2018-2019學年高中物理 第十章 熱力學定律 課時4 熱力學第二定律課件 新人教版選修3-3.ppt

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,,第十章,,熱力學定律,目標定位,,1.通過自然界中傳熱的方向性等實例，初步了解熱力學第二定律，并能用熱力學第二定律解釋第二類永動機不能制成的原因.2.能運用熱力學第二定律解釋自然界中的能量轉化、轉移以及宏觀自然過程的方向性問題.,學案4熱力學第二定律,,知識探究,,自我檢測,一、熱力學第二定律,兩個溫度不同的物體相互接觸時，熱量會自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體，結果使高溫物體的溫度升高，低溫物體的溫度降低嗎？答案不會.熱傳遞具有方向性.,問題設計,,,知識探究,1.兩種常見表述(1)克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體.(闡述的是熱傳遞的)(2)開爾文表述：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產生其他影響.(闡述的是機械能與內能轉化的),方向性,要點提煉,方向性,2.熱力學第二定律的理解(1)克勞修斯表述指明熱傳遞等熱力學宏觀現(xiàn)象的方向性，不需要借助外界提供能量的幫助，其物理本質是揭示了熱傳遞過程是(填“可逆”或“不可逆”)的.(2)開爾文表述中的“單一熱庫”指溫度恒定且均勻的熱庫.“不產生其他影響”是指惟一效果是熱量全部轉變?yōu)楣Χ饨缂跋到y(tǒng)都不發(fā)生任何變化.其物質實質揭示了熱變功過程是不可逆的.,不可逆,(3)熱力學第二定律的每一種表述都揭示了大量分子參與的過程的.進而使人們認識到自然界中一切與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程都具有，都是不可逆的.,方向性,方向性,延伸思考,熱傳導的方向性能否簡單理解為“熱量不會從低溫物體傳給高溫物體”？答案不能.,二、兩個熱力學定律的比較與應用,地球上有大量的海水，它的總質量約為1.41018t，如果這些海水的溫度降低0.1℃，將要放出5.81023J的熱量，這相當于1800萬個功率為100萬千瓦的核電站一年的發(fā)電量，這么巨大的能量，人們?yōu)槭裁床蝗ラ_發(fā)研究呢？答案這種利用海水的內能發(fā)電的過程，違背了熱力學第二定律，所以不會研究成功.,問題設計,1.兩個定律比較：熱力學第一定律是能量守恒定律在熱力學中的具體表現(xiàn)形式，在轉化的過程中，保持不變.熱力學第二定律是指在有限的時間和空間內，一切和熱現(xiàn)象有關的物理過程、化學過程具有(填“可逆性”或“不可逆性”).,總的能量,要點提煉,不可逆性,2.兩類永動機的比較：第一類永動機：不消耗任何能量，可以不斷做功(或只給予很小的能量啟動后，可以永遠運動下去).第二類永動機：將全部轉化為機械能，而不引起其他變化(或只有一個熱源，實現(xiàn)與機械能的轉化).,內能,內能,3.第一類永動機和第二類永動機都不可能制成第一類永動機的設想違反了；第二類永動機的設想不違反能量守恒定律，但違背了熱力學第二定律.,能量守恒定律,,,典例精析,一、熱力學第二定律的基本考查,例1關于熱力學第二定律，下列說法正確的是()A.熱力學第二定律是通過實驗總結出來的實驗定律B.熱力學第二定律是通過大量自然現(xiàn)象的不可逆性總結出來的經驗定律C.熱力學第二定律是物理學家從理論推導出來的結果D.熱力學第二定律沒有理論和實驗的依據(jù)，因此沒有實際意義,解析熱力學第二定律是物理學家通過對大量自然現(xiàn)象的分析，又總結了生產和生活經驗得到的結論，是一個經驗定律，它并不能通過理論和實驗來證明，但它符合客觀事實，因此是正確的.它揭示了熱現(xiàn)象宏觀過程的方向性，使人們認識到第二類永動機不可能制成，對我們認識自然和利用自然有著重要的指導意義.答案B,例2根據(jù)熱力學第二定律可知，下列說法中正確的是()A.不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化B.沒有冷凝器，只有單一的熱源，能將從單一熱源吸收的熱量全部用來做功，而不引起其他變化的熱機是可以實現(xiàn)的C.制冷系統(tǒng)將冰箱里的熱量傳給外界較高溫度的空氣中，而不引起其他變化D.不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化,解析熱力學第二定律揭示了與熱現(xiàn)象有關的物理過程的方向性，機械能和內能的轉化過程具有方向性，機械能可以全部轉化為內能，而內能要全部轉化為機械能必須借助外部的幫助，即會引起其他變化，A選項正確，B選項錯誤；熱傳遞過程也具有方向性，熱量能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，但是熱量要從低溫物體傳到高溫物體，必然要引起其他變化(外界對系統(tǒng)做功)，故C選項錯誤，D選項正確.答案AD,二、熱力學第一定律和熱力學第二定律,例3關于熱力學第一定律和熱力學第二定律，下列論述正確的是()A.熱力學第一定律指出內能可以與其他形式的能相互轉化，而熱力學第二定律則指出內能不可能完全轉化為其他形式的能，故這兩條定律是相互矛盾的B.內能可以全部轉化為其他形式的能，只是會產生其他影響，故兩條定律并不矛盾,C.兩條定律都是有關能量轉化的規(guī)律，它們不但不矛盾，而且沒有本質區(qū)別D.其實，能量守恒定律已經包含了熱力學第一定律和熱力學第二定律,解析熱力學第一定律是能量守恒在熱現(xiàn)象中的體現(xiàn)，而熱力學第二定律則指出內能和其他形式能發(fā)生轉化的方向性，兩者并不矛盾，選項A、C、D錯誤，B正確.答案B,例4第二類永動機不可能制成是因為()A.違背了能量守恒定律B.違背了熱力學第二定律C.機械能不能全部轉變?yōu)閮饶蹹.內能不可能全部轉化為機械能，而不產生其他影響,BD,,,自我檢測,1.(熱力學第二定律)下列說法中正確的是()A.一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性B.一切不違反能量守恒定律的物理過程都是可能實現(xiàn)的C.由熱力學第二定律可以判斷物理過程能否自發(fā)進行D.一切物理過程都不可能自發(fā)地進行,1,2,3,4,解析熱力學第二定律指出了熱現(xiàn)象的方向性，而同時也指出了發(fā)生這些單一方向的過程的條件——自發(fā)，這也就說明了這些過程中的一些，其逆過程在某些條件下是可以發(fā)生的，但也有的是不可能發(fā)生的.答案AC,1,2,3,4,2.(熱力學第二定律的應用)下列說法正確的是()A.熱量不能由低溫物體傳遞到高溫物體B.外界對物體做功，物體的內能必定增加C.第二類永動機不可能制成，是因為違背了能量守恒定律D.電冰箱雖然可以從低溫物體吸收熱量，但不違反熱力學第二定律,1,2,3,4,解析根據(jù)熱力學第二定律，熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳遞到高溫物體，在發(fā)生其他變化的前提下，熱量可以由低溫物體傳遞到高溫物體，例如電冰箱制冷時，壓縮機工作，消耗了電能，同時熱量由冰箱內的低溫物體傳遞到冰箱外的高溫物體，所以選項A錯誤；外界對物體做功的同時，物體可能放熱，物體的內能不一定增加，所以選項B錯誤；,1,2,3,4,第二類永動機不可能制成，并不違背能量守恒定律，但它違背了熱力學第二定律中熱機效率必小于1的表述，因此它不可能制成，所以選項C錯誤；電冰箱雖然從低溫物體吸收了熱量，但產生了其他影響，消耗了電能，選項D正確.答案D,1,2,3,4,3.(熱力學定律的應用)關于熱現(xiàn)象和熱學規(guī)律，下列說法中正確的是()A.隨著低溫技術的發(fā)展，我們可以使溫度逐漸降低，并最終達到絕對零度B.熱量是不可能從低溫物體傳遞給高溫物體的C.第二類永動機遵從能量守恒定律，故能制成D.用活塞壓縮氣缸里的空氣，對空氣做功2.0105J，同時空氣向外界放出熱量1.5105J，則空氣的內能增加了0.5105J,1,2,3,4,D,1,2,3,4,4.(熱力學定律的應用)下列說法中正確的是()A.第一類永動機不可能制成，因為它違背了能量守恒定律B.第二類永動機不可能制成，因為它違背了能量守恒定律C.熱力學第一定律和熱力學第二定律是相互獨立的D.熱力學第二定律的兩種表述是等效的,解析第一類永動機違背了能量守恒定律，第二類永動機違背了熱力學第二定律，故選項A正確，選項B錯誤；熱力學第一定律與熱力學第二定律相輔相成，互相獨立，選項C正確；熱力學第二定律的兩種表述是等效的，選項D正確.答案ACD,1,2,3,4,課堂要點小結,,