《熱力學(xué)第二定律》 參考課件

第三章熱力學(xué)定律3.4熱力學(xué)第二定律核心素養(yǎng)目標(biāo)1.通過對(duì)自然界中與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程的方向性的實(shí)例分析，了解歸納熱力學(xué)第二定律的過程和方法2.能用熱力學(xué)第二定律解釋常見的不可逆過程，即自然界中的能量轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移以及方向性的問題3.了解能量與能量的區(qū)別以及能源的有限性問題引入顏料在水中擴(kuò)散后能否自發(fā)地重新聚集在一起，二其余部分又變成清水嗎？一、熱力學(xué)第二定律物體間的傳熱、氣體膨脹、擴(kuò)散、有摩擦的機(jī)械運(yùn)動(dòng)……都有特定的方向性。這些過程可以自發(fā)地朝某個(gè)方向進(jìn)行。例如熱由高溫物體傳向低溫物體，而相反的過程，即使不違背能量守恒定律，也不會(huì)自發(fā)地進(jìn)行。一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的。1、克勞修斯表述熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。如何理解表述中的“自發(fā)”二字？自發(fā)”二字是指：當(dāng)兩個(gè)物體接觸時(shí)，不需要任何第三者的介入、不會(huì)對(duì)任何第三者產(chǎn)生任何影響，熱量就能從一個(gè)物體傳向另一個(gè)物體。思考與討論電冰箱通過后箱內(nèi)溫度低于箱外溫度，并且還會(huì)繼續(xù)降溫，直至達(dá)到設(shè)定的溫度。顯然這是熱量從低溫物體傳到了高溫物體。這一現(xiàn)象是否違背熱力學(xué)第二定律？電冰箱實(shí)例分析1.向壓縮機(jī)供電：熱量從外向內(nèi)搬運(yùn)2.停止向壓縮機(jī)供電：熱量從內(nèi)向外搬運(yùn)熱力學(xué)第二定律的開爾文表述不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響。思考與討論在水平地面上滾動(dòng)的足球，摩擦力做負(fù)功，其動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，最終停了下來，同時(shí)產(chǎn)生的熱量散失在周圍的環(huán)境中。會(huì)不會(huì)有這樣的現(xiàn)象：靜止的足球、地面和周圍的空氣自發(fā)地降低溫度釋放內(nèi)能，并將釋放出的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為足球的動(dòng)能，讓足球又滾動(dòng)起來？機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，但這個(gè)過程是不可逆的?？梢宰C明，熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述和開爾文表述是等價(jià)的。三、能源是有限的1.能量耗散所謂能量耗散是指在能量轉(zhuǎn)化過程中無法把流散的能量重新收集、重新加以利用.2.能源高品質(zhì)的容易利用的儲(chǔ)能物質(zhì)，例如石油、天然氣、煤等。能源的使用過程中，雖然能的總量保持守恒，但能量的品質(zhì)下降了。例題1關(guān)于能量和能源，下列說法正確的是（）A．人類在不斷地開發(fā)和利用新能源，所以能量可以被創(chuàng)造B．在能源的利用過程中，由于能量在數(shù)量上并未減少，所以不需要節(jié)約能源C．自然界中只要涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性D．能量耗散現(xiàn)象說明：在能量轉(zhuǎn)化的過程中，雖然能的總量并不減少，但能量品質(zhì)提升了C例題2（多選）對(duì)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是（）A．第一類永動(dòng)機(jī)不可能實(shí)現(xiàn)，因?yàn)檫`背了能量守恒定律B．熱力學(xué)第一定律指出，不可能達(dá)到絕對(duì)零度C．熱力學(xué)第一定律指出，一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做功的和D．熱力學(xué)第二定律指出，不能從單一熱源吸熱全部用來對(duì)外做功而不產(chǎn)生其他影響ACD例題3（多選）關(guān)于熱力學(xué)第二定律，下列說法正確的是（）A．一定質(zhì)量的理想氣體在等溫膨脹過程中吸收的熱量等于對(duì)外做的功，并不違反熱力學(xué)第二定律B．空調(diào)既能制熱也能制冷，說明熱量能夠從低溫物體傳到高溫