3.4 （导学案）热力学第二定律-2021-2022学年高二物理备课优选课件+导学案（人教版2019选择性必修第三册）

第4节　热力学第二定律 【知识梳理与方法突破】 1.热力学第二定律的理解 （1）“自发地”过程就是不受外来干扰进行的自然过程，在热传递过程中，热量可以自发地从高温物体传到低温物体，却不能自发地从低温物体传到高温物体。要将热量从低温物体传到高温物体，必须“对外界有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，它是靠电流做功把热量从低温处“搬”到高温处的。 （2）“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响。如吸热、放热、做功等。 （3）热力学第二定律的每一种表述都揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性。如机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能而不引起其他变化，进一步揭示了各种有关热的物理过程都具有方向性。 （4）适用条件：只能适用于由很大数目分子所构成的系统及有限范围内的宏观过程。而不适用于少量的微观体系，也不能把它扩展到无限的宇宙。 （5）热力学第二定律的两种表述是等价的，即一个说法是正确的，另一个说法也必然是正确的；如一个说法是错误的，另一个说法必然是不成立的。 2.热力学第一定律与第二定律的比较 项目 热力学第一定律 热力学第二定律 定律揭示的问题 它从能量守恒的角度揭示了功、热量和内能改变量三者间的定量关系 它指出自然界中出现的宏观过程是有方向性的 机械能和内能的转化 当摩擦力做功时，机械能可以全部转化为内能 内能不可能在不引起其他变化的情况下全部转化为机械能 热量的传递 热量可以从高温物体自发地传到低温物体 说明热量不能自发地从低温物体传到高温物体 表述形式 只有一种表述形式 有多种表述形式 联系 两定律都是热力学基本定律，分别从不同角度揭示了与热现象有关的物理过程所遵循的规律，二者相互独立，又相互补充，都是热力学的理论基础 3.能量耗散的理解 （1）各种形式的能最终都转化为内能，流散到周围的环境中，分散在环境中的内能不管数量多么巨大，它也只能使地球、大气稍稍变暖一点，却再也不能自动聚集起来驱动机器做功了。 （2）从可被利用的价值来看，内能较之机械能、电能等，是一种低品质的能量。所以，能量耗散虽然不会导致能量的总量减少，却会导致能量品质的降低，实际上是将能量从高度有用的高品质形式降级为不大可用的低品质形式。 （3）能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的自发变化过程具有方向性。 （4）能量耗散导致可利用能源减少，所以要节约能源。 【例】关于热力学定律下列说法正确的是（　　） A．气体向真空的自由膨胀是可逆的 B．一定质量的理想气体绝热膨胀时对外做功，气体内能减小 C．空调机既能制热又能制冷，这不遵循热力学第二定律 D．只要技术不断进步，内燃机效率可以达到百分之百 【针对训练】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．能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能的总量并不减少，但能量品质提升了 【对点检测】 1．下列哪个过程具有方向性（　　） ①热传导过程　②机械能向内能的转化过程　③气体的扩散过程　④气体向真空中的膨胀 A．①② B．②③ C．①②③ D．①②③④ 2．对于热力学第一定律和热力学第二定律的理解，下列说法正确的是（　　） A．一定质量的气体膨胀对外做功100J，同时从外界吸收80J的热量，则它的内能增大20J B．物体从外界吸收热量，其内能一定增加；物体对外界做功，其内能一定减少 C．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体 D．热现象过程中不可避地出现能量耗散现象，能量耗散符合热力学第二定律 3．能量的概念是人类在对物质运动规律进行长期探索中建立起来的，下列说法正确的是（　　） A．热量可能会从低温物体传到高温物体 B．随着技术进步，最终使热机的效率达到100％ C．能源在使用过程中，能量总量逐渐减少，因此要节约能源 D．物体只要与外界进行热交换，其内能就一定发生变化 4．下列有关热学知识的说法中正确的是（　　） A．热量可以从低温物体传递给高温物体 B．不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功 C．第二类永动机不可能制成的原因是违反了能量守恒定律 D．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能 5．下列关于能量转换过程的叙述，不违背热力学第一定律，但违背热力学第二定律的有（　　） A．压缩气体时气体内能的增加量可能大于外界对气体所做的功 B．气体向真空自由膨胀时不对外做功，不耗散能量，所以该过程是可逆的 C．某新型热机工作时