第三章高中物理解析章節(jié)第四節(jié)

1、第三章第四節(jié)熱力學(xué)第二定律學(xué)習目標1.通過自然界中傳熱的方向性等實例，初步了解熱力學(xué)第二定律，并能用熱力學(xué)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(xué)第二定律解釋自然界中的能量轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移以及宏觀自然過程的方向性問題.3.了解熵的概念及熵增加原理，并能解釋生活中的有關(guān)現(xiàn)象內(nèi)容索引知識探究新知探究 點點落實題型探究重點難點 各個擊破達標檢測當堂檢測 鞏固反饋知識探究一、熱力學(xué)第二定律一、熱力學(xué)第二定律導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究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(jié)果使高溫物體的溫度升高，低溫物體的溫度降低嗎？答案答案答案不會.熱傳導(dǎo)具有方向性.1.兩種常見表述(1)

2、克勞修斯表述：熱量不能自動地從低溫物體傳遞到高溫物體.(闡述的是熱傳導(dǎo)的 )(2)開爾文表述：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.(闡述的是機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的_)知識梳理知識梳理方向性方向性2.熱力學(xué)第二定律的理解(1)克勞修斯表述指明熱傳導(dǎo)等熱力學(xué)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(zhì)是揭示了熱傳導(dǎo)過程是 (填“可逆”或“不可逆”)的.(2)開爾文表述中的“單一熱源”指溫度恒定且均勻的熱庫.“不引起其他變化”是指惟一效果是熱量全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣Χ饨缂跋到y(tǒng)都不發(fā)生任何變化.其物理實質(zhì)揭示了機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程是不可逆的.(3)熱力學(xué)第二定律的每一種

3、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(guān)的宏觀過程都具有 ，都是不可逆的.不可逆方向性方向性二、兩個熱力學(xué)定律的比較與應(yīng)用二、兩個熱力學(xué)定律的比較與應(yīng)用導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究地球上有大量的海水，它的總質(zhì)量約為1.41018 t，如果這些海水的溫度降低0.1 ，將要放出5.81023 J的熱量，這相當于1 800萬個功率為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？答案答案答案這種利用海水的內(nèi)能發(fā)電的過程，違背了熱力學(xué)第二定律，所以不會研究成功.1.兩個定律比較：熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律在熱力學(xué)中的具體表現(xiàn)形式，在轉(zhuǎn)化的過程中，

4、保持不變.熱力學(xué)第二定律是指在有限的時間和空間內(nèi)，一切和熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過程、化學(xué)過程具有_ (填“可逆性”或“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(zhuǎn)化為機械能，而不引起其他變化(或只有一個熱源，實現(xiàn) 全部轉(zhuǎn)化為機械能).知識梳理知識梳理總的能量不可逆性內(nèi)能內(nèi)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(shè)想違反了 ；第二類永動機的設(shè)想不違反能量守恒定律，但違背了熱力學(xué)第二定律.能量守恒定律三、熱力學(xué)第二定律的微觀實質(zhì)三、熱力學(xué)第二定律的微觀實質(zhì)1.對機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過

5、程的微觀解釋在通過做功使系統(tǒng)內(nèi)能增加的過程中，自然過程是大量分子從 運動狀態(tài)向 運動狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程，但其逆過程卻不能自發(fā)地進行，即不可能由大量分子無序運動自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)橛行虻倪\動.有序無序2.對熱傳導(dǎo)過程的微觀解釋從微觀上看，熱傳導(dǎo)的過程是使物體內(nèi)部分子的熱運動由比較有序的狀態(tài)向無序的狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程，其逆過程不能自發(fā)地進行.3.熱力學(xué)第二定律的微觀實質(zhì)與 有關(guān)的自發(fā)的宏觀過程，總是朝著分子熱運動狀態(tài) 性增加的方向進行的.熱現(xiàn)象無序1.熵：描述物體無序程度的物理量.2.熵增加原理：在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵不會 (填“增加”或“減少”).這就是熵增加原理，也是熱力學(xué)第二定律的另一種表述.

6、四、熵增加原理四、熵增加原理減少題型探究例例1(多選)根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，下列說法中正確的是答案解析一、熱力學(xué)第二定律的基本考查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，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解析熱力學(xué)第二定律揭示了與熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過程的方向性，機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性，機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能要轉(zhuǎn)化為機械能必須借助外部的幫助，即會引起其他變

7、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.例例2關(guān)于熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律，下列論述正確的是二、兩個熱力學(xué)定律的比較、應(yīng)用A.熱力學(xué)第一定律指出內(nèi)能可以與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化，而熱力學(xué)第 二定律則指出內(nèi)能不可能完全轉(zhuǎn)化為其他形式的能，故這兩條定律是 相互矛盾的B.內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為其他形式的能，只是會產(chǎn)生其他影響，故兩條定 律并不矛盾C.兩條定律都是有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的規(guī)律，它們不但不矛盾，而且沒有本質(zhì) 區(qū)別D.其實，能量守恒定律已經(jīng)包含了熱力學(xué)第一

8、定律和熱力學(xué)第二定律答案解析解析解析熱力學(xué)第一定律是能量守恒在熱現(xiàn)象中的體現(xiàn)，而熱力學(xué)第二定律則指出內(nèi)能和其他形式能發(fā)生轉(zhuǎn)化的方向性，兩者并不矛盾，選項A、C、D錯誤，B正確.例例3(多選)第二類永動機不可能制成是因為答案A.違背了能量守恒定律B.違背了熱力學(xué)第二定律C.機械能不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能D.內(nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)化為機械能，而不產(chǎn)生其他影響例例4下列關(guān)于熱力學(xué)第二定律微觀意義的說法正確的是答案解析三、熱力學(xué)第二定律的微觀意義和熵增加原理A.從微觀的角度看，熱力學(xué)第二定律是一個統(tǒng)計規(guī)律B.一切自然過程總是沿著分子熱運動無序性減小的方向進行C.有的自然過程沿著分子熱運動無序性增大的方向進行，有的

9、自然過程 沿著分子熱運動無序性減小的方向進行D.在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵會減小解析解析熱力學(xué)第二定律是一個統(tǒng)計規(guī)律，A對；從熱力學(xué)第二定律的微觀本質(zhì)看，一切不可逆過程總是沿著大量分子熱運動無序程度增大的方向進行，B、C錯；任何自然過程總是朝著無序程度增大的方向進行，也就是熵增加的方向進行，故D錯.所以選A.課堂要點小結(jié)課堂要點小結(jié)達標檢測1.(熱力學(xué)第二定律)(多選)下列說法中正確的是答案解析1234A.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(xué)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)地進行解析解析熱力

10、學(xué)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).2.(熱力學(xué)定律的應(yīng)用)下列說法中錯誤的是答案解析1234A.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(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律是相互獨立的D.熱力學(xué)第二定律的兩種表述是等效的解析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(xué)第二定律，故選項A正確，選項B錯誤；熱力學(xué)第一定律與熱力學(xué)第二定律相輔相成，互相獨立，選項C正確；熱力學(xué)第二定律的兩種表述是等效的，選項D正確.故選B項.12343.(熱力學(xué)第二定律的微觀意義)(多選)關(guān)于熱力學(xué)

11、第二定律的微觀意義，下列說法正確的是答案解析1234A.大量分子無規(guī)則的熱運動能夠自動轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蜻\動B.熱傳遞的自然過程是大量分子從無序運動狀態(tài)向有序運動狀態(tài)轉(zhuǎn)化的 過程C.熱傳遞的自然過程是大量分子從無序程度小的運動狀態(tài)向無序程度大 的運動狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程D.一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行解析解析分子熱運動是大量分子的無規(guī)則運動，系統(tǒng)的一個宏觀狀態(tài)包含著大量的微觀狀態(tài)，這是一個無序的運動，根據(jù)熵增加原理，熱運動的結(jié)果只能使分子熱運動更加無序，而不是變得有序.熱傳遞的自然過程從微觀上講就是大量分子從無序程度小的運動狀態(tài)向無序程度大的運動狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程.12344.(熵)下列關(guān)于熵的說法中錯誤的是1234A.熵是系統(tǒng)內(nèi)分子運動無序性的量度B.在自然過程中一個孤立系統(tǒng)的熵總是增加或不變的C.熱力學(xué)第二定律