3.4热力学第二定律 课件—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修三

第三章 热力学定律 3.4热力学第二定律 核心素养目标 1.通过对自然界中与热现象有关的宏观过程的方向性的实例分析，了解归纳热力学第二定律的过程和方法 2.能用热力学第二定律解释常见的不可逆过程，即自然界中的能量转化、转移以及方向性的问题 3.了解能量与能量的区别以及能源的有限性 问题引入 颜料在水中扩散后能否自发地重新聚集在一起，二其余部分又变成清水吗？ 一、热力学第二定律 物体间的传热、气体膨胀、扩散、有摩擦的机械运动……都有特定的方向性。这些过程可以自发地朝某个方向进行。例如热由高温物体传向低温物体，而相反的过程，即使不违背能量守恒定律，也不会自发地进行。 一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。 1、克劳修斯表述 热量不能自发地从低温物体传到高温物体。 如何理解表述中的“自发”二字？ 自发”二字是指：当两个物体接触时，不需要 任何第三者的介入、不会对任何第三者产生任何影响，热量就能从一个 物体传向另一个物体。 思考与讨论 电冰箱通过后箱内温度低于箱外温度，并且还会继续降温，直至达到设定的温度。显然这是热量从低温物体传到了高温物体。 这一现象是否违背热力学第二定律？ 电冰箱实例分析 1.向压缩机供电： 热量从外向内搬运 2.停止向压缩机供电： 热量从内向外搬运 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。 思考与讨论 在水平地面上滚动的足球，摩擦力做负功，其动能转化为内能，最终停了下来，同时产生的热量散失在周围的环境中。会不会有这样的现象： 静止的足球、地面和周围的空气自发地降低温度释放内能，并将释放出的内能全部转化为足球的动能，让足球又滚动起来？ 机械能可以全部转化成内能，但这个过程是不可逆的。 可以证明，热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述是等价的。 三、能源是有限的 1.能量耗散 所谓能量耗散是指在能量转化过程中无法把流散的能量重新收集、重新加以利用. 2.能源 高品质的容易利用的储能物质，例如石油、天然气、煤等。 能源的使用过程中，虽然能的总量保持守恒，但能量的品质 下降了。 例题1 关于能量和能源，下列说法正确的是（　　） A．人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造 B．在能源的利用过程中，由于能量在数量上并未减少，所以不需要节约能源 C．自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性 D．