2015_2016高中物理第3章第4节热力学第二定律学案粤教版选修3_3

第四节热力学第二定律1．了解自然界中宏观过程的方向性．2．了解什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可能制成．3．了解热力学第二定律的两种不同表述，以及两种表述的物理实质．4．了解热力学第二定律的微观实质．5．了解熵是反映系统无序程度的物理量．水从高山流到河谷，不可能自己再返回高处；一滴墨水滴入一杯清水，会均匀地扩散开来，不可能再自动地凝成一滴墨水…… 这些现象说明了什么道理?提示：自然界的宏观过程不可能自动地逆向进行，要使它们逆向进行，就必须由外界对它们施加作用．一、热传导的方向性两个温度不同的物体互相接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，但不会自发地从低温物体传给高温物体．这说明：热传导过程是有方向性的．二、机械能和内能转化过程的方向性1．机械能和内能转化过程具有方向性，即机械能全部转化为内能的过程是可以自发进行的,内能全部转化为机械能的过程，是不能自发进行的，要将内能全部转化为机械能，必然会引起其他影响．2．第二类永动机（1)定义：从单一热源吸热全部用来做功,而不引起其他变化的热机．（2)第二类永动机不可能制成．原因是内能全部转化为机械能是不可能自发进行的．三、热力学第二定律的表述1．第一种表述（克劳修斯表述):热量不能自动地从低温物体传递到高温物体．或者说，不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其他变化．（按照热传导的方向性来表述）2．第二种表述(开尔文表述)：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化．(按照机械能与内能转化过程的方向性来表述)热力学第二定律的这两种表述是等价的．3．自然界中一切与热现象有关的自然过程都具有方向性．四、热力学第二定律的微观实质1．做功总是与分子群体的有序运动联系在一起，内能是和分子的无序运动联系在一起的．机械能转化为内能的过程，从微观上来说，是大量分子的有序运动朝无序运动的方向转换的过程;其相反方向的过程是大量分子从无序运动朝有序运动方向转换的过程．2．热传导过程是使物体内部分子的热运动由比较有序的状态向无序的状态转化的过程．3．热力学第二定律的微观实质是：与热现象有关的自发的宏观过程，总是朝着分子热运动状态无序性增加的方向进行的．五、熵意义：描述物体的无序程度，物体内部分子热运动无序程度越高，物体的熵就越大．一、热力学第二定律及其微观解释1．在热力学第二定律的表述中,“自动”“不引起其他变化”的含义“自动"指明了热传递等力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助．“不引起其他变化”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响．如吸热、放热、做功等．2．热力学第二定律的实质热力学第二定律的两种表述，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，总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行．看一种热机设计方案是否可行,不仅要看是否遵守能量守恒定律，还要看是否满足热力学第二定律．三、热力学第二定律与热力学第一定律有何关系？1．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．告诫人们：第一类永动机不可能制成．热力学第一定律只有一种表述形式．2．热力学第二定律揭示了有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．告诫人们:第二类永动机不可能制成．热力学第二定律有多种表述形式．3．两定律的关系: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，而第二定律指出了能量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．四、熵的概念1．熵是反映系统无序程度的物理量,正如温度反映物体内分子平均动能大小一样．系统越混乱，无序程度越大，就称这个系统的熵越大．2．系统自发变化时，总是向着无序程度增加的方向发展，至少无序程度不会减少．也就是说，系统自发变化时，总是从热力学概率小的状态向热力学概率大的状态进行．从熵的意义上说，系统自发变化时总是向着熵增加的方向发展，不会使熵减少．类型一 热力学第二定律的理解和应用【例题1】 下列说法中正确的是( )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:本题考查热力学第二定律．由热力学第二定律可知选项C 错误．可以从单一热源吸收热量全部变成功，但必定会引起其他变化，选项D 正确．机械能可通过克服摩擦全部转化为内能，选项A 错误．第二类永动机没有违背能量守恒定律,而是违反了热力学第二定律,因而不能制成，选项B 错误．答案：D题后反思:本题易错选C 。

热力学第二定律教学设计——选修3-3 第三章第四节【教材分析】一、本节的热力学第二定律，解决热力学过程进行的方向性，是整个热力学知识的理论基础，要使学生了解此定律与热力学第一定律的区别与联系二、对于热力学第二定律，教材先从学生生活中比较熟悉的热传导过程的方向性和机械能和内能转化的方向性入手，以一定的感性认识为基础，再通过逻辑分析，研究与热现象有关的过程的方向性问题。

三、对第二类永动机不可能制成做分析，并区别于第一类永动机四、教材介绍了热力学第二定律的两种表述，要注意说明这两种不同表述的只是表述的角度不同，但物理实质是等效的。

五、本教材为了降低学生理解的难度，也换了一个角度，从微观角度解释热力学第二定律，即无序系性增加，并由此引入并了解熵的概念。

【设计思想】一、从身边的生活现象的实例导入，并借助生动的图片与动画，积极创设情景，尽量使问题简单化，开展讨论与交流，让学生从自己的学习体验和感悟中获得知识。

二、热力学第二定律不象以往的实验定律可以推导和验证，是在大量实验事实的基础上总结出来，内容的表述比较抽象和难以理解，教师要引导学生对关键词的作深刻地理解，要引导学生多运用实例来辅助理解。

三、通过及时的反馈训练检验学生学习效果并设计合理的课后练习【教学目标】一、知识与技能：1.了解热传递过程的方向性，机械能和内能转化的方向性2.知道热力学第二定律的两种不同的表述，以及这两种表述的物理实质。

3.知道什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可能制成。

4.知道热力学第二定律的微观解释5.知道熵是描述物体无序程度的物理量二、过程与方法：1.从大量生活生动实例入手，分析各种热学现象的过程，归纳出现象背后的普遍规律──热力学第二定律2.通过对热力学第二定律两种经典表述的等效，以及从宏观、微观两个角度理解热力学第二定律，学会多角度、多方位考虑问题三、情感、态度与价值观：1.通过学习热力学第二定律，使我们知道自然界一切现象都是由规律可循的，违背自然定律做研究是不可能成功的（热机的效率不会达到100%，第二类永动机不可能做成）2.自然界发生的一切过程中的能量都是守恒的，但不违背能量守恒定律的宏观过程并不都能发生。

1．热力学第二定律使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程() A．都具有方向性B．只是部分具有方向性C．没有方向性D．无法确定【解析】自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性．【答案】 A2．空调制冷，把热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外，在此过程中()A．既遵守热力学第二定律，又遵守能量守恒定律B．遵守热力学第二定律，而不遵守能量守恒定律C．遵守能量守恒定律，而不遵守热力学第二定律D．既不遵守热力学第二定律，又不遵守能量守恒定律【解析】空调制冷时，把热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外，要消耗电能即引起了其他变化，所以整个过程既遵守热力学第二定律，又遵守能量守恒定律．故正确答案为A.【答案】 A3．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【解析】第二类永动机违反热力学第二定律，并不是违反能量守恒定律，故A错．根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W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热传递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】 D4．地球上有很多的海水，它的总质量约为1.4×1018吨，如果这些海水的温度降低0.1 ℃，将要放出5.8×1023焦耳的热量，有人曾设想利用海水放出的热量使它完全变成机械能来解决能源危机，但这种机器是不能制成的，其原因是()A．内能不能转化成机械能B．内能转化成机械能不满足热力学第一定律C．只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能的机器不满足热力学第二定律D．上述三种原因都不正确【解析】不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化，故只有C项叙述正确．【答案】 C5．下列过程中，可能发生的是()A．某工作物质从高温热库吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响B．打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发溢进去，恢复原状C．利用其他手段，使低温物体的温度更低，高温物体的温度更高D．将两瓶不同液体自发混合，然后它们又自发地各自分开【解析】根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传递给高温物体，而不引起其他变化，但通过一些物理手段是可以实现的，故C项正确；内能转化为机械能不可能自发地进行，故A项错；气体膨胀具有方向性，故B 项错；扩散现象也有方向性，D项错．【答案】 C。

粤教版高三物理选修3《热力学第二定律》说课稿一、教材分析《热力学第二定律》是高中物理选修3的一章内容，属于粤教版高中物理选修教材的一部分。

本章主要介绍热力学第二定律的概念和表述、数量关系以及应用等内容，为学生进一步理解热力学的基本原理和应用提供了基础。

本章内容具体包括热力学第二定律的概念、卡诺循环、卡诺热机的效率和热力学不可逆过程等内容。

通过学习本章，学生将深入理解热力学第二定律的意义和应用，掌握相关运算方法和数值计算技巧，培养学生的物理思维和解题能力。

二、教学目标本节课的教学目标主要有三个方面：1.理解热力学第二定律的概念和表述，明确宏观系统的热力学性质和微观粒子的无序性之间的关系；2.掌握卡诺循环和卡诺热机效率的计算方法，了解热力学过程中能量转化的限制；3.能够应用热力学第二定律的原理，分析和解决与热力学相关的实际问题。

三、教学重点和难点本节课的教学重点和难点主要集中在以下几个方面：1.热力学第二定律的概念和表述：需要帮助学生理解“热量不能自动从低温物体传到高温物体”这一基本原理，并与微观粒子的无序性联系起来。

2.卡诺循环和卡诺热机效率的计算：需要引导学生掌握卡诺循环的计算方法，理解热力学过程中能量转化的限制，以及计算热机效率的公式和计算步骤。

3.热力学第二定律的应用：通过实际问题的讨论和解决，帮助学生应用热力学第二定律原理，思考和分析与热力学相关的实际问题，培养学生的问题解决能力。

四、教学内容与方法1. 理论授课针对热力学第二定律的概念和表述，首先通过引入实际生活中的例子，如冷却水杯和汽车发动机等，引发学生的兴趣和思考。

然后详细介绍温度、热量和熵的概念，并对宏观系统和微观粒子的无序性之间的关系进行解释。

同时，利用图示和实验现象对热力学第二定律进行直观展示和说明，帮助学生更好地理解。

2. 计算实例演示针对卡诺循环和卡诺热机效率的计算，通过具体计算实例的演示，引导学生掌握计算方法和步骤。

从理论上讲解卡诺循环的原理和流程，然后介绍计算卡诺热机效率的公式，结合具体实例进行演示计算过程。

- 让每一个人同等地提高自我第三章热力学基础第四节热力学第二定律1．经过自然界中客观过程的方向性，认识热力学第二定律．2．认识热力学第二定律的两种不一样表述，以及两种表述的物理本质．3．认识什么是第二类永动机，知道为何它不可以制成．4．认识热力学第二定律的微观本质．5．认识熵是反应系统无序程度的物理量．1．自然界发生的过程必定恪守热力学第必定律，但恪守热力学第必定律的过程不必定能发生，由于它不可以说明自然界过程进行的方向，热力学第二定律就是反应自然界过程进行方向和条件的定律．2．热传导过程中，热量会自觉地从高温物体传达给低温物体，但人们素来没有发现热量自觉地从低温物体传给高温物体，这说明热传导过程拥有方向性，要想使热量从低温物体传给高温物体，一定借助外界的作用．3．机械能和内能的转变过程拥有方向性，机械能转变为内能是能够自觉进行的，而相反过程不可以自觉进行，要将内能所有转变为机械能，必定会惹起其余影响．4．第二类永动机不行能制成，它是指从单调热源吸热所有用来对外做功又不惹起其余变化，把获得的内能所有转变为机械能，效率达到100%的热机．5．热力学第二定律常有的有两种表述，克劳修斯的表述是依据热传导的方向性表述的，开尔文的表述是依据机械能与内能转变过程的方向性表述的，两种表述是等价的．6．从微观看，热力学第二定律表示：与热现象相关的自觉的宏观过程，老是朝着分子热运动状态无序性增添的方向，即熵增大的方向进行的．- 让每一个人同等地提高自我1．( 多项选择 ) 对于热传导的方向性，以下说法正确的选项是(AC)A．热量能自觉地由高温物体传给低温物体B．热量能自觉地由低温物体传给高温物体C．在必定条件下，热量也能够从低温物体传给高温物体D．热量不行能从低温物体传给高温物体分析：在有外力做功的状况下，热量能够从低温物体传给高温物体，但热量只好自觉地从高温物体传给低温物体．2．( 多项选择 ) 以下说法中正确的选项是(AC)A．全部波及热现象的宏观过程都拥有方向性B．全部不违犯能量守恒与转变定律的物理过程都是可能实现的C．由热力学第二定律能够判断物理过程可否自觉进行D．全部物理过程都不行能自觉地进行分析：能量转移和转变的过程都是拥有方向性的，A对．第二类永动机不违反能量守恒定律，可是不可以实现，B错．在热传达的过程中，能量能够自觉地从高温物体传到低温物体，但其逆过程不行能自觉地进行，C对、 D错．3．以下说法正确的选项是( C)A．热力学第二定律否定了以特别方式利用能量的可能性B．电流流过导体转变为内能，反过来，可将内能采集起来，再转变为同样大小的电流C．能够做成一种热机，由热源汲取必定的热量而对外做功D．冰能够融化成水，水也能够结成冰，这个现象违反了热力学第二定律分析：热力学第二定律说了然全部与热现象相关的宏观过程都是有方向性的，但并没有否定以特别方式利用能量的可能性，故 A错；功和内能的转变拥有方向性，其逆过程是不行能自觉实现的，故 B错；冰融化成水，水结成冰，陪伴着能量的转移，不是自觉进行的，没有违反热力学第二定律．4．依据热力学第二定律，以下判断不正确的选项是(A)A．电流的能不行能所有变为内能B．在火力发电机中，燃气的内能不行能所有变为电能C．热机中，燃气内能不行能所有变为机械能D．在热传导中，热量不行能自觉地从低温物体传达给高温物体分析：依据热力学第二定律可知，凡与热现象相关的宏观过程都拥有方向性，电流的能可所有变为内能 ( 由焦耳定律可知 ) ，而内能不行能所有变为电流的能，而不产生其余影响．机械能可所有变为内能，而内能不行能所有变为机械能．在热传导中，热量只好自觉地从高温物体传达给低温物体，而不可以自觉地从低温物体传达给高温物体．5．( 多项选择 ) 对于制冷体制冷过程的说法中，正确的选项是(BD)A．此过程违犯了热力学第二定律B．此过程没有违犯热力学第二定律C．此过程违犯了能量守恒定律D．此过程没有违犯能量守恒定律分析：制冷机能够从低温物体汲取热量传给高温物体，但一定耗费电能．热力学第二定律其实不否定热量可从低温物体传给高温物体，重点是“不产生其余影响”，A错误、 B正确．任何物理过程都不违犯能量守恒定律，C错误、 D正确．6．( 多项选择 ) 以下说法正确的选项是(BD)A．第二类永动机和第一类永动机同样，都违反了能量守恒定律B．第二类永动机违反了能量转变的方向性C．自然界中的能量是守恒的，因此不用节俭能源D．自然界中的能量只管是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要节俭能源分析：第一类永动机违反了能量守恒定律；第二类永动机违反了能量转变的方向性，故B、D选项正确．7．( 多项选择 ) 以下对于熵的说法中正确的选项是(AC)A．熵是热力学中的一个状态量B．熵是热力学中的一个过程量C．熵值越大，无序程度越大D．熵值越小，无序程度越大分析：熵值越大，无序程度越大，而熵是状态量．8．对于热力学定律和分子动理论，以下说法中正确的选项是(B)A．我们能够利用高科技手段，将流散到四周环境中的内能从头采集起来加以利用而不惹起其余变化B．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转变为机械能，这在原理上是可行的C．在分子力作用范围内，分子力老是随分子间距离的增大而减小D．温度高升时，物体中每个分子的运动速率都将增大分析：由热力学第二定律可知， A错误、 B正确；由分子间作使劲与分子间距的关系可知， C项错误；温度高升时，物体中分子均匀动能增大，但其实不是每个分子的动能都增大，即其实不是每个分子的运动速率都增大，故D项错误．9．( 多项选择 ) 如图为电冰箱的工作原理表示图．压缩机工作时，逼迫制冷剂在冰箱内外的管道中不停循环．在蒸发器中制冷剂汽化汲取箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外．以下说法正确的选项是( BC)A．热量能够自觉地从冰箱内传到冰箱外B．电冰箱的制冷系统能够不停地把冰箱内的热量传到外界，是由于其耗费了电能C．电冰箱的工作原理不违犯热力学第必定律D．电冰箱的工作原理违犯热力学第必定律分析：热力学第必定律是热现象中内能与其余形式能的转变规律，是能量守恒定律的详细表现，合用于所有的热现象，故C正确、 D错误；依据热力学第二定律，热量不可以自觉地从低温物体传到高温物体，一定借助于其余系统做功，A错误、 B正确，应选B、C.10．对于空调机，以下说法不正确的选项是(D)A．制冷空调机工作时，热量从低温物体传到高温物体B．制暖空调机工作时，热量从高温物体传到低温物体C．冷暖空调机工作时，热量既能够从低温物体传到高温物体，也能够从高温物体传到低温物体D．冷暖空调机工作时，热量只好从低温物体传到高温物体分析：空调机工作时，热量能够从低温物体传到高温物体，由于这里有外界做功．。

热力学第二定律【教材分析】本节介绍热力学第二定律，该定律与热力学第一定律是构成热力学知识的理论基础，热力学第一定律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，热力学第二定律解决哪些过程可以发生，教学时要注意讲清二者的关系。

对于热力学第二定律，教材先从学生比较熟悉的热传导过程的方向性入手，研究与分子热运动有关的过程的方向性问题，以期引起学生思维的深化，也作为学习热力学第二定律的基础。

教材介绍了热力学第二定律的两种表述：一种是按照热传导过程的方向性表示，另一种是按照机械能与内能转化过程的方向性表述，这两种表述都表明：自然界中一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的，教学时，要注意说明这两种不同表述的内在联系，讲清这两种表述的物理实质。

第二类永动机是指设想中的效率达到100%的热机，由于在自然界中把热转化为功时，不可避免地把一部分热传递给低温的环境，所以第二类永动机不可能制成。

【设计思想】1.从实际问题导入，从简单的实验开始，尽可能引导学生联系自己熟悉的，身边的生活现象的实例，在教学内容上使物理贴近学生生活、联系社会实际，体现《标准》倡导的“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念。

2.积极创设情景，开展师生、生生间的对话交流，开展小组合作讨论学习，使教学过程能够确立学生在教学活动中的中心地位，让学生从自己的学习体验和感悟中获得知识，向学生学习活动要效益，体现以学生为中心的原则。

3.热力学第二定律不象以往的实验定律可以推导和验证，是在大量实验事实的基础上总结出来，内容的表述比较抽象和难以理解，教师要引导学生对关键词的作深刻地理解，要引导学生多运用实例来辅助理解。

4.夯实知识基础，灵活运用技能是三维教学目标中第一要素，本节课除了使用教材中“问题与练习”外，还设计了四道练习题，在教学过程中结合学生的学习状况灵活使用，帮助学生更好理解定律。

《课后思考题》有助于学生更深刻地理解定律。

热力学第二定律【教材分析】本节介绍热力学第二定律，该定律与热力学第一定律是构成热力学知识的理论基础，热力学第一定律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，热力学第二定律解决哪些过程可以发生，教学时要注意讲清二者的关系。

对于热力学第二定律，教材先从学生比较熟悉的热传导过程的方向性入手，研究与分子热运动有关的过程的方向性问题，以期引起学生思维的深化，也作为学习热力学第二定律的基础。

教材介绍了热力学第二定律的两种表述：一种是按照热传导过程的方向性表示，另一种是按照机械能与内能转化过程的方向性表述，这两种表述都表明：自然界中一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的，教学时，要注意说明这两种不同表述的内在联系，讲清这两种表述的物理实质。

第二类永动机是指设想中的效率达到100%的热机，由于在自然界中把热转化为功时，不可避免地把一部分热传递给低温的环境，所以第二类永动机不可能制成。

【设计思想】1.从实际问题导入，从简单的实验开始，尽可能引导学生联系自己熟悉的，身边的生活现象的实例，在教学内容上使物理贴近学生生活、联系社会实际，体现《标准》倡导的“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念。

2.积极创设情景，开展师生、生生间的对话交流，开展小组合作讨论学习，使教学过程能够确立学生在教学活动中的中心地位，让学生从自己的学习体验和感悟中获得知识，向学生学习活动要效益，体现以学生为中心的原则。

3.热力学第二定律不象以往的实验定律可以推导和验证，是在大量实验事实的基础上总结出来，内容的表述比较抽象和难以理解，教师要引导学生对关键词的作深刻地理解，要引导学生多运用实例来辅助理解。

4.夯实知识基础，灵活运用技能是三维教学目标中第一要素，本节课除了使用教材中“问题与练习”外，还设计了四道练习题，在教学过程中结合学生的学习状况灵活使用，帮助学生更好理解定律。

《课后思考题》有助于学生更深刻地理解定律。

第四节热力学第二定律[目标定位] 1.通过自然界中传热的方向性等实例，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成的原因.2.能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移以及宏观自然过程的方向性问题.3.了解熵的概念及熵增加原理，并能解释生活中的有关现象．一、热力学第二定律[导学探究] 两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从低温物体传给高温物体，结果使高温物体的温度升高，低温物体的温度降低吗？答案不会．热传导具有方向性．[知识梳理]1．两种常见表述(1)克劳修斯表述：热量不能自动地从低温物体传递到高温物体．(阐述的是热传导的方向性)(2)开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量，并把它全部用来做功，而不引起其他变化．(阐述的是机械能与内能转化的方向性)2．热力学第二定律的理解(1)克劳修斯表述指明热传导等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助，其物理本质是揭示了热传导过程是不可逆(填“可逆”或“不可逆”)的．(2)开尔文表述中的“单一热源”指温度恒定且均匀的热库．“不引起其他变化”是指惟一效果是热量全部转变为功而外界及系统都不发生任何变化．其物理实质揭示了机械能转化为内能的过程是不可逆的．(3)热力学第二定律的每一种表述都揭示了大量分子参与的过程的方向性．进而使人们认识到自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，都是不可逆的．二、两个热力学定律的比较与应用[导学探究] 地球上有大量的海水，它的总质量约为1.4×1018t，如果这些海水的温度降低0.1 ℃，将要放出5.8×1023 J的热量，这相当于1 800万个功率为100万千瓦的核电站一年的发电量，这么巨大的能量，人们为什么不去开发研究呢？答案这种利用海水的内能发电的过程，违背了热力学第二定律，所以不会研究成功．[知识梳理]1．两个定律比较：热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的具体表现形式，在转化的过程中，总的能量保持不变．热力学第二定律是指在有限的时间和空间内，一切和热现象有关的物理过程、化学过程具有不可逆性(填“可逆性”或“不可逆性”)．2．两类永动机的比较：第一类永动机：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)．第二类永动机：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，实现内能全部转化为机械能)．3．第一类永动机和第二类永动机都不可能制成第一类永动机的设想违反了能量守恒定律；第二类永动机的设想不违反能量守恒定律，但违背了热力学第二定律．三、热力学第二定律的微观实质1．对机械能和内能的转化过程的微观解释在通过做功使系统内能增加的过程中，自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程，但其逆过程却不能自发地进行，即不可能由大量分子无序运动自发地转变为有序的运动．2．对热传导过程的微观解释从微观上看，热传导的过程是使物体内部分子的热运动由比较有序的状态向无序的状态转化的过程，其逆过程不能自发地进行．3．热力学第二定律的微观实质与热现象有关的自发的宏观过程，总是朝着分子热运动状态无序性增加的方向进行的．四、熵增加原理1．熵：描述物体无序程度的物理量．2．熵增加原理：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少(填“增加”或“减少”)．这就是熵增加原理，也是热力学第二定律的另一种表述.一、热力学第二定律的基本考查例1(多选)根据热力学第二定律可知，下列说法中正确的是( )A．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化B．没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机是可以实现的C．制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气，而不引起其他变化D．不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化答案AD解析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，机械能和内能的转化过程具有方向性，机械能可以全部转化为内能，而内能要转化为机械能必须借助外部的帮助，即会引起其他变化，A选项正确，B选项错误；热传递过程也具有方向性，热量能自发地从高温物体传给低温物体，但是热量要从低温物体传到高温物体，必然要引起其他变化(外界对系统做功)，故C选项错误，D选项正确．二、两个热力学定律的比较、应用例2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转化的规律，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答案 B解析热力学第一定律是能量守恒在热现象中的体现，而热力学第二定律则指出内能和其他形式能发生转化的方向性，两者并不矛盾，选项A、C、D错误，B正确．例3(多选)第二类永动机不可能制成是因为( )A．违背了能量守恒定律B．违背了热力学第二定律C．机械能不能全部转变为内能D．内能不可能全部转化为机械能，而不产生其他影响答案BD三、热力学第二定律的微观意义和熵增加原理例4下列关于热力学第二定律微观意义的说法正确的是( )A．从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律B．一切自然过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行C．有的自然过程沿着分子热运动无序性增大的方向进行，有的自然过程沿着分子热运动无序性减小的方向进行D．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵会减小答案 A解析热力学第二定律是一个统计规律，A对；从热力学第二定律的微观本质看，一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动无序程度增大的方向进行，B、C错；任何自然过程总是朝着无序程度增大的方向进行，也就是熵增加的方向进行，故D错．所以选A.1．(热力学第二定律)(多选)下列说法中正确的是( )A．一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性B．一切不违反能量守恒定律的物理过程都是可能实现的C．由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行D．一切物理过程都不可能自发地进行答案AC解析热力学第二定律指出了热现象的方向性，而同时也指出了发生这些单一方向的过程的条件——自发．2．(热力学定律的应用)下列说法中错误．．的是( )A．第一类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律B．第二类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律C．热力学第一定律和热力学第二定律是相互独立的D．热力学第二定律的两种表述是等效的答案 B解析第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了热力学第二定律，故选项A 正确，选项B错误；热力学第一定律与热力学第二定律相辅相成，互相独立，选项C正确；热力学第二定律的两种表述是等效的，选项D正确．故选B项．3．(热力学第二定律的微观意义)(多选)关于热力学第二定律的微观意义，下列说法正确的是( )A．大量分子无规则的热运动能够自动转变为有序运动B．热传递的自然过程是大量分子从无序运动状态向有序运动状态转化的过程C．热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程D．一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行答案CD解析分子热运动是大量分子的无规则运动，系统的一个宏观状态包含着大量的微观状态，这是一个无序的运动，根据熵增加原理，热运动的结果只能使分子热运动更加无序，而不是变得有序．热传递的自然过程从微观上讲就是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程．4．(熵)下列关于熵的说法中错误的是( )A．熵是系统内分子运动无序性的量度B．在自然过程中一个孤立系统的熵总是增加或不变的C．热力学第二定律也叫做熵减小原理D．熵值越大代表着越无序答案 C解析一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，这就是热力学第二定律的微观意义．系统的热力学过程就是大量分子向无序程度大的状态变化的过程．自然过程的方向性可以表述为：在任何自然过程中，一个孤立系统的熵值不会减小，因此热力学第二定律又称为熵增加原理．因此A、B、D说法正确，C说法错误．题组一热力学第二定律的基本考查1．(多选)下列哪个过程具有方向性( )A．热传导过程B．机械能向内能的转化过程C．气体的扩散过程D．气体向真空中的膨胀答案ABCD解析这四个过程都是与热现象有关的宏观过程，根据热力学第二定律可知，它们都是不可逆的，具有方向性．2．(多选)关于热机的效率，下列说法正确的是( )A．有可能达到80% B．有可能达到100%C．有可能超过80% D．有可能超过100%答案 AC解析 由热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸热并把它全部用来做功，而不产生其他影响，所以热机的效率永远也达不到100%.3．下列过程中可能发生的是( )A ．某种物质从高温热源吸收20 kJ 的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响B ．打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发跑进去，恢复原状C ．利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高D ．将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开答案 C解析 根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传递给高温物体，而不引起其他的影响，但通过一些物理手段是可以实现的，故C 项正确；要使内能全部转化为机械能必定要引起其他变化，故A 项错；气体膨胀具有方向性，故B 项错；扩散现象也有方向性，故D 项错．4．下列说法中正确的是( )A ．功可以完全转化为热量，而热量不可以完全转化为功B ．热机必须具有两个热库，才能实现热功转化C ．热机的效率不可能大于1，但可能等于1D ．热机的效率必定小于1答案 D解析 本题要求全面领会开尔文表述的含义，同时注意语言逻辑性．开尔文表述没有排除热量可以完全转化为功，但必然要产生其他影响，比如气体等温膨胀过程，气体内能完全转化为功，但气体体积增大了，A 错误；开尔文表述指出，热机不可能只有单一热源，但未必就是两个热库，可以具有两个以上热库，B 错误；由η＝Q 1－Q 2Q 1可知，热机效率必定小于1，故C 错误，D 正确．5．(多选)用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如图1所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象．关于这一现象，正确的说法是( )图1A ．这一实验过程不违反热力学第二定律B．在实验过程中，热水一定降温、冷水一定升温C．在实验过程中，热水内能全部转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能D．在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，电能则全部转化成冷水的内能答案AB解析温差发电现象中产生了电能是因为热水中的内能减少，一部分转化为电能，一部分传递给冷水，转化效率低于100%，不违反热力学第二定律，热水温度降低，冷水温度升高，故选项A、B正确，C、D错误．题组二两个热力学定律的比较、应用6．(多选)根据热力学定律，下列说法中正确的是 ( )A．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B．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量C．科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机D．压缩气体总能使气体的温度升高答案AB解析热力学第二定律的表述之一是热量不能自发地从低温物体传到高温物体，即自发热传递具有方向性，选项A中热量并非自发地从低温物体传到高温物体，选项A正确；空调机制冷过程中一方面从室内吸收热量，另一方面所消耗电能中的一部分又变为热量散失在室外，使排放到室外的热量多于从室内吸收的热量，选项B正确；由热力学第二定律的表述“不可能从单一热源吸收热量，并把它全部用来做功，而不引起其它变化”可知选项C错误；内能的变化决定于做功和热传递两个方面，压缩气体的同时向外界放热，气体的温度可能不变，也可能降低，选项D错误．7．下列有关能量转化的说法中正确的是( )A．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其他影响B．只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能C．满足能量守恒定律的物理过程都能自发地进行D．外界对物体做功，物体的内能必然增加答案 A解析由热力学第二定律的开尔文表述可知A对；热机效率总低于100%，B错；满足能量守恒定律的过程未必能自发进行，任何过程一定遵循热力学第二定律，C错；由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，W>0，ΔU不一定大于0，即内能不一定增加，D错．8．下列说法正确的是( )图2A．对物体做功不可能使物体的温度升高B．一个由不导热的材料做成的容器，被不导热的隔板分成甲、乙两室．甲室中装有一定质量的温度为T的气体，乙室为真空，如图2所示．提起隔板，让甲室中的气体进入乙室．若甲室中气体的内能只与温度有关，则提起隔板后当气体重新达到平衡时，其温度仍为TC．空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作是不遵守热力学第二定律的D．从单一热源吸收热量使之全部变成有用的机械能是不可能的答案 B解析对物体做功可使物体的内能增加，温度升高，如用打气筒打气时筒壁变热，A错误；提起隔板后，气体向真空自由膨胀，不对外做功，W＝0，且Q＝0，则内能不变，温度不变，仍为T，B正确；在一定条件下，热量可以由低温物体传到高温物体，但引起了其他变化，所以制冷机的工作遵守热力学第二定律，C错；从单一热源吸热，并使之全部变成有用功是可能的，只是会引起其他变化，D错误．9．(多选)图3为电冰箱的工作原理示意图．压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环．在蒸发器中制冷剂汽化，吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外．下列说法正确的是( )图3A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C．电冰箱的工作原理不违背热力学第一定律D．电冰箱的工作原理违背热力学第一定律答案BC解析热力学第一定律适用于所有的热学过程，选项C正确，选项D错误；热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，要想使热量从低温物体传递到高温物体必须借助于其他系统做功，选项A错误，选项B正确．题组三热力学第二定律的微观实质和熵增加原理10．(多选)关于熵，下列说法中正确的是( )A．熵值越大，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高B．熵值越小，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高C．熵值越大，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序D．熵值越小，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序答案AD11．(多选)对于孤立体系中发生的实际过程，下列说法中正确的是( )A．系统的总熵只能增大，不可能减小B．系统的总熵可能增大，可能不变，还可能减小C．系统逐渐从比较有序的状态向更无序的状态发展D．系统逐渐从比较无序的状态向更加有序的状态发展答案AC解析在孤立体系中发生的实际过程，其系统的总熵是增加的，它不可能减小，故选项A正确，B错误．根据熵增加原理，该系统只能是从比较有序的状态向更无序的状态发展，故选项C正确，D错误．12．下列关于熵的观点中错误．．的是( )A．熵越大，系统的无序度越大B．对于一个不可逆的绝热过程，其熵增大C．气体向真空扩散时，熵值减小D．自然过程中熵总是增加的答案 C解析熵是系统内分子热运动无序性的量度，熵越大，其无序度越大，A正确．不可逆的绝热过程，其宏观态对应的微观态数目增大，其熵会增加，不会减小，B正确．气体向真空中扩散时，无序度增大，熵值增大，C错误．。