10.3热力学第二定律-2021-2022学年高二物理同步多用途学案（人教版选修3-3）

人教版高中物理选修3-3学案 第十章：热力学定律 10.3热力学第二定律预习+知识梳理 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．同步练习 1．（1）一切与热现象有关的宏观自然过程都是______的； （2）热量能自发地从高温物体转移到低温物体，说明了热传递的______。 （3）能量的耗散：其他形式的能转化为内能后不能再重复利用，这种现象叫作能量的耗散。 （4）能量的耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有______。 【答案】不可逆 方向性 方向性 【详解】 略 2．判断下列说法的正误 （1）由能量守恒定律知，能量是取之不尽用之不竭的，也不必要节约能源．（____） （2）热量可以自发地由高温物体传向低温物体，也可以自发地从低温物体传向高温物体．（____） （3）大量消耗常规能源会使环境恶化，故提倡开发利用新能源．（____） （4）能量耗散就是能量的总量在减少．（____） 【答案】错误 错误 正确 错误 【详解】 略 3．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）能源是取之不尽、用之不竭的。（____） 【答案】错误 错误 正确 错误 【详解】 略 4．能量转化的不可逆性∶科学家对有关自然现象和经验事实进行大量研究后发现∶一切与______有关的宏观自然过程都是______的。 【答案】热现象 不可逆 【详解】 能量转化的不可逆性∶科学家对有关自然现象和经验事实进行大量研究后发现∶一切与热现象有关的宏观自然过程都是热现象的。 5．下列说法正确的是（　　） A．气体的内能是分子热运动的动能之和，只能通过热传递来改变 B．功可以全部转化为热，但热量不能全部转化为功 C．气体的温度不变时，不会发生热传递 D．热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，也能自发地从低温物体传递到高温物体 【答案】C 【详解】 A．气体的内能是分子动能和分子势能之和，可以通过做功和热传递两种方式改变，故A错误； B．热力学第二定律开尔文表述：不可能从单一热源取热，把它全部变为功而不产生其他任何影响。只有在不产生其它影响的条件下，从单一热源吸热全部变功才是不可能的（被客观规律所禁止的），也就是说第二定律并不禁止下列情形：存在其他变化时，热全部变功，或者说：“从单一热源取热，把它全部变为功”并非不可能，但只有在发生其他变化时，才能实现，故B错误； C．气体的温度不变时，内能不变，在无外界做功情况下，由热力学第一定律知不会发生热传递，故C正确； D．热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体；在外界影响下，热量才能从低温物体传递到高温物体，故D错误。 故选C。 6．下列说法正确的是（　　） A．内能不同的物体，分子热运动的平均动能可能相同 B．水滴中的花粉颗粒在不停地运动，证明水分子在永不停息地运动 C．液体与大气相接触，表面层分子受内部分子的作用表现为引力 D．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大 E.根据热力学第二定律可知热量能够从高温物体传到低温物体，但不可能从低温物体传到高温物体 【答案】ABC 【详