5.3 热力学第二定律 学案-福建省莆田第二中学2020-2021学年高二物理鲁科版选修3-3

第3节 热力学第二定律 学案 学习目标： 1.知道热传导及宏观过程的方向性． 2.知道热力学第二定律的多种表述，并用热力学第二定律解释第二类永动机不可能制成的原因． 基础知识： 一、自然过程的方向性 (1)可逆过程和不可逆过程 ①可逆过程：能使系统和外界完全复原，即系统回到原的状态，同时消除原过程对外界的一切影响，则原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和外界完全复原，则原的过程称为不可逆过程． (2)热传递的方向性 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．这说明热传递是不可逆过程，具有方向性． (3)功转变为热的方向性 在焦耳的叶轮搅水实验中，重物下落使水温上升，是机械能转化为内能的过程；与此相反过程，即水温自动降低，产生水流，推动叶片转动，带动重物上升的过程是不可能发生的，尽管它不违背热力学第一定律．可见功转变为热这一热现象是不可逆的，具有方向性． (4)热转变为功的方向性 ①热机：消耗内能对外做功的装置． ②原理：热机必须工作在两个温度不同的热之间，通过工作物质，将从高温热吸收的热量，一部分用对外做功，另一部分完全损耗掉，损耗的热量不可能再自动地收集起．所以热转变为功这一热现象也是不可逆的，具有方向性． (5)结论 凡是与热现象有关的宏观过程都具有方向性． 二、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．(说明热传导的方向性) (2)第二种表述(开尔文表述) 不可能从单一热吸取热量，使之完全变为有用功而不引起其他变化．(说明机械能与内能转化的方向性) 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 从单一热吸取热量并使之完全转化为功而不产生其他影响的机器． ②第二类永动机不可能制成 第二类永动机并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制成的． 重难点理解： 1．热传导的方向性 (1)“自发地”是指没有任何外界的影响或帮助。如重物下落、植物的开花结果等都是自然界客观存在的一些过程。 (2)热量从高温物体传给低温物体，是因为两者之间存在着温度差，而不是热量从内能多的物体传给内能少的物体。由内能的定义可知，温度低的物体