2020-2021学年高二下学期物理人教版选修3-3同步学案：10.4热力学第二定律10.5热力学定律的微观解释

3　热力学第二定律 [学习目标]　1.通过自然界中客观过程的方向性，了解热力学第二定律.2.了解热力学第二定律的两种不同表述，以及两种表述的物理实质.3.了解什么是第二类永动机，知道为什么它不能制成.4.能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移以及宏观自然过程的方向性问题． 一、宏观过程的方向性 1．温度不同的两个物体接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，但不会自发地从低温物体传给高温物体，这说明热传导的过程具有方向性． 2．无数事实告诉我们，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的． 二、热力学第二定律的两种表述 1．热力学第二定律的克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．阐述的是传热的方向性． 2．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，使之完全变成功，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) 3．热机 (1)热机工作的两个阶段：第一个阶段是燃烧燃料，把燃料中的化学能变成工作物质的内能．第二个阶段是工作物质对外做功，把自己的内能变成机械能． (2)热机的效率：热机输出的机械功W与燃料产生的热量Q的比值．用公式表示为η＝. 4．热力学第二定律的其他描述 (1)一切宏观自然过程的进行都具有方向性． (2)气体向真空的自由膨胀是不可逆的． (3)第二类永动机是不可能制成的． 5．第二类永动机 (1)定义：只从单一热库吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化的热机． (2)第二类永动机不可能制成的原因：虽然第二类永动机不违反能量守恒定律，但大量的事实证明，在任何情况下，热机都不可能只有一个热库，热机要不断地把吸取的热量变为有用的功，就不可避免地将一部分热量传给低温热库． 1．判断下列说法的正误． (1)热量不会从低温物体传给高温物体．(　×　) (2)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．(　×　) (3)可以从单一热库吸收热量，使之完全变为功．(　√　) (4)第二类永动机违背了能量守恒定律．(　×　) 2．热量总是自发地从高温物体传递给低温物体，这说明热传递过程具有________．冰箱工作时，能把冰箱内的热量传递到冰箱外，这________(填“违反”或“不违反”)热力学第二定律． 答案　方向性　不违反 一、对热力学第二定律的两种理解 (1)热传递的方向性能否简单理解为“热量不会从低温物