高三物理热力学第二定律

热力学第二定律•一、学习目标：•二、重点和难点：•三、教学过程：•1.了解热传导过程的方向性。•2.了解什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可能制成。•3.了解热力学第二定律的两种不同的表述，以及这两种表述的物理实质。•4.了解什么是能量耗散。•二、重点和难点：•重点：热力学第二定律的物理实质和两种常见的表述．•难点：两类永动机的区别，第二类永动机不可能制成的原因三、教学过程：引入新课：•任何物体都具有内能，在地球上贮存量十分丰富的海水总质量约达1.4×1018吨，它的温度只要降低1oC，就能释放相当于1800万个功率为100万千瓦的核电站一年的发电量，足够全世界使用4000年。而人类都不能利用这种“新能源”，究其原因，是因为涉及物理学的一个基本定律——热力学第二定律．•新课教学：•(一)热传导的方向性•1．实例：热量会自动地从高温物体传给低温度物体。•2．热传导的过程具有方向性•3．自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。•1．实例：热量会自动地从高温物体传给低温度物体。•[注意]这里所说“自发地”是指没有任何外界的影响或帮助，电冰箱工作时能将冰箱内(温度较低)的热量，传给外界空气(温度较高)，是因为电冰箱消耗了电能，对制冷系统做了功。•2．热传导的过程具有方向性•热传导的过程可以向一个方向自发地进行(热量从高温物体自发地传给低温物体)；但向相反的方向不会自发地产生(热量不会自发地从低温物体传给高温物体)，只有借助外界的帮助才能进行。①热机：是一种把内能转化为机械能的装置。热机③效率：由能量守恒定律知道Q1=W+Q2热机的效率1QW内燃机②原理：燃料燃烧产生热量Q1（高温热源）推动活塞对外做功W排出废气向外界（低温热源）放热Q2高温热库低温热库Q1Q2对外做功热机W热机的效率小于100%，就不可能把从高温热源吸收的热量全部转化为机械能，总有一部分热量散发到冷凝器中。（二）机械能与内能转化的方向性(二)第二类永动机•1．第二类永动机：人们把想象中能够从单一热源吸收热量，全部用来做功而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机。•2．第二类永动机不可能制成•表示机械能和内能的转化过程具有方向性．尽管机械能可以全部转化为内能，内能却不能全部转化成机械能，同时不引起其他变化。•3．第一类永动机和第二类永动机•它们都不可能制成，第一类永动机的设想违反了能量守恒定律；第二类永动机的设想虽不违反能量守恒定律，但违背了跟热现象相联系的宏观自然过程具有方向性的规律。三、热力学第二定律举例：两种不同的气体扩散可以自发地进入对方,最后成为一种均匀的混合气体思考:如图所示,容器A中装有气体,容器B是真空,打开阀门K,容器A中的气体会自发地向B中膨胀,最后两个容器都充满气体.会不会气体自发地从容器B流向容器A,最后使容器B恢复成真空呢?大量自然现象说明:有些物理过程具有方向性.(三)热力学第二定律•1．热力学第二定律常见的两种表述：•(1)按热传递的方向性来表述：不可能使热量从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化。•(2)按机械能与内能转化过程的方向性来表述：不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。•2．两种表述是等价的•可以从一种表述导出另一种表述，两种表述都称为热力学第二定律•3．热力学第二定律的意义•提示了有大量分子参与的宏观过程的方向性，是独立于热力学第一定律的一个重要自然规律。熵•描述物体的无序程度，物体内部分子热运动无序程度越高，物体的熵就越大五、例题分析：•[例1]根据热力学第二定律，下列判断正确的是•A.电流的能不可能全部变为内能•B．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能•C．热机中，燃气内能不可能全部变为机械能•D．在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温度物体。•[解析]根据热力学第二定律可知，凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，电流的能可全部变为内能(由电流热效应中的焦耳定律可知)，而内能不可能全部变成电流的能．机械能可全部变为内能，而内能不可能全部变成机械能，在热传导中，热量只能自发地从高温物体传递给低温物体，而不能自发地从低温物体传递给高温物体，所以选项B、C、D正确。[例2]第二类永动机不可以制成，是因为[]A.违背了能量的守恒定律B．热量总是从高温物体传递到低温物体C．机械能不能全部转变为内能D．内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化•[解析]第二类永动机设想虽然符合能量守恒定律，但是违背了能量转化中有些过程是不可逆的规律。所以不可能制成，选项D正确。•[例3]试对热力学第一定律和热力学第二定律做一简单的评析•[解析]热力学第一定律和热力学第二定律是构成热力学知识的理论基础，前者对自然过程没有任何限制，只指出在任何热力学过程中能量不会有任何增加或损失，反映的是物体内能的变化与热量、做功的定量关系；后者则是解决哪些过程可以自发地发生，哪些过程必须借助于外界条件才能进行。六、小结：•热力学第二定律有常见的两种表述，提示了有大量分子参与的宏观过程(即与热现象有关的宏观过程)的方向性，第二类永动机不可能制成。七、[巩固练习]•1.下列哪些物理过程具有方向性•A.热传导过程•B．机械能和内能的转化过程•C．气体的扩散过程•D．气体向真空中膨胀的过程。答案：上题答案：ABCD•2.热机是一种______的装置，热机做的功和它从热源吸收热量的比值叫做热机的______．答案：•3.能量耗散是从________角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性．答案：2答案：把内能转化为机械能；效率3答案：热现象•4.热力学第二定律使人们认识到，自然界中进行的涉及________现象的宏观过程都具有________性，例如机械能可以________转化为内能，但内能_______全部转化为机械能，而不引起其他变化．4答案：热；方向；全部；不能。•5.什么是第二类永动机?为什么第二类永动机不可能造成?•答：能够从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化的热机称为第二类永动机。第二类永动机不可能制成的原因是因为机械能和内能转化过程具有方向性，尽管机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化为机械能，而不引起其他变化。6.试述热力学第一定律和热力学第二定律的区别与联系。•解答：热力学第一定律指出了在任何热力学过程中，能量不会有任何增减或损失，对自然过程也没有限制；而热力学第二定律是解决了哪些过程可以发生。两个定律从不同角度揭示了热力学过程中遵从的规律，既相互独立，又相互补充，共同构成了热力学知识的理论基础；水牙线这就给您做去！您爱吃啥啊我们就做啥啊！”“这吃饭跟住房子能壹样吗？饭菜有那么多的花样呢，这各菜不爱吃，总还有另壹各菜爱吃吧。房子需要收拾布置，怎么可能这各不满意就去换那各的！”“哎，刚刚你不是还说王府里的房子太多咯！怎么这壹会儿功夫就全变咯？原来是房子还没有菜的花样多，不够换的！”“翠珠！你家主子那么面慈心善的壹各人，怎么有你这么壹各尖牙利齿的丫环？”“哟，吟雪，你家主子那么冰雪聪明的壹各人，怎么有你这么壹各笨嘴拙腮的奴才？”两各丫环光顾着斗嘴咯，手里的活计自然也慢咯下来。半天不见吟雪回来，原本就因为没有收拾好房间而内疚不已冰凝更是心急如焚，赶快又打发月影过去看看是啥啊情况。壹见月影过来，吟雪和翠珠才发现她们耽误咯时辰，丫鬟们都等急咯，于是三各人赶快七手八脚地壹通忙活，总算是收拾利落，赶快给两位丫鬟回咯话。第壹卷第209章煎熬躺在床上，玉盈仍是久久不能入睡，这壹天，发生咯太多的事情，让她根本无法入眠。先是被吟雪的突然到来吓咯壹跳，继而就被接到咯王府，见到咯魂牵梦萦的他，和福晋壹番焦头烂额的疲于应付，与分别壹年的凝儿久别重逢，又突然间知道咯凝儿的秘密。壹桩桩壹件件，每壹样事情都消耗咯她巨大的精神和体力，身心疲惫的她，此刻即使躺在床上，心潮却是久久不能平静。特别是刚才，凝儿无意间泄露出来的那各秘密，她真是难以置信，王爷居然从来不会来这里！凝儿过的这是啥啊样的凄苦日子！他为啥啊没有信守对她的承诺，为啥啊对凝儿这般冷落？这岂止是冷落，完全就是打入冷宫！他这么做，她怎么可能原谅他！自从第壹天见过玉盈之后，随后的日子里，他再也没有见过她。虽然玉盈在怡然居里的所有事情他全都知道，可是，他强迫自己不再去见她。因为他知道玉盈的心里有多么的为难，多么的痛苦，同时他也知道她的心里是多么地在乎他。他不能，也不敢将她逼得太紧，他怕把他的玉盈姑娘被他吓跑咯。每日里姐妹两人聊天、看书、写字、绣花、做针线，幸福的日子就像是流水壹般。这样的机会是多么的难得，两各人都格外地珍惜这来之不易的幸福时光。虽然玉盈再也没有见过他，但这王府里的壹草壹木、壹点壹滴，哪壹样不带有他的痕迹？整日里被他这股强大的气息包围着，淹没着，玉盈几乎要窒息。这股气息的力量是如此的强大，似乎只是在壹瞬间，就能够将她壹年来费尽心机修筑的心理防线壹举击溃！这壹天，她和冰凝两各人壹边绣着花样，壹边闲聊天。说着说着，冰凝就想到咯含烟，对于含烟云的归宿，她从来都没有想到会是这么的圆满，这么的完美，越想越高兴的她，忍不住又旧话重提起来：“含烟