3.4热力学第二定律课件- 2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

4.热力学第二定律第三章热力学定律人教版物理选择性必修第三册一、热力学第二定律1.热力学第二定律的克劳修斯表述。(1)热传导的方向性。①热量可以自发地由高温物体传给低温物体。②热传导过程是有

方向性

的。热量不能自发地由低温物体传给高温物体。

(2)热力学第二定律的克劳修斯表述。热量不能

自发地

从低温物体传到高温物体。

基础认识思考1热传递的方向性能否简单理解为“热量不会从低温物体传给高温物体”?提示:不能。“自发地”是指没有第三者影响,例如空调、冰箱等制冷机就是把热量从低温物体传到了高温物体,但是产生了影响,即外界做了功。训练1下列涉及能量变化的过程中,不属于单向性过程的是(

)A.热传递

B.摩擦生热

C.简谐运动

D.气体自由膨胀答案:C2.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,把燃料中的化学能变成工作物质的

内能

。

第二个阶段是工作物质对外

做功

,把自己的内能变成机械能。

②热机的效率:热机输出的机械功W与燃料产生的热量Q的比值。用公式表示:η=

。

(2)热力学第二定律的开尔文表达。不可能从

单一热库

吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响。

思考2随着科技的不断发展,假如能够使热机没有漏气,没有摩擦,也没有机体热量损失,是不是能够使热机效率达到100%?提示:不能。原因是热机的工作物质吸收的热量不能完全用来做功,这违背了热力学第二定律。训练2根据热力学定律,下列说法正确的是(

)A.第二类永动机违反能量守恒定律,因此不可能制成B.热效率为100%的热机是可能制成的C.电冰箱的工作过程表明,热量可以从低温物体向高温物体传递D.从单一热库吸收热量,使之完全变为功是提高机械效率的常用手段答案:C二、能源是有限的1.能量耗散:能量在数量上虽然守恒,但其转移和转化却具有

方向性

。我们使用的能源最后都转化成了内能,能源消耗使得周围环境升温,根据热力学第二定律,这些能量再也不能自动聚集起来驱动机器做功了。这样的转化过程叫作“能量耗散”。

2.能源:指具有高品质的容易利用的储能物质,例如石油、天然气、煤等。3.能源的使用:能源的使用过程中虽然能的总量保持守恒,但能量的

品质

下降了。虽然能量总量不会减少,但能源会逐步减少,因此能源是有限的资源。

思考3能量耗散的说法与能量守恒定律是互相矛盾的吗?提示:不矛盾。能量耗散的过程中能量向品质低的内能转变,但是总的能量是守恒的,能量不能凭空产生,也不能凭空消失,但有方向性,所以能量耗散与能量守恒不矛盾。训练3(2020·浙江丽水高一期中)“绿色、环保、低碳”是当今世界的关键词。“低碳”要求我们节约及高效利用能源。关于能源与能量,下列说法正确的是(

)A.因为能量守恒,所以不需要节约能源B.自然界中石油、煤炭等能源可供人类长久使用C.人类应多开发与利用风能、太阳能等新型能源D.人类不断地开发和利用新的能源,所以能量可以被创造答案:C典例剖析(2020·山东高二期末)根据所学的热学的有关知识,判断下列说法正确的是(

)A.机械能可以全部转化为内能,内能也可以自发地全部转化成机械能B.凡与热现象有关的自发的宏观过程都具有方向性,在热传递中,热量能够从高温物体传递给低温物体,但不能自发地从低温物体传递给高温物体一热力学第二定律的克劳修斯表述重难突破C.随着技术不断进步,制冷机可以使温度降到-300℃D.满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行答案:B规律总结理解热力学第二定律的实质,即自然界中进行的所有涉及热现象的宏观过程都具有方向性。理解的关键在于“自发”和“不引起其他变化”。学以致用(多选)关于热传导的方向性,下列说法正确的是(

)A.热量能自发地由高温物体传给低温物体B.热量既可以从高温物体传递到低温物体,也可以从低温物体传递到高温物体C.在一定条件下,热量可以从低温物体传给高温物体D.热量一定不可能从低温物体传给高温物体答案:ABC二热力学第二定律的开尔文表述根据热学中的有关知识,下列说法正确的是(

)A.尽管技术不断进步,热机的效率仍不能达到100%,制冷机却可以使温度降到-293℃B.第二类永动机是可以制造出来的,因为它不违反热力学第一定律C.把装有不同压强、不同温度的气体的两容器连通,温度高的气体会向温度低的一方传递热量,压强大的气体会向压强小的一方流动D.改进内燃机结构,提高内燃机内能转化率,最终可能实现内能完全转化为机械能答案:C规律总结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,进一步揭示了各种有关热的物理过程都具有方向性。告诫人们第二类永动机不可能制成。学以致用右图中汽缸内盛有一定质量的理想气体,汽缸壁是导热的,缸外环境保持恒温,活塞与汽缸壁的接触是光滑的,但不漏气。现将活塞杆与外界连接使其缓慢地向右移动,这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功。若已知理想气体的内能只与温度有关,则下列说法正确的是(

)A.气体是从单一热库吸热,全用