第3章 第3节　热力学第二定律 第4节　熵——系统无序程度的量度—2020-2021学年新教材鲁科版（2019）高中物理选择性必修第三册同步学案

第3节　热力学第二定律 第4节　熵——系统无序程度的量度 学习目标：1.[物理观念]知道热传导及宏观过程的方向性．　2.[科学态度与责任]知道热力学第二定律的多种表述，并了解用热力学第二定律解释第二类永动机不可能制成的原因．　3.[科学态度与责任]了解熵的概念及熵增加原理，并能解释生活中的有关现象． 一、自然过程的方向性　热力学第二定律的表述 1．自然过程的方向性 (1)可逆过程和不可逆过程 ①可逆过程 一个系统由某一状态出发，经过某一过程到达另一状态，如果存在另一过程，它能使系统和外界完全复原，即系统回到原来的状态，同时消除原来过程对外界的一切影响，则原来的过程称为可逆过程． ②不可逆过程 如果用任何方法都不能使系统与外界完全复原，则原来的过程称为不可逆过程． (2)热传导的方向性 ①热量可以自发地由高温物体传给低温物体，或者由物体的高温部分传给低温部分． ②热量不能自发地由低温物体传给高温物体． ③热传递是不可逆过程，具有方向性． (3)功和热相互转变的方向性 ①功转变为热这一热现象是不可逆的，具有方向性． ②热转变为功这一热现象也是不可逆的，具有方向性． (4)结论 凡是与热现象有关的宏观过程都具有方向性． 2．热力学第二定律的表述 (1)第一种表述(克劳修斯表述) 不可能使热量从低温物体传向高温物体而不引起其他变化．(说明热传递的方向性) (2)第二种表述(开尔文表述) 不可能从单一热源吸取热量，使之完全用来做功而不引起其他变化．(说明功热转化的方向性) 热力学第二定律的这两种表述是等价的．热现象的宏观过程是不可逆的． (3)第二类永动机 ①定义 从单一热源吸取热量并使之完全转化为功而不引起其他影响的机器． ②第二类永动机不可能制成 第二类永动机虽然不违背热力学第一定律，但违背了热力学第二定律． ③热力学第二定律的又一表述 第二类永动机是不可能实现的． 二、熵 1．有序与无序 (1)温度高低的区别在于分子的平均动能不同．热传递这个不可逆过程使无序程度增加了． (2)热力学第二定律的微观本质：与热现象有关的自然发生的宏观过程总是沿着大量分子热运动无序程度增大的方向进行． 2．熵和熵增加原理 (1)熵的定义 用来量度系统无序程度的物理量叫作熵． (2)熵增加原理 在孤立系统中的宏观过程必然朝着熵增加的方向进行，孤立系统是指与外界既没有物质交换也没有能量交换的系统