第4节 热力学第二定律 课件-2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册

第三章

热力学定律第4节

热力学第二定律图解课标要点_______________________________

将一滴黑色颜料滴进一杯清水中，颜料会自发地在清水中扩散，直到它们均匀地分散在水中为止。而分散开的颜料不能自发地重新聚集成颜料滴，使杯子中的水又变成清水。这类现象揭示出什么物理规律呢？学思用·典例详解例1-1

（多选）关于自然过程的方向性，下列说法正确的是(

)CDA.摩擦生热的过程是可逆的B.凡是符合能量守恒的过程一般都是可逆的C.实际的宏观自发过程都具有“单向性”或“不可逆性”D.气体的自由膨胀是不可逆过程【解析】机械能和内能的转化过程具有方向性，所以摩擦生热的过程是不可逆的，故A错误。实际的宏观自发过程都符合能量守恒定律，具有“单向性”或“不可逆性”，故B错误，C正确。气体自由膨胀的过程具有方向性，是不可逆过程，故D正确。例2-2

（多选）根据热力学第二定律分析，下列说法正确的是(

)BCA.热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体B.热量能够从高温物体传到低温物体，也可以从低温物体传到高温物体C.机械能可以全部转化为内能D.内能可以全部转化为机械能而不引起其他变化【解析】根据热传导的规律可知，热量可以自发地从高温物体传到低温物体，却不能自发地（不需要外界帮助）从低温物体传到高温物体,但是如果借助外界的帮助，热量可以从低温物体传到高温物体，故A错误，B正确；机械能可以全部转化为内能（【举例】如一个运动物体克服摩擦力做功且最终停止运动时，机械能全部转化为内能。），但内能无法全部转化为机械能而不引起其他变化，故C正确，D错误。.

.例2-3

[教材第63页“练习与应用”第2题改编](2025·江苏南通期中)下列现象中，遵循能量守恒定律但违反热力学第二定律的是(

)DA.一杯热茶自然放置，茶水会慢慢冷却B.蒸汽机把蒸汽的部分内能转化成机械能C.电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体D.通过降低海水温度的方法就可以得到大量的能量用来发电从而解决能源短缺的问题【解析】传热具有方向性，热量能自发地从高温物体传到低温物体，故一杯热茶自然放置，茶水会慢慢冷却，遵循热力学第二定律，故A不符合题意；根据热力学第二定律知，蒸汽机的能量损失不可避免，只能把蒸汽的部分内能转化为机械能，故B不符合题意；电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体，但此过程中消耗了电能，所以不违反热力学第二定律，故C不符合题意；根据热力学第二定律知，不可能从单一热源吸收热量并转化为功而不引起其他的变化，利用降低海水温度放出大量的热量来发电，降低海水温度的过程，消耗的能源更多，不能解决能源短缺的问题，故D符合题意。【学会了吗丨变式题】1.日常生活中使用的燃油汽车，其动力来源于发动机内部的汽缸，在汽缸内，通过气体燃烧将气体的内能转化为机械能，下列说法正确的是(

)BA.现代汽车技术已经非常先进，能够使气体燃烧释放的热量全部转化成机械能B.气体燃烧过程符合热力学第二定律，内能无法全部用来做功以转化成机械能C.气体燃烧释放的热量没有全部转化为机械能，故该过程不符合热力学第一定律D.发动机工作时，若没有漏气和摩擦，也没有发动机的热量损失，则气体燃烧产生的热量能够完全转化成机械能【解析】选项分析正误AB气体燃烧过程符合热力学第二定律，内能无法全部用来做功以转化成机械能。√C气体燃烧释放的热量虽然没有全部转化为机械能，但该过程符合热力学第一定律。D发动机工作时，就算没有漏气和摩擦，也没有发动机的热量损失，气体燃烧产生的热量也不能完全转化成机械能。例3-4

下列现象属于能量耗散的是(

)DA.利用水能发电将水能转化为电能

B.电池的化学能转化为电能C.电流通过电阻丝将电能转化为光能

D.火炉把房子烤暖【解析】能量耗散是指其他形式的能转变为内能，最终流散在周围环境中无法重新收集并加以利用的过程。本题中的电能、光能都可以重新收集并加以利用。火炉把房子烤暖使燃料的化学能转变成内能并流散在周围的环境中，难以重新收集并加以利用，是能量耗散。故本题选D。例4-5

关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是(

)BA.热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，两者相互矛盾B.内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾C.两条定律没有本质区别D.能量守恒定律包含了热力学第一定律和热力学第二定律【解析】热力学第一定律揭示了内能与其他形式能量之间的转化关系，是能量守恒定律在热力学中的具体体现。热力学第二定律则进一步阐明了内能与其他形式能量转化时的方向性，二者表述的角度不同，本质不同，相互补充，并不矛盾，B正确,A、C、D错误。明考向·出题考法例6

下列关于熵的说法错误的是(

)BA.熵是系统无序程度的量度B.在孤立系统中，一个自发的过程总是向熵减少的方向进行C.热力学第二定律的微观实质是孤立系统总是向熵增大的状态发展D.熵值越大，代表系统分子运动越无序【解析】熵是系统无序程度的量度，熵越大，系统分子运动无序程度越大，故A、D正确；孤立系统中发生的任何实际过程，其能量的总值保持不变，而其熵值不会减少，故B错误，C正确。方法帮

解题课丨关键能力构建题型1

热力学第二定律的应用例7

[链接教材第60页“思考与讨论”]（多选）如图3-4-2所示为电冰箱的工作原理示意图，压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外，下列说法正确的是(

)BC图3-4-2A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C.电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律D.电冰箱的工作原理违反热力学第一定律

【解析】热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能量守恒的具体表现，适用于所有的热学过程，故C正确，D错误；根据热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，必须借助于外界做功，A错误，B正确。【学会了吗丨变式题】2.（多选）下列宏观过程能用热力学第二定律解释的是(

)BCD

【解析】热力学第二定律反映的是与热现象有关的宏观过程的方向性，A不属于热现象，不符合题意；由热力学第二定律可知B、C、D符合题意。题型2

有关热机效率的计算

【学会了吗丨变式题】

高考帮

考试课丨核心素养聚焦考情揭秘素养点击基本考查点热力学第二定律的理解，能源相关问题分析等。1.明确自然界中宏观过程的方向性，理解热力学第二定律的含义，能理解自然界能量转化和转移的方向性问题。2.认识能源是有限的，关心社会发展，关注能源安全，节约使用能源，树立促进社会可持续发展的责任意识。热点及难点热力学第二定律与其他热学知识的综合应用问题。题型及难度主要是选择题或填空题，难度中等偏易。高考中地位热力学理论的重要基础，很少单独命题。考向

热力学第二定律与其他热学知识的综合应用图3-4-3例9

(湖南高考题，多选)利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图3-4-3，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动

本题以分离冷热气体的原理为背景考查分子动理论和热力学第二定律，能够拓展考生的视野，考查考生读取信息的能力，体现了物理学科核心素养中的物理观念和科学思维。√√√

练习帮

习题课丨学业质量测评A

基础练丨知识测评建议时间：10分钟1.关于热力学第二定律，下列说法不正确的是(

)A

2.（多选）根据热力学第二定律，下列说法正确的是(

)ADA.不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化B.没有冷凝器，只有单一的热库，能从单一热库吸收热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机是可以制成的C.制冷系统可将冰箱里的热量传到外界较高温度的空气中而不引起其他变化D.不可能使热量由低温物体传到高温物体，而不引起其他变化【解析】热力学第二定律揭示了与热现象有关的物理过程的方向性。机械能和内能的转化过程具有方向性，机械能可以全部转化为内能，内能却不能全部转化为机械能而不引起其他变化，选项A正确，B错误；热传导过程也具有方向性，热量能自发地从高温物体传到低温物体，但要从低温物体传到高温物体，必然会引起其他变化（【点拨】外界对系统做功），选项C错误,D正确。.

.3.根据热学中的有关知识，判断下列说法错误的是(

)CA.机械能可以全部转化为内能，内能也可以用来做功转化成机械能B.自发的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的C.第一类永动机违背能量守恒定律，但第二类永动机不违背能量守恒定律，所以随着科技的进步和发展，第二类永动机可以被制造出来D.空调既能制热又能制冷，说明在不自发的条件下，热量可以逆向传递【解析】机械能可以全部转化为内能，内能也可以用来做功转化成机械能，故A正确；根据热力学第二定律可知，与热现象有关的宏观过程都具有方向性，自发的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，故B正确；第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机违背热力学第二定律，都不可能被制造出来，故C错误；根据热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传递给高温物体，但在一定外界条件下可以实现，例如空调制冷时，压缩机工作，消耗电能，把热量从低温物体传递给高温物体，故D正确。4.(2025·湖北襄阳市第一中学月考)全球能源互联网发展合作组织与国家气候中心2025年4月21日联合发布《2025年全球新能源发电年景预测报告》。能源问题是当今世界最为重要的问题之一，热力学的研究对能源利用率的提高起到了关键作用，为热机的设计与制造提供了足够的理论支持。关于热机和热力学定律，以下表述正确的是(

)C

【解析】选项分析正误AB虽然能量守恒，但是使用后能源的品质降低，可利用的能源会越来越少，能源危机仍然存在。C由熵增加原理可知，一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行。√D热力学第二定律可表述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其他变化”。B

综合练丨选考通关建议时间：15分钟5.热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一是：热量不能自发地从低温物体传到高温物体；其二是：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。第一种表述方式可以用图来表示，根据你对第二种表述的理解，如果也用类似的示意图来表示，你认为下列示意图中正确的是(

)BA.

B.

C.

D.

【解析】由题图可知，使热量由低温物体传递到高温物体必伴随着制冷机的做功，即不是自发的过程,对于第二种表述,热机工作时,从高温物体吸收热量,只有一部分用来对外做功，转变为机械能,另一部分热量要传递给低温物体,故选项B正确,A、C、D错误。6.将一件裙子放进死海，3年后它成了一件精美的艺术品（如图），其形成原因是海水中的盐不断在衣服表面结晶。根据这一现象判断，下列说法不正确的是(

)DA.结晶过程看似是自发的，其实要受到环境的影响B.结晶过程是无序向有序转变的过程C.盐在溶解的过程中熵是增加的D.这件艺术品被精心保存在充满惰性气体的密闭橱窗里，可视为孤立系统，经过很长时间后，该艺术品的熵可能减小【解析】结晶过程不是自发的，通常是由水温降低或水的蒸发引起的，受到环境的影响，是由无序向有序的转变过程，故A、B正确；盐的溶解是自发的熵增加过程，故C正确；孤立系统的熵永不减小，总是增大或者不变，故D错误。7.(教材第63页“练习与应用”第3题改编)制冷机是一种利用工作物质，使热量从低温物体传到高温物体的装置，通过制冷机可以使一