高中物理第十章热力学定律4热力学第二定律课件新人教版选修33

雨衣专享

雨衣专享 第4节热力学第二定律

1.克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。

2．开尔文表述：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。

3．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，即η＝WQ，W

4．第二类永动机不可能制成。

一、自然过程的方向性

1．热传导具有方向性：两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，而低温物体不可能自发地将热量传给高温物体，要实现低温物体向高温物体传递热量，必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化。

2．气体的扩散现象具有方向性：两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，决不会自发地分开而成为两种不同的气体。

3．机械能和内能的转化过程具有方向性：物体在水平面上运动，因摩擦而逐渐停止下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，在地面上重新运动起来。

4．气体向真空膨胀具有方向性：气体可自发地向真空容器膨胀，但绝不可能出现气体自发地从容器中流出，容器变为真空。

5．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。

6．热力学第二定律：反映宏观自然过程的方向性的定律。

二、热力学第二定律的两种表述

1．克劳修斯表述

热量不能自发地从低温物体传到高温物体，这就是热力学第二定律的克劳修斯表述，阐述的是热传递的方向性。

2．开尔文表述

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。(即机械能与内能转化具有方向性)

3．对热力学第二定律的理解 雨衣专享

雨衣专享 热力学第二定律的两种表述是等价的，也可以表述为：气体向真空的自由膨胀是不可逆的。

4．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的原因：虽然第二类永动机不违反能量守恒定律，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。

第 1 页 共 1 页 高中物理 10.4《热力学第二定律》复习学案

新人教版选修

10、4《热力学第二定律》复习学案 新人教版选修3-3学习内容学习目标：

1、了解热力学第二定律的两种表述方法，以及这两种表述的物理实质

2、用热力学第二定律解释为什么第二类永动机不可以制成。

3、知道熵的概念，知道熵是反映系统无序程度的物理量。知道任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少

4、了解热力学第二定律的微观意义

5、利用熵增加原理认识自然界中能量转化的方向性。教学重点：热力学第二定律及所反映出的热现象的宏观过程的方向性。教学难点：热力学第二定律中所描述的 "不发生其他变化"学习指导即时感悟

【回顾﹒预习】

1、热力学第一定律的内容 数学表达式

2、能量守恒定律

3、热力学第二定律的两种表述：（1）克劳修斯表述 （2）开尔文表述

第 1 页 共 1 页 4、热力学第二定律的微观意义一切自发过程总是沿着分子热运动的 增大的方向进行。

5、熵增加原理：

【自主 合作 探究】

探究

一、内能的转移内能转移实质就是热传递。举例：1 冰箱中的冰激凌在停电时的融化过程，引导学生分析融化的原因。

2 冰箱里的冰激凌在冰箱正常工作时并没有融化。思考热量只能从高温物体传递给低温物体这种说法是否妥当。如果不妥当应该怎样说。热力学第二定律克劳修斯表述：不可能使热量从低温物体传递到高温物体而 。（内能转移过程的方向性）探究

二、内能和机械能之间的转化第二类永动机：能从单一热源吸收热量 而不引起其他变化的机械。为什么第二类永动机是不可能制成的？

开尔文表述：不可能 ，而不产生其他变化。即:第二类永动机是不可能制成的。探究三

1、举例说明什么是有序和无序。

2、简述什么是宏观态和微观态。

3、阅读教材p64总结热力学第二定律的微观意义

4、写出熵与微观态数目的定量关系

5、写出熵增加原理 探究

四、怎样才能减少因能源使用而带来的环境影响呢?

用心 爱心 专心 10.4 热力学第二定律

【教学目的】

1、了解某些热学过程的方向性 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表述，理解热力学第二定律的物理实质 4、知道什么是能量耗散 5、知道什么是热力学第三定律

【教学重点】

1、热力学第二定律的实质，定律的两种不同表述

2、知道什么是第二类永动机，以及它不能制成的原因 【教学难点】

热力学第二定律的物理实质

【教具】

扩散装置

【教学过程】

○、引入

学生答问：1、热力学第一定律的形式若何，符号法则怎样？

2、什么是第一类永动机？

热力学第一定律和能量守恒定律具有相同的实质，表征的是能量转移或转化过程中总量不变。既然能量只是在不停地转移或转化，而不会消失，我们为什么还在面临能源危机，还在不停地呼吁节约能源呢？我们今天来探讨一下这个问题——

一、某些热学过程的方向性

人们认识问题，总是先有素材，再有思索，然后才有理论的总结与上升。我们先看这样的事实：

根据初中学过的物理常识，我们知道热传导会在两个有温差的物体间产生，会自发的从高温物体传至低温物体，那么，热传导会不会从低温物体传至高温物体呢？不会。我们把这种现象称之为——

热传导的方向性

在看另一个事实：表述教材P85图11-12的物理情形…（人们也做过理论上的预测：扩散既然是分子无规则运动引起，那么，原来A容器中的气体分子恰好全部回到A容器是可能的，只是这种几率非常非常小，以至于在现实中还从来没有发生过）这说明——

扩散现象有方向性

事实三：有初速度的物体，在水平面上运动，总要停下来，因为摩擦生热，机械能转化成了内能；但是，由于内能的增量一部分转移到物体和地面，另一部分转移到了空中（通常称之为耗散），我们要把这部分内能收集起来，然后通过某种机器或装置让它转化成物体重新运动的机械能，这可能吗？答案必然是否定的。甚至人们还尝试过，即便能够把这部分内能完全收集（不散失），要使它完全转化成机械能，也是绝对不可能的。所以，我们说，涉及到热现象的——

1 4 热力学第二定律

一览众山小

诱学·导入

材料：1.燃烧的火柴，将化学能转化为热能，没见过燃过的火柴再自动“回复”原状.

2.两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为一种均匀的混合气体，但是绝不会发生相反的现象：一种均匀的混合气体会自发地分开，成为两种气体.

3.荡来荡去的秋千，如果不能持续得到外加的能量，空气阻力及秋千受到的摩擦力就会使秋千逐渐减小摆动的幅度，直到最终停摆.绝没见过停摆的秋千又自动摆动起来.

4.人们从生到死，没见过“返老还童”.

问题 不能实现这些相反的过程吗？

导入：现实生活中，很多热现象都是不可逆的，气体的膨胀、扩散、有摩擦的机械运动……都有特定的方向性，这些过程可以自发地朝某个方向进行，例如热由高温物体传向低温物体，而相反的过程，即使不违背能量守恒定律，我们也从未见到它们会自发地进行.为了反映宏观自然过程的方向性，我们引入了热力学第二定律.

温故·知新

1.试述热力学第一定律

答:外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q等于物体内能的增加ΔU=Q+W.

2.关于扩散现象你了解多少？

答:不同的物质互相接触，过一段时间后物质分子会彼此进入对方，这一现象称为扩散；扩散是一种常见的物理现象，在气体、液体、固体中均能发生，而气体的扩散现象最明显.扩散快慢与温度有关，温度越高，扩散越快；从浓度大处向浓度小处扩散.