高考物理核心要点突破系列课件：第11章第七节能源环境(人教版选修33)

1、第七节能源环境第七节能源环境课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测课时活页训练课时活页训练第第七七节节能能源源环环境境基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破目标概览学习目标：1.知道热传导的方向性2知道什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可能制成3知道热力学第二定律的两种不同的表述，以及这两种表述的物理实质4了解什么是能量耗散5知道热力学零度不可能达到6知道能源的概念，知道哪些是常规能源、可再生能源、不可再生能源、清洁能源及新型能源重点难点：1.重点：热力学第二定律的物理实质和两种常见的表述2难点：理解和应用热力学第二定律学法指导：节约能源，开发新能源是社会热点也将是高

2、考热点一、 热力学第二定律1. 热传导的方向性温度不同的两个物体相接触时，热量会自发的从_传给_，但不会自发地从_传给_这说明热传导的过程是具有方向性的这个过程可以自发地进行，但是向相反的方向却不能自发地进行，要实现相反方向的过程，必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化基础知识梳理基础知识梳理高温物体高温物体低温物体低温物体低温物体低温物体高温物体高温物体2第二类永动机(1)热机定义一种把_转化为_的装置原理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.效率由能量守恒定律知道q1wq2，我们把热机做的功w和它从热源吸收的热量q1的比值叫做热机效率，用表示，即 .

3、内能内能机械能机械能(2)第二类永动机只从单一热源吸取热量，使之全部用来做功，而不引起其他变化的热机第二类永动机不可能制成，这说明机械能和内能的转化过程具有_性，机械能_全部转化成内能，内能却_全部转化成机械能，而不引起其他变化3热力学第二定律表述1：不可能使热量由_传递到_，而不引起其他变化方向方向可以可以不能不能低温物体低温物体高温物体高温物体思考(1)热机的效率为什么不能达到100%？(2)热量不可能由低温物体传递到高温物体，这种说法对吗？表述2：不可能从单一热源吸收热量并把它_用来做功，而不引起其他变化也可以表述为：第二类永动机是不可能制成的4能量耗散(1)能量耗散：流散的内能无法重新

4、收集起来加以利用的现象叫做能量耗散(2)能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有_全部全部方向性方向性6绝对零度不可达到(热力学第三定律)(1)热力学温度：以273.15 为下限起点的温度叫做热力学温度，用t表示，单位是开尔文(k)(2)热力学温度t同摄氏温度t的换算关系t_.t273.15 k【思考提示】(1)任何热机都不可能把吸收的热量百分之百的转化为机械能，总有一部分热量散发到冷凝器中(2)不对例如空调，冰箱二、能源、环境1能源：能够提供可利用_的物质叫能源2常规能源：人类目前消耗的能量主要来自煤、石油、天然气等，人们把_、_、_叫做常规能源3大量消耗常规能源带来了_问题能量

5、能量煤煤石油石油天然气天然气环境环境4常规能源的短缺和由这类能源利用所带来的环境污染，使得新能源的开发成为当务之急，现在已开发利用的新能源有风能、水流能、太阳能、核能等(1)水流能、风能是可再生能源(2)石油、煤炭等能源物质，如果消耗完了就没有了，是不可再生能源核心要点突破核心要点突破一、对热力学第二定律的理解一、对热力学第二定律的理解1两种表述两种表述第一种表述的实质是揭示了热传递过程的不可逆第一种表述的实质是揭示了热传递过程的不可逆性，热量可以由高温物体自发地传递给低温物体性，热量可以由高温物体自发地传递给低温物体而不可以由低温物体传递给高温物体而不引起其而不可以由低温物体传递给高温物体而

6、不引起其他变化，如电冰箱的使用过程就是将热量由低温他变化，如电冰箱的使用过程就是将热量由低温物体传给高温物体，但不是自发的，其过程中消物体传给高温物体，但不是自发的，其过程中消耗了电能耗了电能而第二种表述说的是机械能和内能的转化的不可逆性机械能可以完全转化为内能，而内能不能完全转化为机械能而不引起其他变化2热力学第二定律的实质热力学第二定律揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性即一切和热现象有关的宏观过程都具有方向性如机械能可以全部转化为内能，而内能要全部转化为机械能又不引起其他变化是不可能的，因此，第二类永动机不可能制成热力学第二定律是独立于热力学第一定律的一个重要自然规律特别提醒3热力学第

7、二定律的意义指明了自然界中哪些过程可以自发实现，哪些过程不能自发实现对人们认识自然，利用自然有重要的指导意义，在物理、化学、生物学领域也有重要的指导意义4两种表述的比较(1)描述的角度不同第一种表述是从热传递的角度，揭示了热传递的不可逆性第二种表述是从内能和机械能转化的角度，揭示了两者转化的不可逆性(2)两种表述是等效的热力学第二定律的表述除了上述两种形式外，还有很多表述，只要是能体现热力学过程具有方向性的事实都可以作为它的表述这些表述看上去似乎没什么联系，然而它们都是等效的，理论上可以由其中一个推导出另一个特别提醒1“自发地”过程是指不受外界干扰进行的自然过程2在整个自然界中，无论有生命的或

8、无生命的，所有的宏观自发过程都具有单向性，都有一定的方向性，都是一种不可逆过程，如水向低处流，重物向下落，山岳被侵蚀，房屋衰朽倒塌，人的一生从婴儿到老年再到死亡等2可见，任何热机(即使是理想热机，没有摩擦，也没有漏气等能量损失)都不可能把吸收的能量百分之百地转化成机械能，总有一部分热量q2散发到冷凝器中，也就是说，那种没有冷凝器，只有单一热源，从这个单一热源吸收的热量能全部用来做功而不引起其他变化的热机(第二类永动机)是永远不可能制造成功的3热机能流图图1161三、热力学第一、第二定律的比较1两定律揭示的问题不同(1)热力学第一定律从能量守恒的角度揭示了功、热量和内能改变量三者的定量关系，是普

9、遍意义下的能量守恒定律的一种特殊形式(2)热力学第二定律则反映了自然过程进行的方向性和条件指明并非所有遵守能量守恒的过程都能实现2两定律的表述形式不同(1)热力学第一定律只有一种表述形式，即uwq.告诫人们：第一类永动机不可能制成(2)热力学第二定律有多种表述形式，告诫人们：第二类永动机不可能制成3在热力学中，两者既相互独立，又互为补充，共同构成了热力学知识的理论基础特别提醒热力学第一、第二定律从不同角度揭示了热力学过程中遵守的规律，只有同时符合两定律的过程才能实现即时应用下列说法正确的是()a热量不能由低温物体传递到高温物体b外界对物体做功，物体的内能必定增加c第二类永动机不可能制成，是因为

10、违反了能量守恒定律d不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化解析：选d.在一定条件下热量可以由低温物体传递到高温物体(例如电冰箱的工作过程)，这并不违背热力学第二定律，故a错由热力学第一定律知外界对物体做正功，物体的内能不一定增加，故b错第二类永动机并不违反能量守恒定律，而违反了热力学第二定律，选项c不正确课堂互动讲练课堂互动讲练对热力学第二定律的理解对热力学第二定律的理解根据热力学第二定律，下列判断正确的有()a热机中燃气的内能不可能全部变成机械能b电流的能不可能全部变成内能c在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变成电能d在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物

11、体【解析】凡是与热现象有关的宏观热现象都具有方向性无论采用任何设备和手段进行能量转化，总是遵循“机械能可全部转化为内能，而内能不能全部转化为机械能”，故a正确火力发电机发电时，能量转化的过程为内能机械能电能因为内能机械能的转化过程中会对外放出热量，故燃气的内能必然不能全部变为电能，c正确热量从低温物体传递到高温物体不能自发进行，必须借助外界的帮助，结果会带来其他影响，这正是热力学第二定律第一种(克氏)表述的主要思想故d正确由电流热效应中的焦耳定律可知，电流的能可以全部转化为内能故b错【答案】acd【思维升华】对热力学第二定律的理解可从以下几方面：(1)热传导的方向性；(2)内能和机械能转化的方

12、向性；(3)能量耗散的实质永动机的理解永动机的理解下列说法中正确的是()a第二类永动机跟第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律b第二类永动机不可能制成说明机械能可以全部转化为内能，而内能却不能完全转化为机械能c第二类永动机违背了能量转化的方向性d自然界中能量是守恒的，所以不用考虑节约能源【解析】第二类永动机虽不违背能量守恒定律，但违背了热传导中能量转化的方向性，a错，c对；机械能可以完全转化为内能，而内能在一定的条件下也可以完全转化为机械能，b选项错；自然界里可利用的能源是有限的，故仍需节约能源，d错【答案】c【思维升华】机械能和内能的转化具有方向性，内能不可能全部转化为机械能而不引起其他变化能量与能源问题能量与能源问题取一个横截面积为3 dm2的圆筒，筒内装水0.6 kg，用来测量射到地面的太阳能在太阳光垂直照射2 min后温度升高1 ，已知射到大气顶层的太阳能只有45%到达地面，另外55%被大气吸收和反射而未到达地面，太阳与地球相距1.51011 m请估算太阳辐射的功率【答案】4.41026 w【 思维升华】抓住