高考物理經(jīng)典熱力學(xué)第二定律

高考物理經(jīng)典課件熱力學(xué)第二定律第一頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六一、學(xué)習(xí)目標(biāo):1.了解熱傳導(dǎo)過(guò)程的方向性。2.了解什么是第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)，為什么第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制成。3.了解熱力學(xué)第二定律的兩種不同的表述，以及這兩種表述的物理實(shí)質(zhì)。第二頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六二、重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：熱力學(xué)第二定律的物理實(shí)質(zhì)和兩種常見(jiàn)的表述．難點(diǎn)：兩類(lèi)永動(dòng)機(jī)的區(qū)別，第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因第三頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、教學(xué)過(guò)程：引入新課：任何物體都具有內(nèi)能，在地球上貯存量十分豐富的海水總質(zhì)量約達(dá)1.4×1018噸，它的溫度只要降低1oC，就能釋放相當(dāng)于1800萬(wàn)個(gè)功率為100萬(wàn)千瓦的核電站一年的發(fā)電量，足夠全世界使用4000年。而人類(lèi)都不能利用這種“新能源”，究其原因，是因?yàn)樯婕拔锢韺W(xué)的一個(gè)基本定律——熱力學(xué)第二定律．第四頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六新課教學(xué)：(一)、熱傳導(dǎo)的方向性1．實(shí)例：熱量會(huì)自動(dòng)地從高溫物體傳給低溫度物體。2．熱傳導(dǎo)的過(guò)程具有方向性3．自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性。第五頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六1．實(shí)例：熱量會(huì)自動(dòng)地從高溫物體傳給低溫度物體。[注意]這里所說(shuō)“自發(fā)地”是指沒(méi)有任何外界的影響或幫助，電冰箱工作時(shí)能將冰箱內(nèi)(溫度較低)的熱量，傳給外界空氣(溫度較高)，是因?yàn)殡姳湎牧穗娔埽瑢?duì)制冷系統(tǒng)做了功。第六頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六2．熱傳導(dǎo)的過(guò)程具有方向性熱傳導(dǎo)的過(guò)程可以向一個(gè)方向自發(fā)地進(jìn)行(熱量從高溫物體自發(fā)地傳給低溫物體)；但向相反的方向不會(huì)自發(fā)地產(chǎn)生(熱量不會(huì)自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體)，只有借助外界的幫助才能進(jìn)行。第七頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六①熱機(jī)：是一種把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置。熱機(jī)③效率：由能量守恒定律知道Q1=

W+Q2

熱機(jī)的效率內(nèi)燃機(jī)②原理：燃料燃燒產(chǎn)生熱量Q1（高溫?zé)釒?kù)）推動(dòng)活塞對(duì)外做功W排出廢氣向外界（低溫?zé)釒?kù)）放熱Q2高溫?zé)釒?kù)低溫?zé)釒?kù)Q1Q2對(duì)外做功熱機(jī)W熱機(jī)的效率小于100%，就不可能把從高溫?zé)嵩次盏臒崃咳哭D(zhuǎn)化為機(jī)械能，總有一部分熱量散發(fā)到冷凝器中。（二）機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性第八頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六(二)第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)1．第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)：人們把想象中能夠從單一熱源吸收熱量，全部用來(lái)做功而不引起其他變化的熱機(jī)叫做第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)。2．第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制成表示機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程具有方向性．盡管機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，同時(shí)不引起其他變化．第九頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六3．第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)和第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)它們都不可能制成，第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)的設(shè)想違反了能量守恒定律；第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)的設(shè)想雖不違反能量守恒定律，但違背了跟熱現(xiàn)象相聯(lián)系的宏觀自然過(guò)程具有方向性的規(guī)律。第十頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、熱力學(xué)第二定律舉例：兩種不同的氣體擴(kuò)散可以自發(fā)地進(jìn)入對(duì)方,最后成為一種均勻的混合氣體思考:如圖所示,容器A中裝有氣體,容器B是真空,打開(kāi)閥門(mén)K,容器A中的氣體會(huì)自發(fā)地向B中膨脹,最后兩個(gè)容器都充滿氣體.會(huì)不會(huì)氣體自發(fā)地從容器B流向容器A,最后使容器B恢復(fù)成真空呢?大量自然現(xiàn)象說(shuō)明:有些物理過(guò)程具有方向性.第十一頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六(三)熱力學(xué)第二定律1．熱力學(xué)第二定律常見(jiàn)的兩種表述：(1)按熱傳遞的方向性來(lái)表述：不可能使熱量從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化．----克勞修斯表述(2)按機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過(guò)程的方向性來(lái)表述：不可能從單一熱庫(kù)吸收熱量并把它全部用來(lái)做功，而不引起其他變化．---開(kāi)爾文表述第十二頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六2．兩種表述是等價(jià)的．可以從一種表述導(dǎo)出另一種表述，兩種表述都稱為熱力學(xué)第二定律3．熱力學(xué)第二定律的意義提示了有大量分子參與的宏觀過(guò)程的方向性，是獨(dú)立于熱力學(xué)第一定律的一個(gè)重要自然規(guī)律．第十三頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六五、例題分析：[例1]根據(jù)熱力學(xué)第二定律，下列判斷正確的是A.電流的能不可能全部變?yōu)閮?nèi)能B．在火力發(fā)電機(jī)中，燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部變?yōu)殡娔蹸．熱機(jī)中，燃?xì)鈨?nèi)能不可能全部變?yōu)闄C(jī)械能D．在熱傳導(dǎo)中，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫度物體．第十四頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六[解析]根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都具有方向性，電流的能可全部變?yōu)閮?nèi)能(由電流熱效應(yīng)中的焦耳定律可知)，而內(nèi)能不可能全部變成電流的能．機(jī)械能可全部變?yōu)閮?nèi)能，而內(nèi)能不可能全部變成機(jī)械能，在熱傳導(dǎo)中，熱量只能自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體，所以選項(xiàng)B、C、D正確．第十五頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六[例2]第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可以制成，是因?yàn)閇]

A.違背了能量的守恒定律

B．熱量總是從高溫物體傳遞到低溫物體

C．機(jī)械能不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能

D．內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，同時(shí)不引起其他變化第十六頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六[解析]第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)設(shè)想雖然符合能量守恒定律，但是違背了能量轉(zhuǎn)化中有些過(guò)程是不可逆的規(guī)律。所以不可能制成，選項(xiàng)D正確．第十七頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六[例3]試對(duì)熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律做一簡(jiǎn)單的評(píng)析[解析]熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律是構(gòu)成熱力學(xué)知識(shí)的理論基礎(chǔ)，前者對(duì)自然過(guò)程沒(méi)有任何限制，只指出在任何熱力學(xué)過(guò)程中能量不會(huì)有任何增加或損失，反映的是物體內(nèi)能的變化與熱量、做功的定量關(guān)系；后者則是解決哪些過(guò)程可以自發(fā)地發(fā)生，哪些過(guò)程必須借助于外界條件才能進(jìn)行。第十八頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六六、小結(jié)：熱力學(xué)第二定律有常見(jiàn)的兩種表述，提示了有大量分子參與的宏觀過(guò)程(即與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程)的方向性，第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制成。第十九頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六七、[鞏固練習(xí)]1.下列哪些物理過(guò)程具有方向性A.熱傳導(dǎo)過(guò)程B．機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程C．氣體的擴(kuò)散過(guò)程D．氣體向真空中膨脹的過(guò)程。答案：第二十頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六上題答案：ABCD2.熱機(jī)是一種______的裝置，熱機(jī)做的功和它從熱源吸收熱量的比值叫做熱機(jī)的______．答案：第二十一頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六2答案：把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；效率

3.熱力學(xué)第二定律使人們認(rèn)識(shí)到，自然界中進(jìn)行的涉及________現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有________性，例如機(jī)械能可以________轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能_______全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而不引起其他變化．第二十二頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六3答案：熱；方向；全部；不能。4.什么是第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)?為什么第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能造成?答：能夠從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)做功，而不引起其他變化的熱機(jī)稱為第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)。第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因是因?yàn)闄C(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過(guò)程具有方向性，盡管機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而不引起其他變化。第二十三頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期