高二物理热力学第二定律1省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖课件

新课标人教版课件系列《高中物理》选修3-31/3410.4《热力学第二定律》2/34教学目标

知识与技能1.了解热传递过程方向性。2.知道热力学第二定律两种不一样表述，以及这两种表述物理实质。3.知道什么是第二类永动机，为何第二类永动机不可能制成。过程与方法1．热力学第二定律表述方式与其它物理定律表述方式有一个显著不一样，它是用否定语句表述。2．热力学第二定律表述不只一个，对任何一类宏观自然过程进行方向说明，都能够作为热力学第二定律表述，学习本节时注意这一方法。3/34情感、态度与价值观经过学习热力学第二定律，能够使学生明白热机效率不会到达100%，我们只能想方法尽可能提升热机效率，但不能渴求到达100%。自然界发生一切过程中能量都是守恒，但不违反能量守恒定律宏观过程并都能发生。【重点、难点分析】：重点：热力学第二定律两种常见表述。

难点：1.热力学第二定律开尔文表述。2.自然界中进行包括热现象宏观过程都含有方向性。【课时安排】：1课时【教具准备】：教师：多媒体课件，一个电冰箱模型，一盆凉水，准备一个酒精灯和一个铁块，铁钳。学生：课前预习课文，在家观察自家电冰箱。4/34问题提出：

我们在初中学过，当物体温度升高时，就要吸收热量；当物体温度降低时，就要放出热量。而且热量公式Q=cm△t，这里有一个有趣问题：地球上有大量海水,它总质量约为1.4×1018t,假如这些海水温度降低0.1oC,将要放出多少焦耳热量?海水比热容为C=4.2×103J/(kg·℃)放出5.8×1023J热量，这相当于1800万个核电站一年发电量5/34热量从温度高物体自发地传给温度低物体“自发地”，指是没有任何外界影响或帮助。

有没有可能发生这么地现象，热量自发地从低温物体传给高温物体，使低温物体温度越来越低，高温物体温度越来越高。6/34电冰箱内部温度比外部低，为何致冷系统还能够不停地把冰箱内热量传给外界空气？这是因为电冰箱消耗了电能，对致冷系统做了功。一旦切断电源，电冰箱就不能把其内部热量传给外界空气了。相反，外界热量会自发地传给电冰箱，使其温度逐步升高。

某种改变有自动发生趋势，一旦发生就无需借助外力，能够自动进行，这种改变称为自发改变。

自发改变共同特征—不可逆性任何自发改变逆过程是不能自动进行。7/348/34贮藏食品大气电冰箱制冷系统热量热量电源做功9/34①热量却不能自发地从低温物体传向高温物体②要将热量从低温物体传向高温物体，必须有外界影响和帮助，就是要有外界对其做功才能完成热传导方向性：两个温度不一样物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体；要实现相反过程，必须借助外界帮助，因而产生其它影响或引发其它改变。10/34结论:热力学第二定律一个表述:热量不能自发地从低温物体传到高温物体。这是热力学第二定律克劳修斯表述。热力学第二定律克劳修斯表述实质上就是：热传递过程是不可逆。（按照热传递方向性来表述）11/34

一个在水平地面上物体，因为克服摩擦力做功，最终要停下来。在这个过程中，物体动能转化成为内能，使物体和地面温度升高。12/34？降温

我们能不能看到这么现象：一个放在水平地面上物体，靠降低温度，能够把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来．13/34思索讨论以下问题：1.前面我们学习了第一类永动机，不能制成原因是什么？（违反了能量守恒）2.热机是一个把什么能转化成什么能装置？(热机是一个把内能转化成机械能装置)3.热机效率能否到达100%？(热机效率不能到达100%)14/34以内燃机为例，气缸中气体得到燃烧时产生热量为Q1，推进活塞做工W，然后排出废气，同时把热量Q2散发到大气中，由能量守恒定律可知：Q1=W+Q2我们把热机做功W和它从热源吸收热量Q1比值叫做热机效率，用η表示η=W/Q115/34实际上热机不能把得到全部内能转化为机械能，热机必须有热源和冷凝器，热机工作时，总要向冷凝器散热，不可防止要由工作物质带走一部分热量Q2，所以有：Q1>W所以，热机效率不可能到达100%，汽车上汽油机械效率只有20%～30%，蒸汽轮机效率比较高，也只能到达60%，即使是理想热机，没有摩擦，也没有漏气等能量损失，它也不可能把吸收热量百分之百转化成机械能，总要有一部分散发到冷凝器中。热转换为功过程也是不可逆，含有方向性。16/34机械能和内能转化过程含有方向性

机械能能够全部转化成内能，但内能却不能全部转化成机械能，同时不引发其它改变。

不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功,而不产生其它影响。热力学第二定律开尔文表述（机械能与内能转化含有方向性）17/34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发其它改变热机叫做第二类永动机。第二类永动机不可能制成18/34定律两种表述热力学第二定律的两种表述克劳修斯表述：

不可能将热量从低温物体传到高温物体而不引发其它改变（即热量不会自动地从低温物体传到高温物体）。开尔文表述：

不可能从单一热源吸收热量并使它完全变为有用功而不引发其它改变。(第二类永动机是不可能制成)19/34两种表述是等价

能够从一个表述导出另一个表述，两种表述都称为热力学第二定律热力学第二定律意义

1）提醒了有大量分子参加宏观过程方向性，是独立于热力学第一定律一个主要自然规律．

2）对生活实践指导作用20/34

热力学第二定律揭示了有大量分子参加宏观过程方向性。（自然界中进行包括热现象宏观过程都含有方向性）。不论怎样表述，热力学第二定律实质在于揭示了：一切与热现象相关实际宏观过程都是不可逆。违反热力学第一定律过程都不可能发生。不违反热力学第一定律过程不一定都能够发生。自然过程是按一定方向进行。21/34热学过程方向性（实例）1、热传导方向性2、扩散现象有方向性ABAB

“气体向真空中绝热自由膨胀过程是不可逆”22/34热学过程方向性（实例）1、热传导方向性2、扩散现象有方向性3、能量转化有方向性功

热：可自动进行(如摩擦生热、焦耳试验)热

功：不可自动进行(焦耳试验中，不可能水温自动降低推进叶片而使重物升高)

··水叶片焦耳试验

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它们都不可能制成，第一类永动机构想违反了能量守恒定律；第二类永动机构想虽不违反能量守恒定律，但违反了跟热现象相联络宏观过程含有方向性自然规律。第一类永动机和第二类永动机比较24/34热力学第一定律和热力学第二定律

热力学第一定律和热力学第二定律是组成热力学知识理论基础，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，反应是物体内能改变与热量、做功定量关系；后者则是处理哪些过程能够自发地发生，哪些过程必须借助于外界条件才能进行。25/34例题分析：[例1]依据热力学第二定律，以下判断正确是A.电流能不可能全部变为内能B．在火力发电机中，燃气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]依据热力学第二定律可知，凡与热现象相关宏观过程都含有方向性，电流能可全部变为内能(由电流热效应中焦耳定律可知)，而内能不可能全部变成电流能．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．26/34例2.如图所表示文艺复兴时期意大利达·芬奇造了一个永动机装置。他设计时认为，右边重球比左边重球离轮心更远些，在两边不均衡作用下会使轮子沿箭头方向转动不息()A．这是第一类永动机B．这是第二类永动机C．它不可能成功，因为违反能转化及守恒定律D．它不可能成功，因为违反热力学第二定律AC27/34例3.以下说法正确是()A．在自然条件下，热传递过程是不可逆B．热量不可能由高温物体传递给低温物体C．气体扩散过程含有方向性D．一切形式能量转化都不含有方向性AC28/34例4.以下说法中可行是()①将地球上全部海水温度降低0.1℃，以放出大量内能供人类使用②制造一个机器，把物体与地面摩擦所产生热量全部搜集起来再全部加以使用③建造一只能够从海洋中提取热量船，把热量转化为机械能，驱动螺旋桨旋转④制造一个效率为100％热机 A.．①可行B．①④可行C．②④可行D．①②③④都不可行D29/34例5.依据热力学第二定律，可知以下说法中正确是（）A．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引发其它改变B．没有冷凝器，只有单一热源，能将从单一热源吸收热量全部用来做功，而不引发其它改变热机是可实现C．致冷系统能将冰箱里热量传给外界较高温度空气中而不引发其它改变D．不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引发其它改变AD30/34例6.关于第二类永动机，以下说法中正确是()A．它既不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律B．它既违反了热力学第一定律，也违反了热力学第二定律C．它不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律D．它只违反热力学第一定律，不违反热力学第二定律C31/34例7.依据热力学定律和分子动理论，可知以下说法中正确是（）A．我们能够利用高科技伎俩，将流散到周围环境中内能重新搜集起来加以利用而不引发其它改变B．利用浅层海水和深层海水之间温度差制造一个热机，将海水一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行C．分子间作用力总是随分子间距离增大而减小D．温度升高时，物体中每个分子运动速率都将增大B32/34例8.用两种不一样金属丝组成一个回路，触点1插在热水中，触点2插在冷水中，如图所表示，电流表指针会发生偏转，这就是温差发电现象。以下相关温差发电现象说法中，正确是（

）A．该试验符合能量转化守恒定律，但违反了热力学第二定律B．该试验中有部分内能转化为电路电能C．该试验中热水温度降低，冷水温度不变D．该试验中热水温度降低，冷水温度升高康铜丝铜丝BD33/34石器时代，是考古学家假定一个时间区段，为考古学上术语。石器时代分为旧石器时代、中石器时代与新石器时代。考古学对早期人类历史分期第一个时代，即从出现人类到青铜器出现，大约始于距今二三百万年，止于距今5000至年左右。石器时代2.5http://www.shiqi.so/石器时代2.5这一名称是英国考古学家卢伯克于1865年首先提出，这个时代在地质年代上已进入全新世。石器时代只是个时间区段概念，石器时代并不代表那个时候人类只会使用石器；据近代考古出土大量文化遗存表明，几千年前古人已经步入冶铸、稻作、制陶、纺织等文明时期。青铜、铁器为金属品，遗存几千年较少；陶器、玉器可存时间长，出土遗存较多。许人。”“是。”“这次见，出落得越发好了，难得是机伶顺意。”老太太又道。明秀在旁边笑。“你娘也跟你说过，你二姐姐在宫里，想有个伴儿。”老太太果然把话题移过来，“原来呢，你跟你二姐姐，是最亲了。”明秀低头揉着衣带。“秀儿，这么多孩子里，你是最大方明礼，奶奶也不跟你绕着了，”老太太道，“你看咱们要跟你二姐姐找个伴当，珞儿肯不愿？”明秀声如蚊蚋：“珞儿跟二姐姐感情，向来是很好。这些年也一直念着二姐姐。”“这孩子有情意。”老太太叹道，“可惜你笙妹妹病成这么……不回她自己院子，又去哪好呢？”第四十二章梅香惹人约黄昏（4)“奶奶，三哥院里倒是空着，柳少姨娘素来也疼笙妹妹，你看让笙妹妹过去可好？”明秀提议。苏三公子明词，出仕在安城，作司马。他妻子彥氏，新婚燕尔，又无子嗣，当然随他上任去。留下一个柳姓姨娘，是作丫头时就跟了苏明词，代小俩口留在苏家，给老人尽孝。明词院里没其它男人在，柳少姨娘为防物议，起居极贞静，虽在外院，其实同内院无甚差异，更难得从没跟表闹过别扭。搬到那里