熱力學(xué)第二定律課件高二下學(xué)期物理人教版選擇性

第4節(jié)

熱力學(xué)第二定律第三章熱力學(xué)定律一滴紅色顏料滴進一杯清水中擴散，整杯水將均勻地變紅。從系統(tǒng)的角度來看，擴散之前是一種狀態(tài)，擴散后是另一種狀態(tài)。那么，水中擴散后的顏料能否自發(fā)地重新聚集在一起，而其余部分又變成清水？1.通過對自然界中與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程方向性的實例分析，了解歸納熱力學(xué)第二定律的過程和方法。2.能用熱力學(xué)第二定律解釋常見的不可逆過程，即自然界中的能量轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)移以及方向性問題。3.了解能量與能源的區(qū)別以及能源的有限性。知識點一：熱力學(xué)第二定律根據(jù)能量守恒定律，在自然界發(fā)生的一切過程中能量都是守恒的。那么符合能量守恒的宏觀過程是否都能發(fā)生呢？把剛煮好的熱雞蛋放在冷水杯中，過一會兒，雞蛋的溫度降低，水的溫度升高，最后水和雞蛋的溫度相同。是否可能發(fā)生這樣的現(xiàn)象：原來溫度相同的水和雞蛋，過一會兒水的溫度自發(fā)的降低而雞蛋的溫度上升，生蛋變成了熟蛋？在平地上滑動的木塊克服摩擦力做功，其動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，最終停了下來，同時木塊，地面及周圍空氣的溫度略有上升。會不會有這樣的現(xiàn)象：靜止的木塊和地面周圍的空氣自發(fā)的降低溫度釋放內(nèi)能，并將釋放的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為動能，讓木塊又滑動起來？均勻混合的空氣與溴氣過一段時間會不會自發(fā)地變的界線分明？氣體擴散具有方向性1.一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的自然過程都是有方向性的。2.熱力學(xué)第二定律：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。3.熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述：（傳熱的方向性）熱量能從低溫物體傳到高溫物體，但不是自發(fā)的。在物理學(xué)中，反映宏觀自然過程的方向性的定律。電冰箱制冷系統(tǒng)貯藏的食品大氣熱量熱量電源做功4.熱力學(xué)第二定律的開爾文表述：不可能從單一熱庫吸收，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響。（1）不僅要從一個熱庫吸熱，而且一定會向另一個熱庫放熱。（2）機械能可以全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，但這個過程是不可逆的。說明：第一個階段是燃燒燃料，把燃料中的化學(xué)能變成工作物質(zhì)的內(nèi)能；第二個階段是工作物質(zhì)對外做功，把自己的內(nèi)能變成機械能。

熱機5.熱力學(xué)第二定律兩種表述的比較開爾文表述實質(zhì)說明功變熱過程的不可逆性，克勞修斯表述則說明熱傳導(dǎo)過程的不可逆性，兩種表述是等價的，可用反證法證明。違背開爾文表述一定違背克勞修斯表述

如果開爾文表述不成立，可制成一個單熱源熱機，將它同另一個制冷機組成復(fù)合機，如圖所示，其總效果相當(dāng)于一個無功致冷機，于是克勞修斯表述也就不成立。6.熱力學(xué)第二定律的實質(zhì)熱力學(xué)第二定律的每一種表述，都揭示了大量分子參與宏觀過程的方向性，使人們認識到自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。7.與熱力學(xué)第一定律的關(guān)系熱力學(xué)第一定律是和熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過程中能量守恒的特殊表達形式，說明功及熱量與內(nèi)能改變的定量關(guān)系，而第二定律指出了能量轉(zhuǎn)化與守恒能否實現(xiàn)的條件和過程進行的方向，指出了一切變化過程的自然發(fā)展方向不可逆，除非靠外界影響。所以二者相互獨立，又相互補充。1.根據(jù)熱力學(xué)第二定律，下列判斷不正確的是（）A.電流的能不可能全部變?yōu)閮?nèi)能B.在火力發(fā)電機中，燃氣的內(nèi)能不可能全部變?yōu)殡娔蹸.熱機中，燃氣內(nèi)能不可能全部變?yōu)闄C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練一練A2.下列說法中正確的是（）A.熱量能自發(fā)地由高溫物體傳到低溫物體B.熱量能自發(fā)地由低溫物體傳到高溫物體C.熱量一定不可能由低溫物體傳到高溫物體D.空調(diào)機既能制熱又能制冷，說明熱傳遞不存在方向性A3.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（）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)能量的轉(zhuǎn)化規(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)第一定律和熱力學(xué)第二定律B知識點二：能源是有限的3.能源的使用過程中雖然能量的總量保持守恒，但能量的品質(zhì)下降了。雖然能量總量不會減少，但能源會逐步減少，因此能源是有限的資源。機械能、電能、光能、聲能、化學(xué)能、核能、生物能……最終都轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，流散到周圍環(huán)境中，無法重新自動聚集起來加以利用的現(xiàn)象。1.能量耗散：2.能源：是指具有高品質(zhì)的容易利用的儲能物質(zhì)。拓展學(xué)習(xí)熵及熵增加原理1.熵：熵可用來表達一個系統(tǒng)的無序程度,系統(tǒng)從有序向無序的發(fā)展過程中熵在增加。2.熵增加原理