3.3 3.4 熵——系统无序程度的量度（课件）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第三册同步导学案（鲁科版）

第3节　热力学第二定律 第4节　 熵——系统无序程度的量度 选择性必修第三册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 [学科素养与目标要求] 物理观念：1.通过自然界中宏观过程的方向性，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，知道为什么它不可能制成。 4．知道熵的概念，了解熵增加原理。 选择性必修第三册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 科学思维：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。 科学态度与责任：能从熵增加的角度认识当前环境问题，增强环保意识和可持续发展意识。 选择性必修第三册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 必备知识 自主学习 关键能力 合作探究 课时作业 巩固演练 课堂检测 素养达标 选择性必修第三册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 一、可逆过程与不可逆过程 1．定义：一个系统由某一状态出发，经过某一过程到达另一状态，如果存在另一过程，它能使系统和外界__________，即系统回到原来的状态，同时消除原来过程__________________，则原来的过程称为可逆过程；如果用任何方法都不能使系统和外界_________，则原来的过程称为不可逆过程。 完全复原 对外界的一切影响 完全复原 选择性必修第三册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 2．热传递的方向性 (1)热量可以自发地由______物体传给______物体。 (2)热量不能自发地由______物体传给______物体，而不引起其他变化。 (3)热传递是________过程，具有_______。 高温 低温 低温 高温 不可逆 方向性 选择性必修第三册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 3．功热转化的方向性 (1)功转变为热这一热现象是不可逆的，具有________。 (2)热转变为功这一热现象也是不可逆的，具有________。 4．结论 凡是与热现象有关的宏观过程都具有________。 方向性 方向性 方向性 选择性必修第三册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 二、热力学第二定律及第二类永动机 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________其他变化。(说明热传递的方向性) 2．第二种表述(开尔文表述) 不可能从单一热源吸取热量，使之完全用来做功而________其他变化。(说明机械能与内能转化的方向性) 不引起 不引起 选择性必修第三册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 3．第二类永动机不可能制成 (1)第二类永动机是指人们设想的从单一热源吸取热量并使之_____________而不引起其他变化的机器。 (2)热力学第二定律也可以表述为：________永动机是不可能实现的。 完全转化为功 第二类 选择性必修第三册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 三、熵和熵增加原理　熵与能量退降 1．熵的定义：用来量度系统__________的物理量称为熵。 2．熵增加原理：在孤立系统中的宏观过程必然朝着_______的方向进行。孤立系统是指与外界既没有物质交换又没有_____交换的系统。 3．能量退降：在熵增加的同时，一切不可逆过程总是使得能量从___________转化为_____________，能量的品质_____了，这种现象称为能量退降。 无序程度 熵增加 能量 可利用状态 不可利用状态 退化 选择性必修第三册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 [基础知能小试] 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。(　　) × × √ × 选择性必修第三册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 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 选择性必修第三册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 要点一　对热力学第二定律的两种理解 [探究导入]　(1)热传递的方向性能否简单理解为“热量不会从低温物体传给高温物体”？ (2)如图所示是制冷机和热机的工作过程示意图，通过此图思考以下问题： 选择性必修第三册·鲁科物理 返回导航 下页 上页 ①制冷机工作时热量是自发地从低温热库传到高温热库吗？ ②热机工作时能否将从高温热库吸收的热量全部用来做功？ 提示：(1)不能。两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，使高温物体的温度