沪教版高中物理选修3-3 4.3热力学第二定律_学案 无答案

热力学第二定律 【学习目标】 1．通过自然界中自发过程的方向性得出并理解热力学第二定律 2．能用热力学第二定律解释第二类永动机不能制造成功的原因 3．能用热力学第二定律解释自然界中的能量变化、转移及方向性问题 【学习重点】 理解热传导的方向性及热力学第二定律。 【学习难点】 热力学第二定律的理解 【学习过程】 一、自学探究 自学探究一： 自然过程的方向性 1．热传递的方向性 温度不同的两个物理接触时，热量能够自发地从 物体传到 物体，但不能自发地从 物体传到 物体。这说明：热传递具有 性。 2． 气体的扩散现象具有方向性：两种不同的气体可以 地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，决不会 地分开而成为两种不同的气体。 3．机械能与内能转化的方向性 通过摩擦、撞击等可将物体的机械能全部转化为 能，但 能不能全部转化为机械能，而不引起其他变化。这说明：机械能与内能的转化具有 性。 4．气体向真空膨胀具有方向性：气体可 地向真空容器膨胀，但决不可能出现气体 地从窗口中流出，容器变为真空。 结论：在自然界中，一切自发过程都是有 性的，是 的，但都不违反能量守恒定律。 自学探究二： 热力学第二定律 1．两种表述 ①克劳修斯表述： ②开尔文表述： 此表述也可理解为：不可能把内能全部转化为机械能，而不引起其他变化。 2．理解 ①“不引起其它变化”的含义是不借助外界的帮助或不需要消耗其它能量的意思，也就是“不能自发地”的意思。 ②两种表述的实质是相同的，克劳修斯表述是从 过程具有方向性的角度描述的，而开尔文表述是从 过程具有方向性的角度描述的。每一种表述都揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，即自然界的一切自发过程都具有 性，或自然界的一切与热现象有关的宏观过程都具有 性，都是不可逆的。 3．热力学第二定律的应用 1 什么叫第二类永动机？ ②第二类永动机为什么不可能制成？第二类永动机和第一类永动机有什么不同？ ③热力学第二定律的又一表述： 不可制成，或热机的效率不可能达到 。 二、合作探究 1．热传递的方向性能否理解