn)生熱量Q1（高溫熱源）推進活塞對外做功W排出廢氣向外界（低溫熱源）放熱Q2高溫熱庫低溫熱庫Q1Q2對外做功熱機W熱機效率小于100%，就不可能把從高溫熱源吸收熱量全部轉(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)化方向性9/27(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發(fā)其它改變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)能轉(zhuǎn)化過程含有方向性．盡管機械能能夠全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化成機械能，同時不引發(fā)其它改變．10/273．第一類永動機和第二類永動機它們都不可能制成，第一類永動機構(gòu)想違反了能量守恒定律；第二類永動機構(gòu)想雖不違反能量守恒定律，但違反了跟熱現(xiàn)象相聯(lián)絡宏觀自然過程含有方向性規(guī)律。11/27三、熱力學第二定律

舉例：兩種不一樣氣體擴散能夠自發(fā)地進入對方,最終成為一個均勻混合氣體思索:如圖所表示,容器A中裝有氣體,容器B是真空,打開閥門K,容器A中氣體會自發(fā)地向B中膨脹,最終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,最終使容器B恢復成真空呢?大量自然現(xiàn)象說明:有些物理過程含有方向性.12/27(三)熱力學第二定律1．熱力學第二定律常見兩種表述：(1)按熱傳遞方向性來表述：不可能使熱量從低溫物體傳到高溫物體，而不引發(fā)其它改變．(2)按機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程方向性來表述：不可能從單一熱庫吸收熱量并把它全部用來做功，而不引發(fā)其它改變．13/272．兩種表述是等價．能夠從一個表述導出另一個表述，兩種表述都稱為熱力學第二定律3．熱力學第二定律意義提醒了有大量分子參加宏觀過程方向性，是獨立于熱力學第一定律一個主要自然規(guī)律．14/27(四)能量耗散1．能量耗散：流散內(nèi)能無法重新搜集起來加以利用現(xiàn)象叫做能量耗散．2．能量耗散從能量轉(zhuǎn)化角度反應出自然界中宏觀過程含有方向性．15/27五、例題分析：[例1]依據(jù)熱力學第二定律，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)電機中，燃氣內(nèi)能不可能全部變?yōu)殡娔蹸．熱機中，燃氣內(nèi)能不可能全部變?yōu)闄C械能D．在熱傳導中，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫度物體．16/27[解析]依據(jù)熱力學第二定律可知，凡與熱現(xiàn)象相關(guān)宏觀過程都含有方向性，電流能可全部變?yōu)閮?nèi)能(由電流熱效應中焦耳定律可知)，而內(nèi)能不可能全部變成電流能．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．17/27[例2]第二類永動機不能夠制成，是因為[]A.違反了能量守恒定律

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，同時不引發(fā)其它改變18/27[解析]第二類永動機構(gòu)想即使符合能量守恒定律，不過違反了能量轉(zhuǎn)化中有些過程是不可逆規(guī)律。所以不可能制成，選項D正確．19/27[例3]試對熱力學第一定律和熱力學第二定律做一簡單評析[解析]熱力學第一定律和熱力學第二定律是組成熱力學知識理論基礎，前者對自然過程沒有任何限制，只指出在任何熱力學過程中能量不會有任何增加或損失，反應是物體內(nèi)能改變與熱量、做功定量關(guān)系；后者則是處理哪些過程能夠自發(fā)地發(fā)生，哪些過程必須借助于外界條件才能進行。20/27六、小結(jié)：熱力學第二定律有常見兩種表述，提醒了有大量分子參加宏觀過程(即與熱現(xiàn)象相關(guān)宏觀過程)方向性，第二類永動機不可能制成。21/27七、[鞏固練習]1.以下哪些物理過程含有方向性A.熱傳導過程B．機械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程C．氣體擴散過程D．氣體向真空中膨脹過程。答案：22/27上題答案：ABCD2.熱機是一個______裝置，熱機做功和它從熱源吸收熱量比值叫做熱機______．答案：3.能量耗散是從

________角度反應出自然界中宏觀過程含有方向性．答案：23/272答案：把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；效率

3答案：熱現(xiàn)象4.熱力學第二定律使人們認識到，自然界中進行包括________現(xiàn)象宏觀過程都含有________性，比如機械能能夠________轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能_______全部轉(zhuǎn)化為機械能，而不引發(fā)其它改變．24/274答案：熱；方向；全部；不能。5.什么是第二類永動機?為何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，而不引發(fā)其它改變熱機稱為第二類永動機。第二類永動機不可能制成原因是因為機械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程含有方向性，盡管機械能能夠全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機械能，而不引發(fā)其它改變。25/276.試述熱力學第一定律和熱力學第二定律區(qū)分與聯(lián)絡．解答：熱力學第一定律指出了在任何熱力學過程中，能量不會有任何增減或損失，對自然過程也沒有限制；而熱力學第二定律是處理了哪些過程能夠發(fā)生。兩個定律從不一樣角度揭示了熱力學過程中遵從規(guī)律，既相互獨立，又相互補充，共同組成了熱力學知識理論基礎26/27在直流電路中，電容器是相當于斷路。電容器是一個能夠儲備電荷元件，也是最慣用電子元件之一。這得從電容器結(jié)構(gòu)上說起。最簡單電容器是由兩端極板和中間絕緣電介質(zhì)（包含空氣）組成。通電后，極板帶電，形成電壓（電勢差），不過因為中間絕緣物質(zhì)，所以整個電容器是不導電。不過，這么情況是在沒有超出電容器臨界電壓（擊穿電壓）前提條件下。我們知道，任何物質(zhì)都是相對絕緣，當物質(zhì)兩端電壓加大到一定程度后，物質(zhì)是都能夠?qū)щ?，我們稱這個電壓叫擊穿電壓。電容也不例外，電容被擊穿后，就不是絕緣體了。不過在中學階段，這么電壓在電路中是見不到，所以都是在擊穿電壓以下工作，能夠被當做絕緣體看。avx鉭電容鉭電容/avx代理商貼片鉭電容不過，在交流電路中，因為電流方向是隨時間成一定函數(shù)關(guān)系改變。而電容器充放電過程是有時間，這個時候，在極板間形成改變電場，而這個電場也是隨時間改變函數(shù)。實際上，電流是經(jīng)過電場形式在電容器間經(jīng)過。面那壹通次序大亂行禮剛才結(jié)束。于是十三、十四兩位阿哥待四哥進到屋里，三位爺齊唰唰地向德妃娘娘請了安，然后眾女眷又向王爺行了禮。禮畢之后，王爺就等著他三位福晉與十三弟、十四弟之間相互見禮，結(jié)果等了半天仍是不見動靜，他很是不解，先是看了看十三弟和十四弟，最終將目光死死地盯向了福晉。凜冽目光將雅思琦弄得如坐針氈，有口莫辯，當著德妃娘娘面，她哪里敢開口？可是，爺看向她目光怎么就像個小刀子似？第壹卷第139章傾城假如王爺看福晉目光像小刀子，那穆哲看冰凝目光就是真刀真槍了！剛才那壹通見禮之后，穆哲總算是弄明白了，原來這個貌若天仙諸人竟然是小四嫂？既不是什么命婦，也不是什么世子媳婦，就是那天八嫂急急火火地跑到他們十四貝子府，跟自家爺兩個人壹通言來語去地討論了半天那個年氏！可是，這世界上怎么就有這么美人呢！幸虧啊幸虧，皇上給自家爺指婚是伊爾根覺羅氏，不然自己這日子還怎么過??？壹想到這里，她萬分同情而又幸災樂禍地偷偷望向了四嫂雅思琦。十四阿哥即使穩(wěn)穩(wěn)當當?shù)刈铝?，目光也被迫收斂回來，可是那心中，先是被冰凝美貌所震撼，繼而對王爺恨得牙根癢！怪不得四哥費了這么大力氣，不惜向他撒下伊爾根覺羅氏這個彌天大謊，娶親那天愣是在宴席上把他們這幾個弟兄都給灌醉了，連洞房都不讓他們鬧！四哥可真是處心積慮！原來還認為是為了爭奪年家勢力，現(xiàn)在看來，真是又娶媳婦又過年！年氏，唉，這個年氏實在是太美了！壹想到年氏，十四阿哥忍不住又偷偷望了過去，只見她正端坐壹旁，膚若凝脂，吹彈可破；目似辰星，晶瑩閃亮；身形柔弱，不禁壹吹；腰肢纖細，不盈壹握；猶壹朵雪白蓮花，孤獨而寂靜地綻放，散發(fā)著奪目標光芒，吐露著沁人心脾芬芳。天底下怎么會有這么美得眩目，又美得圣潔人？枉爺當初對年二極盡恩寵，那奴才怎么竟然從來沒有提起過他有這么壹位天仙美人妹子？簡直就是傾國傾城！十四阿哥壹會兒惱懊，壹會兒傾慕，壹會兒生氣，壹會兒痛苦。十三阿哥夫婦兩人眼見著氣氛尷尬、形勢微妙