高二物理热力学第二定律3

热力学第二定律

郭俊德1/26一、学习目标：二、重点和难点：三、教学过程：2/261.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。3/26二、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4/26三、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吨，它温度只要降低，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，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．5/26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。6/261．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。7/262．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。8/26(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．9/263．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过程含有方向性自然规律。10/264．热机效率(1)热机做功W和它从热源吸收热量Q1比值叫做热机效率

(2)热机效率不可能到达100％11/26(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：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引发其它改变．12/262．两种表述是等价．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．13/26(四)能量耗散1．能量耗散：流散内能无法重新搜集起来加以利用现象叫做能量耗散．2．能量耗散从能量转化角度反应出自然界中宏观过程含有方向性．14/26五、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．15/26[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．16/26[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17/26[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．18/26[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。19/26六、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。20/26七、[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：21/26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：22/262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．23/264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。24/266.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