热力学第二定律、能源与环境
[教学目标]：1、了解热传导过程的方向性
2、了解什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可制成
3、了解热力学第二定律的两种表述方法以及这两面三刀种表述的物
理实质
4、了解什么是能量耗散
5、了解什么是能源，了解什么是常规能源，了解常规能源的储备与
人类需求间的矛盾
6、了解常规能源的使用与环境污染的关系
7、了解哪些能源是清洁能源，哪些能源可再生。
8、要求就能源与环境问题开展研究性学习。
[教学重点与难点]：热力学第二定律，研究性学习的课题选择及材料的收集
[教学方法]：学生课堂自学结合讨论归纳
[教学过程]：
一、复习提问
1、热力学第一定律研究的是做功与对物体热传递在改变物体内能上的关
系，可以表述为： 。
2、热力学第一定律说明了能量间相互转化过程中遵守的规律：能量转化与
守恒定律。
3、第一类永动机不可能制成是因为它违背了 。
二、新课讲授
[学生带着问题阅读、讨论]：
思考：1、何为热传导的方向性？
2、什么是第二类永动机？它违背了什么规律？
3、何为热力学第二定律？它有几种表述方法？
归纳：一）、热传导的方向性：
高温物体只能“自发地”将热量传给低温物体，而低温物体必须要
依靠外界的辅助才能将热量传给高温物体。
二）、第二类永动机
１、没有冷凝器的能从单一热源吸收热量并全部用来做功而不引起 其他变化的热机。
２、特征：符合能量守恒定律；不可能引起其他变化 。
[键入文字]
1 高二下学期物理《热力学第二定律》达标测试1：选修3
大家在遇到各种类型的题型时，能否沉着应对，关键在于平时多做练习，下文是由为大家推荐的精编热力学第二定律达标测试，一定要认真对待哦! 一、填空题 1.根据循环效果而言，热机循环是将_______转变为_______的热力循环;而逆向循环是将_______转变为______的热力循环。 2.完成一次正向循环后，工质从热源吸热q1,向冷源放热q2,其中只有_______部分才能转化为_________。 3.热量由高温物体传向低温物体是一种______过程，而热量由低温物体传向高温物体是一种______过程，它的进行需要以_______作为补偿条件。 4.不可能制造出一种循环工作的热机，只从________个热源吸取热量，使之完全变为有用功，而其它物体不发生任何______。过程 5.卡诺循环是由两个可逆的________过程和两个可逆的_________过程所组成。 6.在两个恒温热源间工作的一切可逆循环，其热效率仅决定于两热源的_______，而与工质的性质________。
第4节 热力学第二定律
1.了解热传递、扩散现象、机械能与内能的转化等都具有方向性．知道具有方向性的过程为不可逆的． 2.了解热力学第二定律的两种表述，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． 3.能用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移及方向性问题． 4.尝试运用热力学第二定律解决一些实际问题．
一、热力学第二定律的一种表述
1．热传导的方向性：一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的．
2．克劳修斯表述：德国物理学家克劳修斯在1850年提出：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．热力学第二定律的克劳修斯表述，阐述的是传热的方向性．
1．(1)一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的．( )
(2)热量不会从低温物体传给高温物体．( )
(3)由冰箱能自发地把热量从低温物体传给高温物体．( )
提示：(1)√ (2)× (3)×二、热力学第二定律的另一种表述
1．热机
(1)热机工作的两个阶段：第一个阶段是燃烧燃料，把燃料中的化学能变成工作物质的内能．第二个阶段是工作物质对外做功，把自己的内能变成机械能．
(2)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．用公式表示为η＝WQ．
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．(该表述阐述了机械能与内能转化的方向性)
3．热力学第二定律的其他描述
(1)一切宏观自然过程的进行都具有方向性．
(2)气体向真空的自由膨胀是不可逆的．
(3)第二类永动机是不可能制成的．
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．
2．(1)可以从单一热库吸收热量，使之完全变为功．( )
热力学第一定律与第二定律练习题
1．填空
1）在通常情况下，体系内部如含有 两个或两个以上的 相，则称为多相体系。在整个 封闭 （封闭，开放，孤立）体系中，相与相之间没有任何限制条件，在它们之间可以有 物质的交换 、 热量的交换 和 功的交换 ，也就是说每个相是互相敞开的。
2）乙醇液体在正常沸点温度及平衡压力下蒸发为乙醇蒸气，过程的H与S的关系是 S=H/T ；H 与Q的关系是 H = Q ；计算H所需要的热力学基础数据是 vapHm 。也可以是 fm()Hg$ 和 fm()Hl$ 。
3）选择“＞”、“＜”、“=”中的一个填入下列空格：
理想气体节流膨胀，ΔS ＞
0，ΔG ＜
0。
4）对一封闭体系，非体积功Wf =0时，下列过程中体系的ΔU，ΔS，ΔG何者必为零？
(1) 绝热密闭刚性容器中进行的化学反应过程 ΔU为零 ；
(2) 某物质的恒温恒压可逆相变过程 ΔG为零 ；
(3) 某物质经一循环恢复原状态 ΔU，ΔS，ΔG皆为零 。
5）吉布斯自由能判据的适用条件是 恒温 、 恒压 、 非体积功为零 。
6）在只做体积功的封闭体系中，过程的ΔA的符号为 不能确定 （正，负，不能确定）。
7）一单组分、均相、封闭体系，在不作非体积功情况下进行变化，当熵和压力恢复到原来数值时ΔG= 零
（大于零，小于零，等于零）。单组分是双变量体系
8）5mol单原子理想气体的(/)VHT 103.9 J·K-1。
,(/)(/)(/)(5/2)VVVVpmHTTSTVpTCnRnCnR=12.5R
9）刚性绝热容器内发生反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)，以容器整体为系统，ΔU和ΔH两者当中为零的是 ΔU ；若反应在绝热恒压容器中进行，仍以容器整体为系统，ΔU和ΔH为零的是 ΔH 。
