山东省菏泽一中高中物理 第4节 热力学第二定律学案 新人教版选修3.doc

山东省菏泽一中2014年高中物理 第4节 热力学第二定律学案 新人教版选修3目标导航1.了解热传导过程的方向性。2.了解热力学第二定律的两种不同表述，以及这两种表述的物理实质。3.了解什么是第二类永动机。4.理解第二类永动机不可能制成。课程导学：1、复习提问热力学第一定律的内容是什么？第一类永动机为什么没有制成？能量守恒定律是怎样表述的？2、可逆与不可逆过程（1）.热传导的方向性热传导的过程可以自发地由 物体向 物体进行，但相反方向却不能自发地进行，即热传导具有方向性，是一个不可逆过程。(2).说明：“自发地”过程就是在不受外来干扰的条件下进行的自然过程。热量可以 从高温物体传向低温物体，热量却不能自发地从 物体传向 物体。要将热量从低温物体传向高温物体，必须有“外界的影响或帮助”，就是要由外界对其做功才能完成。电冰箱、空调就是例子。3.热力学第二定律的两种表述.克劳修斯表述： ；.开尔文表述： 。4.热机热机是把内能转化为机械能的装置。其原理是热机从热源吸收热量q1，推动活塞做功w，然后向冷凝器释放热量q2。由能量守恒定律可得：q1=w+q2我们把热机做的功和它从热源吸收的热量的比值叫做热机效率，用表示，即= 5.第二类永动机.设想： .第二类永动机不可能制成，表示尽管机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化成机械能而不引起其他变化；机械能和内能的转化过程具有 。诱思导学1.可逆与不可逆过程（1）.热传导的方向性热传导的过程可以自发地由高温物体向低温物体进行，但相反方向却不能自发地进行，即热传导具有方向性，是一个不可逆过程。 热量q能自发传给低温物体高温物体 热量q不能自发传给(2).说明：“自发地”过程就是在不受外来干扰的条件下进行的自然过程。热量可以自发地从高温物体传向低温物体，热量却不能自发地从低温物体传向高温物体。要将热量从低温物体传向高温物体，必须有“外界的影响或帮助”，就是要由外界对其做功才能完成。电冰箱、空调就是例子。2.热力学第二定律的两种表述.克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。.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。3.热机热机是把内能转化为机械能的装置。其原理是热机从热源吸收热量q1，推动活塞做功w，然后向冷凝器释放热量q2。由能量守恒定律可得：q1=w+q2我们把热机做的功和它从热源吸收的热量的比值叫做热机效率，用表示，即=4.第二类永动机.设想：只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热机。.第二类永动机不可能制成，表示尽管机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化成机械能而不引起其他变化；机械能和内能的转化过程具有方向性。典例探究例1 下列所述过程是可逆的，还是不可逆的？a.气缸与活塞的组合内装有气体，当活塞上没有外加压力，活塞与气缸间没有摩擦，气体缓慢地膨胀时；b.上述装置，当活塞上没有外加压力，活塞与气缸上摩擦很大，使气体缓慢地膨胀时；c.上述装置，没有摩擦，但调整外加压力，使气体能缓慢地膨胀时；d.在一绝热容器内盛有液体，不停地搅动它，使它温度升高；e.在一传热容器内盛有液体，容器放在一恒温的大水池内，液体不停地搅动，可保持温度不变；f.在一绝热容器内，不同温度的液体进行混合；g.在一绝热容器内，不同温度的氦气进行混合；基础训练1.下列关于能量转化的说法中，正确的是 （ ）a.机械能可以转化为内能，但内能不能转化为机械能b.机械能可以转化为内能，内能也能转化为机械能c.机械能不可以转化为内能，但内能可以转化为机械能d.机械能可以转化为内能，但内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化2.关于第二类永动机，下列说法正确的是 （ ）a.它既不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律b.它既违反了热力学第一定律，也违反了热力学第二定律c.它不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律d.它只违反热力学第一定律，不违反热力学第二定律3.下列关于热机的说法中，正确的是（ ）a.热机是把内能转化成机械能的装置b热机是把机械能转化为内能的装置.c.只要对内燃机不断进行革新，它可以把气体的内能全部转化为机械能d.即使没漏气，也没有摩擦等能量损失，内燃机也不能把内能全部转化为机械能4.下列说法中正确的是（ ）a.一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性b.一切不违背能量守恒与转化定律的物理过程都是可以实现的c.由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行d.一切物理过程都不可能自发地进行10.5热力学第二定律的微观解释二、预习内容：（一）热力学第二定律的微观解释：1.有序和无序 有序： 。 无序： 。2.热力学第二定律的微观意义： 。3.熵和系统内能一样都是一个 函数，仅由系统的状态决定。从分子运动论的观点来看，熵是分子热运动无序(混乱)程度的定量量度。一个系统的熵是随着系统状态的变化而变化的。在自然过程中，系统的熵是增加的。熵增加原理的内容： 。从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律：一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值较大代表着较为无序，所以自发的宏观过程总是向无序程度更大的方向发展。基础训练1根据热力学第二定律判断，下列说法正确的是（ ）a内能可以自发的转变成机械能b扩散的过程完全可逆的c火力发电时，燃烧物质的内能不可以全部转化为电能d热量不可能自发的从低温物体传递到高温物体2倒一杯热水，然后加入适当的糖后，糖会全部溶于水中，但一段时间后又观察到杯底部有糖结晶，关于这个过程下列叙述正确的是（ ） a溶解过程是自发的，结晶过程也是自发的，因此热力学第二定律是错误的b溶解过程是有序向无序转变的过程c结晶过程是有序向无序转变的过程d结晶过程不是自发的，因为有外界的影响3下列说法正确的是 ( ) a如果大量分子的集合从a分布进入b分布的概率大于从b分布进入a分布，则b分布更无序b如果大量分子的集合从a分布进入b分布的概率大于从b分布进入a分布，则a分布更无序c大量分子的集合能自发地从a分布进入b分布，则该过程是可逆的d大量分子的集合能自发地从a分布进入b分布，则该过程是不可逆的4一个密闭的容器内有稀薄气体，在容器上开一个小口，外部的空气就会流入容器，在气体流入过程中，容器内靠近开口处的空气密度暂时变得比内部大，以下说法正确的是（ ）a此时容器内气体处于一个不平衡状态，是一个最无序的状态 b外界的影响破坏了容器内气体的平衡 c上面事实说