物理（人教版选修33）课件第10章第4节热力学第二定律

第十章热力学定律第四节热力学第二定律1．通过自然界中热传导方向性的实例，初步了解热力学第二定律，并能用热力学第二定律解释第二类永动机不能制造成功的原因．2．能用热力学第二定律解释自然界中的能量变化、转移及方向性问题．3．尝试运用热力学第二定律解决一些实际问题．一、热传导的方向性1．温度不同的两个物体接触时，热量会自发地从_______物体传给_______物体，但不会自发地从_______物体传给_______物体，这说明：热传导过程具有_________.2．一切与热现象有关的宏观自然过程都是_________的．3．热力学第二定律是反映宏观自然过程的_________的定律．高温低温低温高温方向性不可逆方向性二、热力学第二定律的表述1．第一种表述(克劳修斯表述)：热量不能________从低温物体传到高温物体．2．第二种表述(开尔文表述)：不可能从___________吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．3．热力学第二定律的两种表述是________的．热力学第二定律也可以表述为：气体向真空的自由膨胀是________的．自发地单一热库等价不可逆三、热机和第二类永动机1．热机(1)热机工作的两个阶段：第一个阶段是__________，把燃料中的________变成工作物质的内能．第二个阶段是工作物质对外______，把自己的内能变成__________.(2)热机的效率：热机输出的_________与燃料产生的________的比值．用公式表示为__________.燃烧燃料化学能做功机械能机械功W热量Q2．第二类永动机(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虽然第二类永动机不违反________________，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．能量守恒定律一、热力学第二定律的理解1．热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种描述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性．2．热力学第二定律理解中的几个问题(1)单一热库：指温度均匀并且恒定不变的系统．若一系统各部分温度不相同或者温度不稳定，则构成机器的工作物质可以在不同温度的两部分之间工作，从而可以对外做功．据报道，有些国家已在研究利用海水上下温度不同来发电．(2)其他影响：指除了从单一热库吸收的热量，以及所做的功以外的其他一切影响；或者除了从低温物体吸收热量、高温物体得到相同的热量外，其他一切影响和变化．不是不能从单一热库吸收热量而对外做功，而是这样做的结果，一定伴随着其他变化或影响．同样，也不是热量不能从低温物体传到高温物体，而是指不产生其他影响的自动热传递是不可能的．(3)关于“不可能”：实际上热机或制冷机系统循环终了时，除了从单一热库吸收热量对外做功，以及热量从低温热库传到高温热库以外，过程所产生的其他一切影响，不论用任何曲折复杂的办法都不可能加以消除．(4)适用条件：只能适用于由很大数目分子所构成的系统及有限范围内的宏观过程．而不适用于少量的微观体系，也不能把它扩展到无限的宇宙．二、热力学第二定律与热力学第一定律的比较

根据热力学第二定律，下列说法正确的是A．热机中燃气的内能不可能全部变成机械能B．电能不可能全部转变成内能C．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部转变成电能D．在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体

一、热力学第二定律的理解解析：凡是与热现象有关的宏观热现象都具有方向性．无论采用任何设备和手段进行能量转化，总是遵循“机械能可全部转化为内能，而内能不能全部转化为机械能”，故A项正确．火力发电机发电时，能量转化的过程为内能→机械能→电能，因为内能→机械能的转化过程中会对外放出热量，故燃气的内能必然不能全部变为电能，C项正确．热量从低温物体传递到高温物体不能自发进行，必须借助外界的帮助，结果会带来其他影响，这正是热力学第二定律第一种(克氏)表述的主要思想，故D项正确．由电流热效应中的焦耳定律可知，电能可以全部转化为内能，故B项错误．答案：ACD

与热现象有关的宏观物理过程具有方向性，是不可逆的，分析问题时要注意哪些过程可以“自发地”进行，哪些过程不会达到100%的转化而不产生其他影响．1.根据热力学第二定律，可知下列说法中正确的有(

)A．热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体B．热量能够从高温物体传到低温物体，也可能从低温物体传到高温物体C．机械能可以全部转化为内能，但内能不可能全部转化为机械能D．机械能可以全部转化为内能，内能也可能全部转化为机械能

解析：根据热传递的规律可知热量能够从高温物体传到低温物体；当外界对系统做功时，可以使系统从低温物体吸取热量传到高温物体上去，致冷机(如冰箱和空调)就是这样的装置．但是热量不能自发地从低温物体传到高温物体，选项A项错误，B项正确．一个运动的物体，克服摩擦阻力做功，最终停止；在这个过程中机械能全部转化为内能．外界条件发生变化时，内能也可以全部转化为机械能，如在等温膨胀过程中，系统吸收的热量全部转化为对外界做的功，选项C项错误，D项正确．答案：BD关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是A．第二类永动机违反能量守恒定律B．如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加C．外界对物体做功，则物体的内能一定增加D．做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能量转化或转移的观点来看这两种改变方式是有区别的

思路点拨：热力学第二定律揭示了与热现象有关的物理过程的方向性，第二类永动机虽然不违背能量守恒定律，但与热力学第二定律不相符．二、热力学第二定律的实际应用解析：第二类永动机违反热力学第二定律，并不违反能量守恒定律，故A项错．据热力学第一定律ΔU＝W＋Q知内能的变化由做功W和热传递Q两个方面共同决定，只知道做功情况或只知道传热情况无法确定内能的变化情况，故B、C项错误．做功和热传递都可改变物体内能，但做功是不同形式能的转化，而热传递是同种形式能间的转移，这两种方式是有区别的，故D项正确．答案：D

热力学第一定律说明了内能变化的决定因素和计算方法，第二定律说明了热现象的方向性，要正确理解它们的确切含义．2.关于两类永动机和热力学两个规律，下列说法正确的是(

)A．第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律B．第一类永动机不可能制成是因为违反热力学第二定律C．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能D．由热力学第二定律可知，热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的

解析：第一类永动机违反热力学第