高三物理热力学第二定律省公开课一等奖全国示范课微课金奖

热力学第二定律

第1页一、学习目标：二、重点和难点：三、教学过程：第2页1.了解热传导过程方向性。2.了解什么是第二类永动机，为何第二类永动机不可能制成。3.了解热力学第二定律两种不一样表述，以及这两种表述物理实质。4.了解什么是能量耗散。第3页二、重点和难点：重点：热力学第二定律物理实质和两种常见表述．难点：两类永动机区分，第二类永动机不可能制成原因第4页三、教学过程：引入新课：任何物体都含有内能，在地球上贮存量十分丰富海水总质量约达1.4×1018吨，它温度只要降低1oC，就能释放相当于1800万个功率为100万千瓦核电站一年发电量，足够全世界使用4000年。而人类都不能利用这种“新能源”，究其原因，是因为包括物理学一个基本定律——热力学第二定律．第5页新课教学：(一)热传导方向性1．实例：热量会自动地从高温物体传给低温度物体。2．热传导过程含有方向性3．自然界中进行包括热现象宏观过程都含有方向性。第6页1．实例：热量会自动地从高温物体传给低温度物体。[注意]这里所说“自发地”是指没有任何外界影响或帮助，电冰箱工作时能将冰箱内(温度较低)热量，传给外界空气(温度较高)，是因为电冰箱消耗了电能，对制冷系统做了功。第7页2．热传导过程含有方向性热传导过程能够向一个方向自发地进行(热量从高温物体自发地传给低温物体)；但向相反方向不会自发地产生(热量不会自发地从低温物体传给高温物体)，只有借助外界帮助才能进行。第8页①热机：是一个把内能转化为机械能装置。热机③效率：由能量守恒定律知道Q1=

W+Q2

热机效率内燃机②原理：燃料燃烧产生热量Q1（高温热源）推进活塞对外做功W排出废气向外界（低温热源）放热Q2高温热库低温热库Q1Q2对外做功热机W热机效率小于100%，就不可能把从高温热源吸收热量全部转化为机械能，总有一部分热量散发到冷凝器中。（二）机械能与内能转化方向性第9页(二)第二类永动机1．第二类永动机：人们把想象中能够从单一热源吸收热量，全部用来做功而不引发其它改变热机叫做第二类永动机。2．第二类永动机不可能制成表示机械能和内能转化过程含有方向性．尽管机械能能够全部转化为内能，内能却不能全部转化成机械能，同时不引发其它改变。第10页3．第一类永动机和第二类永动机它们都不可能制成，第一类永动机构想违反了能量守恒定律；第二类永动机构想虽不违反能量守恒定律，但违反了跟热现象相联络宏观自然过程含有方向性规律。第11页三、热力学第二定律

举例：两种不一样气体扩散能够自发地进入对方,最终成为一个均匀混合气体思索:如图所表示,容器A中装有气体,容器B是真空,打开阀门K,容器A中气体会自发地向B中膨胀,最终两个容器都充满气体.会不会气体自发地从容器B流向容器A,最终使容器B恢复成真空呢?大量自然现象说明:有些物理过程含有方向性.第12页(三)热力学第二定律1．热力学第二定律常见两种表述：(1)按热传递方向性来表述：不可能使热量从低温物体传到高温物体，而不引发其它改变。(2)按机械能与内能转化过程方向性来表述：不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引发其它改变。第13页2．两种表述是等价能够从一个表述导出另一个表述，两种表述都称为热力学第二定律3．热力学第二定律意义提醒了有大量分子参加宏观过程方向性，是独立于热力学第一定律一个主要自然规律。第14页熵

描述物体无序程度，物体内部分子热运动无序程度越高，物体熵就越大第15页五、例题分析：[例1]依据热力学第二定律，以下判断正确是A.电流能不可能全部变为内能B．在火力发电机中，燃气内能不可能全部变为电能C．热机中，燃气内能不可能全部变为机械能D．在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温度物体。第16页[解析]依据热力学第二定律可知，凡与热现象相关宏观过程都含有方向性，电流能可全部变为内能(由电流热效应中焦耳定律可知)，而内能不可能全部变成电流能．机械能可全部变为内能，而内能不可能全部变成机械能，在热传导中，热量只能自发地从高温物体传递给低温物体，而不能自发地从低温物体传递给高温物体，所以选项B、C、D正确。第17页[例2]第二类永动机不能够制成，是因为[]A.违反了能量守恒定律

B．热量总是从高温物体传递到低温物体

C．机械能不能全部转变为内能

D．内能不能全部转化为机械能，同时不引发其它改变第18页[解析]第二类永动机构想即使符合能量守恒定律，不过违反了能量转化中有些过程是不可逆规律。所以不可能制成，选项D正确。第19页[例3]试对热力学第一定律和热力学第二定律做一简单评析[解析]热力学第一定律和热力学第二定律是组成热力学知识理论基础，前者对自然过程没有任何限制，只指出在任何热力学过程中能量不会有任何增加或损失，反应是物体内能改变与热量、做功定量关系；后者则是处理哪些过程能够自发地发生，哪些过程必须借助于外界条件才能进行。第20页六、小结：热力学第二定律有常见两种表述，提醒了有大量分子参加宏观过程(即与热现象相关宏观过程)方向性，第二类永动机不可能制成。第21页七、[巩固练习]1.以下哪些物理过程含有方向性A.热传导过程B．机械能和内能转化过程C．气体扩散过程D．气体向真空中膨胀过程。答案：第22页上题答案：ABCD2.热机是一个______装置，热机做功和它从热源吸收热量比值叫做热机______．答案：3.能量耗散是从

________角度反应出自然界中宏观过程含有方向性．答案：第23页2答案：把内能转化为机械能；效率

3答案：热现象4.热力学第二定律使人们认识到，自然界中进行包括________现象宏观过程都含有________性，比如机械能能够________转化为内能，但内能_______全部转化为机械能，而不引发其它改变．第24页4答案：热；方向；全部；不能。5.什么是第二类永动机?为何第二类永动机不可能造成?答：能够从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引发其它改变热机称为第二类永动机。第二类永动机不可能制成原因是因为机械能和内能转化过程含有方向性，尽管机械能能够全部转化为内能，但内能却不能全部转化为机械能，而不引发其它改变。第25页6.试述热力学第一定律和热力学第二定律区分与联络。解答：热力学第一定律指出了在任何热力学过程中，能量不会有任何增减或损失，对自然过程也没有限制；而热力学第二定律是处理了哪些过程能够发生。两个定律从不一样角度揭示了热力学过程中遵从规律，既相互独立，又相互补充，共同组成了热力学知识理论基础第26页；/时时娱乐gwh18iyc许人。”“是。”“这次见，出落得越发好了，难得是机伶顺意。”老太太又道。明秀在旁边笑。“你娘也跟你说过，你二姐姐在宫里，想有个伴儿。”老太太果然把话题移过来，“原来呢，你跟你二姐姐，是最亲了。”明秀低头揉着衣带。“秀儿，这么多孩子里，你是最大方明礼，奶奶也不跟你绕着了，”老太太道，“你看咱们要跟你二姐姐找个伴当，珞儿肯不愿？”明秀声如蚊蚋：“珞儿跟二姐姐感情，向来是很好。这些年也一直念着二姐姐。”“这孩子有情意。”老太太叹道，“可惜你笙妹妹病成这么……不回她自己院子，又去哪好呢？”第四十二章梅香惹人约黄昏（4)“奶奶，三哥院里倒是空着，柳少姨娘素来也疼笙妹妹，你看让笙妹妹过去可好？”明秀提议。苏三公子明词，出仕在安城，作司马。他妻子彥氏，新婚燕尔，又无子嗣，当然随他上任去。留下一个柳姓姨娘，是作丫头时就跟了苏明词，代小俩口留在苏家，给老人尽孝。明词院里没其它男人在，柳少姨娘为防物议，起居极贞静，虽在外院，其实同内院无甚差异，更难得从没跟表闹过别扭。搬到那里是挺合宜。“你这孩子真周到。”老太太抚着明秀手，“我只怕珞儿没你周详，进了宫，要吃亏。你跟珞儿相处得多，对她品性，总比我一个老太婆更了解些。你看她怎样？”福珞若在当场，准手心出汗，等明秀多说几句好话。明秀答应过她！但明秀只推逊道：“秀儿怎比得奶奶看人准。”“你说说罢！”老太太再三要求。明秀这才道：“旁也说不好，只不过一起玩时候，珞儿时常有些好主意，我们照她做去，果然不错，所以都爱同她玩。”老太太又问了些细节，再将明秀出阁时要带一些珍贵物品、家常得用物色，同明秀商议。明秀除了包括福珞问话时，老老实实说几句，后头那些只是低头听、红着脸笑，再不发一语。老太太好生抚慰疼惜她一番，放她回去。嘉颜早已吩咐人着手搬表东西往三少爷院子去，转回来，正见明秀走，便替明秀打起帘子，一直送到中门。老太太心腹封嫂则静静侍立老太太跟前，晓得老太太一定有话要说。老太太沉吟片刻，摩挲着玉扳指，开口道：“这阵子，事儿倒多。”“千头万绪