3.4 （课件）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）

3.4 热力学第二定律　 观察思考： 橙色气体扩散后，能否自发的重聚在一起，一个瓶子有橙色气体，另外一个瓶子无橙色气体？ 热传导的过程是有方向性的，这个过程可以向一个方向自发地进行，但是向相反的方向却不能自发地进行。 要实现相反方向的过程，必须借助外界的帮助，因而产生其它影响或引起其它变化。 热传导的方向性： 1. 一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。 2.在物理学中，反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律。 共同特征： 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。 一、热力学第二定律 （1）在不引起其它的变化的条件下，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体。 （2）热量可以从低温物体传到高温物体上，但会引起其它变化，比如冷机做功。 （3）克劳修斯表述阐述的是热传递的方向性。 2.诠释： （Rudolf Julius Emanuel Clausius，1822年1月2日－1888年8月24日） 一、热力学第二定律 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。 热机工作的两个阶段： 一、热力学第二定律 3．热力学第二定律的开尔文表述：不可能从单一热库吸收，使之完全变成功，而不产生其他影响。 （1）不仅要从一个热库吸热，而且一定会向另一个热库放热。 （2）机械能可以全部转化成内能，但这个过程是不可逆的。 （3）的开尔文表述阐述了机械能与内能转化的方向性。 4.诠释： 开尔文 一、热力学第二定律 5．热力学第二定律的两种表述是等价的。 6．与热力学第一定律的关系： 热力学第一定律是和热现象有关的物理过程中能量守恒的特殊表达形式，说明功及热量与内能改变的定量关系，而第二定律指出了能量转化与守恒能否实现的条件和过程进行的方向，指出了一切变化过程的自然发展方向不可逆，除非靠外界影响。所以二者相互独立，又相互补充。 二、能源是有限的 能量在数量上虽然守恒，但其转移和转化却具有方向性。在各种各样的活动中，机械能、电能、光能、声能、化学能、核能、生物能……最终都转化成内能，流散到周围的环境中。 根据热力学第二定律，分散在环境中的内能不管数量多么巨大，它也只不过能使地球、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。这样的转化过程叫作“能量耗散”。 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。虽然能量总量不会减少，但能源会逐步减少，因此能源是有限的资源。 三、熵与熵增加原理 自然界的很多过程是不可逆的 例如，一个容器被隔板均分为A、B两部分，一定量的气体处于容器A中，而B为真空。抽取隔板K，A中的气体就会扩散到B中，最后整个容器的A、B两部分都均匀地分布了这种气体。这个过程显然是不可逆的。 1850年，克劳修斯首次提出熵的概念，熵可用来表达一个系统的无序程度，系统从有序向无序的发展过程中熵在增加。在物理学中，不与外界进行物质和能量交换的系统叫作孤立系统。 在自发过程中，系统总是自发地向无序方向发展，即一个孤立系统的熵值总是不减少的，这就是熵增加原理。 1．某校中学生为参加电视台《异想天开》节目，提出了下列四个设想方案，从理论上讲可行的是（　　） A．制作一个装置从海水中吸收内能全部用来做功 B．制作一种制冷设备，使温度降至绝对零度以下 C．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发分离，既清洁了空气，又变废为宝 D．将屋顶盖上太阳能板，可直接用太阳能来解决照明和热水问题 D 2．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 C 3．关于热力学第二定律，下列表述中正确的是（　　） A．物体可以从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化 B．热传递是有方向性的 C．不可能使热量从低温物体传到高温物体 D．第二类永动机是可以制成的 B 4．下列说法中正确的是（　 　） A．热量能够从高温物体传到低温物体 B．机械能可以全部转化为内能而不引起其他变化 C．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化 D．凡是不违背能量守恒定律的过程一定都能实现 ABC 5．下列说法正确的是（　　 ） A．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性 B．第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律 C．对于一定质量的理想气体，只