3.4热力学第二定律 学案-2022-2023学年高二下学期物理人教版2019选择性必修第三册(含答案)

3.4热力学第二定律一学科核心素养物理观念∶通过自然界中宏观过程的方向性，建立起热力学第二定律的概念。能用热力学第二定律正确描述和解释宏观方向性的自然现象。科学思维∶对常见的宏观自然过程的方向性进行简单分析；知道能量守恒与节约能源的本质。科学探究：理解冰箱的工作原理以及热机的效率为什么无法达到100%。科学态度与责任∶了解能源在社会发展中的地位；知道人类必须尊重自然，遵循自然规律；养成保护环境、节约资源、促进可持续发展的良好习惯。二学习重难点重点：热力学第二定律两种常见的表述。难点：热力学第二定律的开尔文表述。三课前预习1．能源是有限的（1）能源：具有_______的容易利用的储能物质。（2）能量耗散：使用的能源转化成内能分散在环境中不能_______起来驱动机器做功，这样的转化过程叫作“能量耗散”。（3）能源的使用过程中虽然能的总量保持不变，但能量的品质下降了，_______减少了。2．宇宙的下限温度是_______，理想气体对容器壁的压强是由_______而产生的。3．热力学第二定律的开尔文表述：不可能从单一热库___________热量，使之完全变成___________，而不产生其他影响。4．(1)_____________是分子平均动能的标志(2)查理定律可以表述为：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强P与_______________________成正比。(3)请写出把未饱和汽变成饱和汽的常见两种方法__________________________和___________________________。(4)一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与________________________________的和。这个关系叫做热力学第一定律。(5)在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会_________________。5．（1）一切与热现象有关的宏观自然过程都是______的；（2）热量能自发地从高温物体转移到低温物体，说明了热传递的______。（3）能量的耗散：其他形式的能转化为内能后不能再重复利用，这种现象叫作能量的耗散。（4）能量的耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有______。6．能量的耗散∶（1）定义∶电池中的______转化为电能，电能又通过灯泡转化为_____和_____，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的____，我们很难把这些内能收集起来重新利用，这种现象叫作能量的耗散。（2）能量的耗散表明∶能量的数量是_____的，但是能量可利用的品质_____了。（3）能量的耗散从能量转化的角度反映出自然中与热现象有关的宏观过程具有_______。7．我国自古有“昼涨称潮，夜涨称汐”的说法。潮汐主要是由太阳和月球对海水的引力造成的，以月球对海水的引力为主。(1)世界两大观潮胜地，一处是亚马孙河北河口，另一处是我国的___________入海口。(2)图中，a、b是某些潮汐发电示意图。涨潮时开闸门（图a），水由通道进入海湾水库蓄水，待水面升至最高点时关闭闸门，当落潮时，开闸放水发电（图b）。设海湾水库面积为5.0×108m2，平均潮差为3.0m，一天涨落潮两次，发电的平均能量转化率为10%，则一天内发电的平均功率约为（ρ水取1.0×103kg/m3，g取10m/s2）___________。A．2.6×104kWB．5.2×104kWC．2.6×105kWD．5.2×105kW8．热力学第二定律（1）定义：在物理学中，反映宏观自然过程的_______性的定律。（2）热力学第二定律的克劳修斯表述：热量不能_______地从低温物体传到_______温物体，阐述的是传热的_______性。（3）热力学第二定律的开尔文表述：a.热机①热机工作的两个阶段：第一个阶段是燃烧燃料，把燃料中的________变成工作物质的内能；第二个阶段是工作物质对外做功，把自己的内能变成_______。②热机用于做功的热量一定_______它从高温热库吸收的热量，即W_______Q；b.热力学第二定律的开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之_______，而不产生其他影响。（该表述阐述了机械能与内能转化的方向性）（4）热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述是_______的。（选填“等价”或“不等价”）四自我检测1．下列说法的正的是（）A．热量不会从低温物体传给高温物体B．机械能可以完全转化为内能，而内能不可能完全转化为机械能C．可以从单一热库吸收热量，使之完全变为功D．能源是取之不尽、用之不竭的2．下列说法正确的是（）A．人的学习过程随着知识的逐渐积累，引起认知系统总熵值减小B．人的学习过程随着知识的逐渐积累，引起认知系统总熵值增加C．因为能量守恒，所以无需节约能源D．热机中的内能可以全部用来做功3．根据热力学定律，下列说法错误的是（）A．电冰箱的工作表明，热量可以从低温物体向高温物体传递B．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量C．科技的不断进步使得人类有可能生产出从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化的热机D．即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机也不可以把燃料产生的内能全部转化为机械能4．下列说法正确的是（）A．体积和温度都相同的气体，内能一定相同B．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加C．一切过程都是向着分子热运动无序性增大的方向进行的D．从单一热源吸收热量，使之完全变为功而不产生其他影响是不可能的5．某汽车的四冲程内燃机利用奥托循环进行工作。该循环由两个绝热过程和两个等容过程组成。如图所示为一定质量的理想气体所经历的奥托循环，则该气体（）A．在状态a和c时的内能可能相等B．在a→b过程中，外界对其做的功全部用于增加内能C．b→c过程中增加的内能小于d→a过程中减少的内能D．在一次循环过程中吸收的热量小于放出的热量6．能源利用的过程实质上是（）A．能量的消失过程B．能量创造过程C．能量的转化和转移过程D．能量的转化传递并且逐渐消失的过程7．关于两类永动机和热力学的两个定律，下列说法正确的是（）A．第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律B．第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律C．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能D．由热力学第二定律可知从单一热源吸收热量，完全变成功是可能的8．关于热现象，下列叙述正确的是（

）A．温度降低，物体内所有分子运动的速度一定都变小B．分子力随分子间距离的增大而减小C．凡是不违背能量守恒定律的实验构想，都是能够实现的D．任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化成机械能9．二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一，人类在采取节能减排措施的同时，也在研究控制温室气体的新方法。目前，专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术。在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体封闭在一个可以自由压缩的导热容器中，将容器缓慢移到海水某深处，气体体积减小为原来的一半，温度逐渐降低。此过程中（）A．封闭的二氧化碳气体对外界做正功B．封闭的二氧化碳气体压强可能增大C．封闭的二氧化碳气体分子的平均动能增大D．封闭的二氧化碳气体一定从外界吸收热量10．下列关于热力学第二定律的说法中正确的是（）A．气体向真空中膨胀的过程是有方向性的B．自然界中的宏观自然过程都具有方向性不可逆C．热量不能从低温物体传到高温物体D．不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功参考答案：三课前预习1．

高品质

自动聚集

能源2．

绝对零度

大量分子对容器壁的无规则碰撞3．

吸收

功4．

温度

热力学温度

降低温度

减小体积

外界对气体所做的功

减少5．

不可逆

方向性

方向性6．