3.4 热力学第二定律——2022-2023学年高二物理新教材基础+巩固+提升三级跳

新教材 基础 巩固 提升三级跳 第三章 热力学定律 3.4 热力学第二定律 基础知识 知识点梳理： 一、热力学第二定律 1．热力学第二定律的克劳修斯表述 (1)内容：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。即传热的过程具有方向性。 (2)传热的方向性 ①热量可以自发地由高温物体传给低温物体。 ②热量不能自发地由低温物体传给高温物体。 ③一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。 说明：在表述中强调“自发”，就是不需要任何第三者介入，就能发生。 2．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：η＝。 (2)开尔文表达 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) 注意：热力学第二定律的克劳修斯和开尔文表述是等价的。 二、能源是有限的 1．能量耗散：有序度较高(集中度较高)的能量转化为内能，流散到环境中无法重新收集起来加以利用的现象。 2．各种形式的能量向内能的转化，是无序程度较小的状态向无序程度较大的状态的转化，是能够自动发生、全额发生的。 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．能量耗散虽然不会导致能量总量的减少，却会导致能量品质的降低，它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。 说明：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。 预习基础： 一、判断题 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）不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。( ) 二、填空题 2．火力发电，利用燃烧____等化石燃料产生蒸汽推动蒸汽机发电。 3．能够提供可利用能量的物质资源叫______ 4．利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程__________（选填“是”或“不是”）自发过程。该过程空调消耗了电能，空调排放到室外环境的热量__________（选填“大于”“等于”或“小于”）从室内吸收的热量。 5．热力学第二定律 （1）定义：在物理学中，反映宏观自然过程的_______性的定律。 （2）热力学第二定律的克劳修斯表述：热量不能_______地从低温物体传到_______温物体，阐述的是传热的_______性。 （3）热力学第二定律的开尔文表述： a.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________变成工作物质的内能；第二个阶段是工作物质对外做功，把自己的内能变成_______。 ②热机用于做功的热量一定_______它从高温热库吸收的热量，即W_______Q； b.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_______，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。（选填“等价”或“不等价”） 6．（1）若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法中正确的是________(填写选项前的字母)。 A．气体分子间的作用力增大 B．气体分子的平均速率增大 C．气体分子的平均动能减小 D．气体组成的系统的熵增加 （2）若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中，对外界做了0.6J的功，则此过程中气泡__________(填“吸收”或“放出”)的热量是________J。气泡到达湖面后，温度上升的过程中，又对外界做了0.1J的功，同时吸收了0.3J的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了________J。 巩固所学 三、单选题 7．下列说法正确的是（　　） A．物体的温度越高，分子热运动就越剧烈，每个分子动能也越大 B．布朗运动就是液体分子的热运动 C．一定质量的理想气体从外界吸收热量，其内能可能不变 D．根据热力学第二定律可知热量只能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 8．能源是人类社会发展进步的物质基础。根据国际能源专家的预测，地球上蕴藏的煤碳将在今后200年内开采完毕，石油将在今后三四十年内告罄，天然气也只能再维持60年左右。能源问题将成为长期困扰人类生存和社会发展的一个主要问题。下列关于能源的说法中，正确的是（   ） A．水能是不可再生能源 B．由于能量不会凭空消失，也不会凭空产生，总是守恒的，所以节约能源意义