高中物理第十章熱力學(xué)定律課時(shí)4熱力學(xué)第二定律課件新人教版選修

第十章熱力學(xué)定律目標(biāo)定位1.通過(guò)自然界中傳熱的方向性等實(shí)例，初步了解熱力學(xué)第二定律，并能用熱力學(xué)第二定律解釋第二類永動(dòng)機(jī)不能制成的原因.2.能運(yùn)用熱力學(xué)第二定律解釋自然界中的能量轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移以及宏觀自然過(guò)程的方向性問(wèn)題.學(xué)案4熱力學(xué)第二定律知識(shí)探究自我檢測(cè)一、熱力學(xué)第二定律兩個(gè)溫度不同的物體相互接觸時(shí)，熱量會(huì)自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體，結(jié)果使高溫物體的溫度升高，低溫物體的溫度降低嗎？答案不會(huì).熱傳遞具有方向性.問(wèn)題設(shè)計(jì)知識(shí)探究1.兩種常見(jiàn)表述(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.(闡述的是熱傳遞的

)(2)開(kāi)爾文表述：不可能從單一熱庫(kù)吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響.(闡述的是機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的

)方向性要點(diǎn)提煉方向性2.熱力學(xué)第二定律的理解(1)克勞修斯表述指明熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性，不需要借助外界提供能量的幫助，其物理本質(zhì)是揭示了熱傳遞過(guò)程是

(填“可逆”或“不可逆”)的.(2)開(kāi)爾文表述中的“單一熱庫(kù)”指溫度恒定且均勻的熱庫(kù).“不產(chǎn)生其他影響”是指惟一效果是熱量全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣Χ饨缂跋到y(tǒng)都不發(fā)生任何變化.其物質(zhì)實(shí)質(zhì)揭示了熱變功過(guò)程是不可逆的.不可逆(3)熱力學(xué)第二定律的每一種表述都揭示了大量分子參與的過(guò)程的

.進(jìn)而使人們認(rèn)識(shí)到自然界中一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都具有

，都是不可逆的.方向性方向性延伸思考熱傳導(dǎo)的方向性能否簡(jiǎn)單理解為“熱量不會(huì)從低溫物體傳給高溫物體”？答案不能.二、兩個(gè)熱力學(xué)定律的比較與應(yīng)用地球上有大量的海水，它的總質(zhì)量約為1.4×1018t，如果這些海水的溫度降低0.1℃，將要放出5.8×1023J的熱量，這相當(dāng)于1800萬(wàn)個(gè)功率為100萬(wàn)千瓦的核電站一年的發(fā)電量，這么巨大的能量，人們?yōu)槭裁床蝗ラ_(kāi)發(fā)研究呢？答案這種利用海水的內(nèi)能發(fā)電的過(guò)程，違背了熱力學(xué)第二定律，所以不會(huì)研究成功.問(wèn)題設(shè)計(jì)1.兩個(gè)定律比較：熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律在熱力學(xué)中的具體表現(xiàn)形式，在轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，

保持不變.熱力學(xué)第二定律是指在有限的時(shí)間和空間內(nèi)，一切和熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過(guò)程、化學(xué)過(guò)程具有

(填“可逆性”或“不可逆性”).總的能量要點(diǎn)提煉不可逆性2.兩類永動(dòng)機(jī)的比較：第一類永動(dòng)機(jī)：不消耗任何能量，可以不斷做功(或只給予很小的能量啟動(dòng)后，可以永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去).第二類永動(dòng)機(jī)：將

全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而不引起其他變化(或只有一個(gè)熱源，實(shí)現(xiàn)

與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化).內(nèi)能內(nèi)能3.第一類永動(dòng)機(jī)和第二類永動(dòng)機(jī)都不可能制成第一類永動(dòng)機(jī)的設(shè)想違反了

；第二類永動(dòng)機(jī)的設(shè)想不違反能量守恒定律，但違背了熱力學(xué)第二定律.能量守恒定律典例精析一、熱力學(xué)第二定律的基本考查例1關(guān)于熱力學(xué)第二定律，下列說(shuō)法正確的是(

)A.熱力學(xué)第二定律是通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的實(shí)驗(yàn)定律B.熱力學(xué)第二定律是通過(guò)大量自然現(xiàn)象的不可逆性總結(jié)出來(lái)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)出來(lái)的結(jié)果D.熱力學(xué)第二定律沒(méi)有理論和實(shí)驗(yàn)的依據(jù)，因此沒(méi)有實(shí)際意義解析熱力學(xué)第二定律是物理學(xué)家通過(guò)對(duì)大量自然現(xiàn)象的分析，又總結(jié)了生產(chǎn)和生活經(jīng)驗(yàn)得到的結(jié)論，是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律，它并不能通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)來(lái)證明，但它符合客觀事實(shí)，因此是正確的.它揭示了熱現(xiàn)象宏觀過(guò)程的方向性，使人們認(rèn)識(shí)到第二類永動(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.答案B例2根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，下列說(shuō)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(lái)做功，而不引起其他變化B.沒(méi)有冷凝器，只有單一的熱源，能將從單一熱源吸收的熱量全部用來(lái)做功，而不引起其他變化的熱機(jī)是可以實(shí)現(xiàn)的C.制冷系統(tǒng)將冰箱里的熱量傳給外界較高溫度的空氣中，而不引起其他變化D.不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化解析熱力學(xué)第二定律揭示了與熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過(guò)程的方向性，機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程具有方向性，機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能要全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能必須借助外部的幫助，即會(huì)引起其他變化，A選項(xiàng)正確，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；熱傳遞過(guò)程也具有方向性，熱量能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，但是熱量要從低溫物體傳到高溫物體，必然要引起其他變化(外界對(duì)系統(tǒng)做功)，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確.答案AD二、熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律例3關(guān)于熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律，下列論述正確的是(

)A.熱力學(xué)第一定律指出內(nèi)能可以與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化，而熱力學(xué)第二定律則指出內(nèi)能不可能完全轉(zhuǎn)化為其他形式的能，故這兩條定律是相互矛盾的B.內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為其他形式的能，只是會(huì)產(chǎn)生其他影響，故兩條定律并不矛盾C.兩條定律都是有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的規(guī)律，它們不但不矛盾，而且沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別D.其實(shí)，能量守恒定律已經(jīng)包含了熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律解析熱力學(xué)第一定律是能量守恒在熱現(xiàn)象中的體現(xiàn)，而熱力學(xué)第二定律則指出內(nèi)能和其他形式能發(fā)生轉(zhuǎn)化的方向性，兩者并不矛盾，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤，B正確.答案B例4第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)?

)A.違背了能量守恒定律B.違背了熱力學(xué)第二定律C.機(jī)械能不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能D.內(nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而不產(chǎn)生其他影響B(tài)D自我檢測(cè)1.(熱力學(xué)第二定律)下列說(shuō)法中正確的是(

)A.一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性B.一切不違反能量守恒定律的物理過(guò)程都是可能實(shí)現(xiàn)的C.由熱力學(xué)第二定律可以判斷物理過(guò)程能否自發(fā)進(jìn)行D.一切物理過(guò)程都不可能自發(fā)地進(jìn)行1234解析熱力學(xué)第二定律指出了熱現(xiàn)象的方向性，而同時(shí)也指出了發(fā)生這些單一方向的過(guò)程的條件——自發(fā)，這也就說(shuō)明了這些過(guò)程中的一些，其逆過(guò)程在某些條件下是可以發(fā)生的，但也有的是不可能發(fā)生的.答案AC12342.(熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用)下列說(shuō)法正確的是(

)A.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，物體的內(nèi)能必定增加C.第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成，是因?yàn)檫`背了能量守恒定律D.電冰箱雖然可以從低溫物體吸收熱量，但不違反熱力學(xué)第二定律1234解析根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳遞到高溫物體，在發(fā)生其他變化的前提下，熱量可以由低溫物體傳遞到高溫物體，例如電冰箱制冷時(shí)，壓縮機(jī)工作，消耗了電能，同時(shí)熱量由冰箱內(nèi)的低溫物體傳遞到冰箱外的高溫物體，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤；外界對(duì)物體做功的同時(shí)，物體可能放熱，物體的內(nèi)能不一定增加，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；1234第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成，并不違背能量守恒定律，但它違背了熱力學(xué)第二定律中熱機(jī)效率必小于1的表述，因此它不可能制成，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電冰箱雖然從低溫物體吸收了熱量，但產(chǎn)生了其他影響，消耗了電能，選項(xiàng)D正確.答案D12343.(熱力學(xué)定律的應(yīng)用)關(guān)于熱現(xiàn)象和熱學(xué)規(guī)律，下列說(shuō)法中正確的是(

)A.隨著低溫技術(shù)的發(fā)展，我們可以使溫度逐漸降低，并最終達(dá)到絕對(duì)零度B.熱量是不可能從低溫物體傳遞給高溫物體的C.第二類永動(dòng)機(jī)遵從能量守恒定律，故能制成D.用活塞壓縮氣缸里的空氣，對(duì)空氣做功2.0×105J，同時(shí)空氣向外界放出熱量1.5×105J，則空氣的內(nèi)能增加了0.5×105J1234D12344.(熱力學(xué)定律的應(yīng)用)下列說(shuō)法中正確的是(

)A.第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成，因?yàn)樗`背了能量守恒定律B.第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成，因?yàn)樗`背了能量守恒定律