高中物理 第四章 能量守恒与热力学定律 3 宏观过程的方向性课件 教科版选修33.ppt

3宏观过程的方向性 第四章能量守恒与热力学定律 学习目标 1 了解热传递 扩散现象 机械能与内能转化等过程的方向性 2 知道具有方向性的过程称为不可逆过程 内容索引 重点探究启迪思维探究重点 达标检测检测评价达标过关 自主预习预习新知夯实基础 自主预习 一 热传递的方向性 在无外界影响的情况下 热量只能从物体传向物体 要使热量从低温物体传向高温物体 外界必须对物体 即热传递具有 二 扩散现象的方向性 事实表明大量分子从某一位置扩散到其他空间 在没有其他影响时 不可能再原位置 即扩散现象具有 高温 低温 做功 方向性 全部回到 方向性 三 机械能与内能转化的方向性 1 物体的内能不会自发地转化为物体的 即机械能与内能之间转化存在 2 热机的效率 q1表示热机从高温热源吸收的热量 q2表示向低温热源放出的热量 w表示对外做功 方向性 动能 四 其他过程的方向性 1 现象 现象也具有方向性 2 在事件发生时 只沿某个方向发生 而不可能在 的情况下沿相反方向发生的过程称为不可逆过程 燃烧 爆炸 没有外界影响 或不产 生其他影响 1 判断下列说法的正误 1 一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的 2 热量不会从低温物体传给高温物体 3 机械能可以完全转化为内能 4 内能不可能完全转化为机械能 即学即用 答案 2 热量总是自发地从高温物体传递给低温物体 这说明热传递过程具有 答案 方向性 重点探究 1 两个温度不同的物体相互接触时 热量会自发地从低温物体传给高温物体 使高温物体的温度升高 低温物体的温度降低吗 一 热传递的方向性 导学探究 答案不会 答案 2 热传递的方向性能否简单理解为 热量不会从低温物体传给高温物体 答案不能 两个温度不同的物体相互接触时 热量会自发地从高温物体传给低温物体 使高温物体的温度降低 低温物体的温度升高 这个过程是自发进行的 不需要任何外界的影响或者帮助 有时我们也能实现热量从低温物体传给高温物体 如电冰箱 但这不是自发地进行的 需要消耗电能 知识深化 1 自发地 过程就是不受外界干扰进行的自然过程 2 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 就是要有外界对其做功才能完成 例如电冰箱 例1 多选 关于空调机 下列说法正确的是a 制冷空调机工作时 热量从低温物体传到高温物体b 制暖空调机工作时 热量从高温物体传到低温物体c 冷暖空调机工作时 热量既可以从低温物体传到高温物体 也可以从高温物体传到低温物体d 冷暖空调机工作时 热量只能从高温物体传到低温物体 答案 解析 解析空调机工作时 热量可以从低温物体传到高温物体 因为这里有外界做功 二 扩散现象的方向性 答案 一滴黑墨水滴进一杯清水中 不久整杯水都均匀地变黑了 有没有这样的 逆过程 这杯均匀黑水中的小炭粒又自发地聚集在一起 成为一滴黑墨水 而其余部分又变成清水 导学探究 答案没有 知识深化 1 两种不同的气体可以自发地进入对方 最后成为一种均匀的混合气体 相反 一种均匀的混合气体绝不会自发地分开成为两种气体 2 气体的自由膨胀也是一种扩散现象 具有方向性 例2下列所述过程中 可能发生的是a 打开一高压密闭容器 其内气体自发溢出后 又自发聚集进去 恢复原状b 利用其他手段 使低温物体温度更低 高温物体的温度更高c 将水和酒精混合 然后它们又自动地各自分开d 被工厂废水污染的湖水 废水自发的聚集到一处 解析a c d中的过程都是扩散现象 扩散现象具有方向性 所以逆过程不可能自发完成 故a c d错误 热量不可能从低温物体自发地传递给高温物体 而不引起其他的变化 但通过一些其他手段可以实现 故b正确 答案 解析 三 机械能与内能转化的方向性及其他过程的方向性 在平地上滚动的足球克服摩擦力做功 其动能转化为内能 最终停了下来 同时足球 地面及周围空气的温度略有上升 会不会有这样的现象 静止的足球和地面 周围的空气自发地降低温度释放内能 并将释放出的内能全部转化为动能 让足球又滚动起来 导学探究 答案不会 答案 知识深化 1 机械能和内能转化过程的方向性 1 机械能全部转化为内能的过程是可以自发进行的 而内能全部转化为机械能的过程 是不能自发进行的 要将内能全部转化为机械能 必然会引起其他影响 2 热机的效率不可能达到100 2 其他过程的方向性 1 燃烧过程具有方向性 2 爆炸过程具有方向性 例3 多选 用两种不同的金属丝组成一个回路 接触点1插在热水中 接触点2插在冷水中 如图1所示 电流计指针会发生偏转 这就是温差发电现象 关于这一现象的正确说法是 图1 a 这一实验过程不违反能量守恒定律b 在实验过程中 热水一定降温 冷水一定升温c 在实验过程中 热水的内能全部转化成电能 电能则部分转化成冷水的内能d 在实验过程中 热水的内能只有部分转化成电能 电能则全部转化成冷水的内能 答案 解析 解析整个过程中能量守恒且热现象有方向性 a b正确 在绝热过程中 热水中的内能除转化为电能外 还升高金属丝的温度 内能不能全部转化为电能 电能除转化为冷水的内能外 还升高金属丝的温度 电能不能全部转化为冷水的内能 c d错误 达标检测 1 热传递的方向性 多选 关于热传递的方向性 下列说法正确的是a 热量能自发地由高温物体传给低温物体b 热量能自发地由低温物体传给高温物体c 在一定条件下 热量也可以从低温物体传给高温物体d 热量不可能从低温物体传给高温物体 答案 1 2 3 解析 解析在有外力做功的情况下 热量可以从低温物体传给高温物体 但热量只能自发地从高温物体传给低温物体 2 扩散现象的方向性 用隔板将一绝热容器隔成a和b两部分 a中盛有一定质量的理想气体 b为真空 如图2甲所示 现把隔板抽出一部分 a中的气体自动充满整个容器 如图乙所示 这个过程称为气体的自由膨胀 下列说法正确的是a 自由膨胀过程中 气体分子只做定向运动b 自由膨胀前后 气体的压强不变c 自由膨胀前后 气体的温度不变d 容器中的气体在足够长的时间内 能全部自动回到a部分 答案 1 2 3 解析 图2 解析隔板抽出一部分后 气体分子做无规则热运动 故a错 因容器绝热故q 0 又因气体自由膨胀故w 0 由热力学第一定律 u w q可知 u 0 则气体温度不变 c正确 由pv 常量可知p减小 故b错 由扩散现象的方向性知 气体在足够长的时间内不会全部自动回到a部分 故d错 1 2 3 3 机械能与内能转化的方向性 我们绝不会看到一个放在水平地面上的物体 靠降低温度就可以把内能