内容正文:
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第4节 热力学第二定律
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核心素养要求
核心素养呈现
1.知道热传递、扩散现象、机械能与内能的转化等都具有方向性.具有方向性的过程是不可逆的.
2.理解热力学第二定律的两种表述,并能用热力学第二定律解释第二类永动机不可能制成.
3.学会用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移及方向性问题.
4.学会运用热力学第二定律解决一些实际问题.
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1.一切与热现象有关的宏观过程都是___________的.
2.热力学第二定律的克劳修斯表述
热量不能自发地从___________物体传到___________物体.即热传导的过程具有___________.
课前
自主梳理
不可逆
低温
高温
方向性
热力学第二定律
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化学能
内能
做功
机械能
机械功W
热量Q
3.热力学第二定律的另一种表述
(1)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___________变成工作物质的___________.第二个阶段是工作物质对外___________,把自己的内能变成___________.
②热机的效率:热机输出的___________与燃料产生的___________的比值.用公式表示:
η=
eq \f(W,Q)
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(2)开尔文表述
不可能从单一热库吸收热量,使之____________________,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)
4. 热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述是___________的.
完全变成功
等价
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1.热传导的过程是具有方向性的.( )
2.热量不能由低温物体传给高温物体.( )
3.第二类永动机违背了热力学第二定律.( )
4.科技发达后,热机的效率可以达到100%.( )
5.机械能可以全部转化为内能,而内能不能自发地全部转化为机械能.( )
√
×
√
×
√
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1.将一杯热水放在教室里,热水中的热量会“自发地”传递给空气.“自发地”含义是什么?
2.电冰箱内部的温度比外部低,为什么制冷系统还能够不断把冰箱内的热量传递给外界的空气?
提示:1.“自发地”指的是没有任何外界的影响或帮助.
2.这是因为电冰箱消耗了电能,对制冷系统做了功.一旦切断了电源,电冰箱就不能把其内部的热量传递给外界空气了.
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课堂
重点探究
eq \a\vs4\al(热力学第二定律及其理解)
[思考探究]
1.两个温度不同的物体互相接触时,将会出现什么现象?
2.上述1过程中热量是自发地从高温物体传给低温物体的,我们所说的“自发地”指的是没有任何的外界影响或者帮助.那么,同学们见过热量从低温物体传给高温物体的实例吗?
3.上述1、2现象说明什么问题?
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提示:1.两个温度不同的物体互相接触时,热量将自发地从高温物体传给低温物体,使高温物体温度降低,低温物体温度升高.
2.电冰箱消耗电能能够把热量从低温物体传给高温物体,在该过程中,一旦切断电源,电冰箱就不能把其内部的热量传给外界的空气了,相反,外界的热量会自发地传给电冰箱内部,使其内部温度逐渐升高.
3.热量可以自发地从高温物体向低温物体传递,但要从低温物体向高温物体传递,必须有第三者的介入.
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[思维深化]
1.对热力学第二定律的理解
在热力学第二定律的表述中,正确地理解“自发地”“不产生其他影响”的确切含义是理解热力学第二定律的关键所在.
(1)“自发地”过程就是不受外来干扰进行的自然过程,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,它不受外界干扰.在热传递过程中,热量可以自发地从高温物体传向低温物体,却不能自发地从低温物体传向高温物体.要将热量从低温物体传向高温物体,必须有“对外界的影响”或有“外界的帮助”,就是要有外界对其做功才能完成.电冰箱就是一例,它是靠电流做功的帮助把热量从低温处“搬”到高温处的.
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(2)“不产生其他影响”