2019-2020学年高中物理 第10章 热力学定律 第4节 热力学第二定律课件 新人教版选修3-3

第4节热力学第二定律固知识、要点梳理要点一热力学第二定律的两种表述1．热力学第二定律的克劳修斯表述(1)热传导的方向性：一切与热现象有关的宏观自然过程都是1__________．(2)热力学第二定律的克劳修斯表述：德国物理学家克劳修斯在1850年提出：热量不能自发地从2______物体传到3_____物体．热力学第二定律的克劳修斯表述，阐述的是传热的4________．不可逆的低温高温方向性2．热力学第二定律的开尔文表述(1)热机①热机工作的两个阶段：第一个阶段是燃烧燃料，把燃料中的5________变成工作物质的6______．第二个阶段是工作物质对外7______，把自己的内能变成8________．②热机的效率：热机输出的9___________与燃料产生的10_________的比值．用公式表示为η＝11______.化学能内能做功机械能机械功W热量QWQ(2)开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之12____________，而不产生其他影响．(该表述阐述了机械能与内能转化的方向性)(3)热力学第二定律的其他描述①一切宏观自然过程的进行都具有13________．②气体向真空的自由膨胀是14__________．③第二类永动机是不可能制成的．完全变成功方向性不可逆的(4)第二类永动①定义：只从单一热库吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化的热机．②第二类永动机不可能制成的原因：虽然第二类永动机不违反15______________，但大量的事实证明，在任何情况下，热机都不可能只有一个热库，热机要不断地把吸取的热量变为有用的功，就不可避免地将一部分热量传给低温热库．能量守恒定律1．(多选)下列哪些过程具有方向性()A．热传导过程B．动能向势能的转化过程C．气体的扩散过程D．气体向真空中的膨胀过程解析：选ACD热传递、气体的扩散和气体向真空中的膨胀都是与热现象有关的宏观自然过程，由热力学第二定律可知，它们都是不可逆的．具有方向性，故选项A、C、D正确；动能向势能的转化与热现象无关，是可逆的，不具有方向性，故选项B错误．2．(多选)电冰箱能够不断地把热量从温度较低的冰箱内部传给温度较高的外界空气，这说明了()A．热量能自发地从低温物体传给高温物体B．在一定条件下，热量可以从低温物体传给高温物体C．热量的传递过程不具有方向性D．在自发的条件下热量的传递过程具有方向性解析：选BD一切自发过程都有方向性，如热传递，热量总是由高温物体自发地传向低温物体；又如扩散，气体总是自发地由密度大的地方向密度小的地方扩散．如果在外界帮助下气体可以由密度小的地方向密度大的地方扩散，热量可以从低温物体传向高温物体，电冰箱就是借助外界做功把热量从低温物体(冷冻食品)传向高温物体(周围的大气)．所以在解答热力学过程的方向性问题时，要区分是自发过程还是非自发过程，电冰箱内热量传递的过程是有外界参与的．3．下列说法正确的是()A．机械能全部变成内能是不可能的B．第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式C．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体D．从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的解析：选D机械能可以全部转化为内能，故A错；第二类永动机不可能制造成功是因为它违背了热力学第二定律，故B错；热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但如果不是自发地，是可以进行的，故C错；从单一热源吸收热量全部用来做功而不引起其他变化，是不可能的，但如果是从单一热源吸收热量全部变为功的同时也引起了其他的变化，是可能的，故D对．要点二热力学第一、第二定律及两类永动机的比较1．热力学第一定律与热力学第二定律的区别与联系区别热力学第一定律揭示了做功和热传递对改变物体内能的规律关系ΔU＝W＋Q，指明内能不但可以转移，而且还能跟其他形式的能相互转化．热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的一种表述形式，是从能的角度揭示不同物质运动形式相互转化的可能性区别热力学第二定律揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性．如机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能而不引起其他变化，进一步揭示了各种能量转化过程及物质运动形式的转化过程都具有方向性联系热力学第一定律是和热现象有关的物理过程中能量守恒的特殊表达形式，说明功及热量与内能改变的定量关系，而热力学第二定律指出了能量转化与守恒能否实现的条件和过程进行的方向，指出了一切变化过程的自然发展方向不可逆，除非靠外界影响，所以二者相互独立，又相互补充2.两类永动机的比较第一类永动机第二类永动机设计要求不消耗任何能量，可以不断做功(或只给予很小的能量启动后，可以永远运动下去)将内能全部转化为机械能，而不引起其他变化(或只有一个热源，实现内能与机械能的转化)不可能的原因违背了能量守恒定律违背了热力学第二定律4．(多选)下列说法正确的有()A．第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律B．第二类永动机违背了能量转化的方向性C．自然界中的能量是守恒的，所以不用节约能源D．自然界中的能量尽管是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要节约能源解析：选BD第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了能量转化的方向性．故A错误，B正确；C、D选项中，C错误，D正确．5．关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是()A．热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互矛盾的B．内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾C．两条定律都是有关能量的转化规律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别D．其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律解析：选B热力学第一定律揭示了内能与其他形式能量之间的转化关系，是能量守恒定律在热力学中的具体体现．热力学第二定律则进一步阐明了内能与其他形式能量转化时的方向性，二者表述的角度不同，本质不同，相互补充，并不矛盾，故C、D错误，B正确；内能在一定条件下可以全部转化为机械能，热量也可以由低温物体传递到高温物体，但是要引起其他变化，如电冰箱制冷机工作要消耗电能，故A错误．6．(多选)下列说法正确的是()A．液晶具有流动性，光学性质各向同性B．单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数减少，气体的压强一定减小C．第一类永动机违反了能量守恒定律，第二类永动机违反了热力学第二定律D．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，所以液体表面存在表面张力解析：选CD液晶具有流动性，其光学性质具有各向异性，故A错误；气体的压强与单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数以及分子对器壁的平均撞击力有关，若温度升高，分子对器壁的平均撞击力增大，单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数减少，气体的压强不一定减小，故B错误；第一类永动机违反了能量守恒定律，第二类永动机违反了热力学第二定律，故C正确；液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，所以液体表面存在表面张力，故D正确．