2018-2019學(xué)年高中物理 第十章 熱力學(xué)定律 課時4 熱力學(xué)第二定律課件 新人教版選修3-3.ppt

,第十章,熱力學(xué)定律,目標(biāo)定位,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.,學(xué)案4熱力學(xué)第二定律,知識探究,自我檢測,一、熱力學(xué)第二定律,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？答案不會.熱傳遞具有方向性.,問題設(shè)計,知識探究,1.兩種常見表述(1)克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體.(闡述的是熱傳遞的)(2)開爾文表述：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響.(闡述的是機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的),方向性,要點提煉,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遞等熱力學(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)是揭示了熱傳遞過程是(填“可逆”或“不可逆”)的.(2)開爾文表述中的“單一熱庫”指溫度恒定且均勻的熱庫.“不產(chǎn)生其他影響”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.其物質(zhì)實質(zhì)揭示了熱變功過程是不可逆的.,不可逆,(3)熱力學(xué)第二定律的每一種表述都揭示了大量分子參與的過程的.進而使人們認(rèn)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.,方向性,方向性,延伸思考,熱傳導(dǎo)的方向性能否簡單理解為“熱量不會從低溫物體傳給高溫物體”？答案不能.,二、兩個熱力學(xué)定律的比較與應(yīng)用,地球上有大量的海水，它的總質(zhì)量約為1.41018t，如果這些海水的溫度降低0.1，將要放出5.81023J的熱量，這相當(dāng)于1800萬個功率為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.,問題設(shè)計,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，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”).,總的能量,要點提煉,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)與機械能的轉(zhuǎn)化).,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,典例精析,一、熱力學(xué)第二定律的基本考查,例1關(guān)于熱力學(xué)第二定律，下列說法正確的是()A.熱力學(xué)第二定律是通過實驗總結(jié)出來的實驗定律B.熱力學(xué)第二定律是通過大量自然現(xiàn)象的不可逆性總結(jié)出來的經(jīng)驗定律C.熱力學(xué)第二定律是物理學(xué)家從理論推導(dǎo)出來的結(jié)果D.熱力學(xué)第二定律沒有理論和實驗的依據(jù)，因此沒有實際意義,解析熱力學(xué)第二定律是物理學(xué)家通過對大量自然現(xiàn)象的分析，又總結(jié)了生產(chǎn)和生活經(jīng)驗得到的結(jié)論，是一個經(jīng)驗定律，它并不能通過理論和實驗來證明，但它符合客觀事實，因此是正確的.它揭示了熱現(xiàn)象宏觀過程的方向性，使人們認(rèn)識到第二類永動機不可能制成，對我們認(rèn)識自然和利用自然有著重要的指導(dǎo)意義.答案B,例2根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，下列說法中正確的是()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中，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)能要全部轉(zhuǎn)化為機械能必須借助外部的幫助，即會引起其他變化，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.答案AD,二、熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律,例3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)第一定律和熱力學(xué)第二定律,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.答案B,例4第二類永動機不可能制成是因為()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,BD,自我檢測,1.(熱力學(xué)第二定律)下列說法中正確的是()A.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,1,2,3,4,解析熱力學(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)，這也就說明了這些過程中的一些，其逆過程在某些條件下是可以發(fā)生的，但也有的是不可能發(fā)生的.答案AC,1,2,3,4,2.(熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用)下列說法正確的是()A.熱量不能由低溫物體傳遞到高溫物體B.外界對物體做功，物體的內(nèi)能必定增加C.第二類永動機不可能制成，是因為違背了能量守恒定律D.電冰箱雖然可以從低溫物體吸收熱量，但不違反熱力學(xué)第二定律,1,2,3,4,解析根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳遞到高溫物體，在發(fā)生其他變化的前提下，熱量可以由低溫物體傳遞到高溫物體，例如電冰箱制冷時，壓縮機工作，消耗了電能，同時熱量由冰箱內(nèi)的低溫物體傳遞到冰箱外的高溫物體，所以選項A錯誤；外界對物體做功的同時，物體可能放熱，物體的內(nèi)能不一定增加，所以選項B錯誤；,1,2,3,4,第二類永動機不可能制成，并不違背能量守恒定律，但它違背了熱力學(xué)第二定律中熱機效率必小于1的表述，因此它不可能制成，所以選項C錯誤；電冰箱雖然從低溫物體吸收了熱量，但產(chǎn)生了其他影響，消耗了電能，選項D正確.答案D,1,2,3,4,3.(熱力學(xué)定律的應(yīng)用)關(guān)于熱現(xiàn)象和熱學(xué)規(guī)律，下列說法中正確的是()A.隨著低溫技術(shù)的發(fā)展，我們可以使溫度逐漸降低，并最終達到絕對零度B.熱量是不可能從低溫物體傳遞給高溫物體的C.第二類永動機遵從能量守恒定律，故能制成D.用活塞壓縮氣缸里的空氣，對空氣做功2.0105J，同時空氣向外界放出熱量1.5105J，則空氣的內(nèi)能增加了0.5105J,1,2,3,4,D,1,2,3,4,4.(熱力學(xué)定律的應(yīng)用)下列說法中正確的是()A.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.答案ACD,1,2,3,4,課堂要點小結(jié),