第三章 4. 热力学第二定律-【考点同步解读】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册（人教版）

考点同步解读 高中物理选择性必修第三册利】 第13讲 热力学第二定律 高考要求学业标准，考情分析 0考点分布0 ⊙学科素养© ⊙命题趋势⊙ 1.热力学第二定律的两种表述。 物理观念 学业水平等级性考试对热力学第二定 (★★) 科学态度 律的命题，主要考查对两种表述的理解，试 章 2.能源是有限的.（★） 与责任 题难度不大，概念性强，题型为选择题 第二章 考点分类 考点透析，典例剖析 三章 考点1热力学第二定律 第四章 核心总结· 1.宏观自然过程的方向性 (1)热传导具有方向性：热量可以自发地从高温物体传向低温物体，热量不能自发地从低 第五章 温物体传向高温物体。 (2)扩散现象具有方向性：一滴墨水滴人清水中，不久整杯水都均匀地变黑了，但这杯均 块 匀变黑的水不可能自发地聚集成一滴墨水，其余部分又变成清水 (3)机械能和内能转化具有方向性：足球在水平面上滚动时，因摩擦阻力的作用动能转化 成内能而使足球停下来，但绝不可能出现足球自发地吸收原来传递出去的热量，从而在地面 上重新滚动起来的现象」 (4)气体向真空膨胀具有方向性：打开阀门后，装在钢瓶内的压缩气体可自发地向外界膨 胀，但绝不可能出现外界气体自发地进入钢瓶的现象， 2.热力学第二定律 切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的.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。 3.热力学第二定律的实质 热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观自然过程的方向性，进而使 人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。 4.热力学第二定律的两种表述 (1)克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体， (2)对克劳修斯表述的理解： ①克劳修斯表述的是传热的方向性，即“自发”进行的是从高温物体到低温物体， ②“自发”的意义：自动进行的，不需要第三者的介入，也不会对第三者产生影响。 120 第三章热力学定律 (3)热机 ①热机是把内能转化成机械能的一种装置.如蒸汽机，把水蒸气的内能转化为机械能， ②工作原理： 燃烧燃料，把燃料中的化学能转化成工作物质的内能：工作物质对外做功，把自己的内能 转化成机械能， ③热机的效率： 从热源（高温热库）吸收热量Q1,推动活塞做功W,然后排出废气，同时把热量Q散发到 冷凝器或大气（低温热库）中.如图13-1所示. 高沿热库 涌气热损 Q 批热点损 摩擦热损 热祝 燃斜产生 的熟量Q 低温熟库 章 T 输出祝藏功W 图13-1 图132 第 热机做的功w与它从热库中吸收的热量Q的比值叫作热机的效率，用刀表示，有刀 W 第 根据能量守恒定律有Q=W+Q,所以Q>W,1, 这说明热机不可能把吸收的热量全部转化为机械能，总有一部分要散失到冷凝器或大 气中 块 热机工作时通常会产生漏气热损、散热热损和摩擦热损等热量损失（如图13-2）.如果没有 漏气和摩擦，也没有机体热量的损失，燃料产生的热量也不可能完全转化成机械能，工质吸收 的热量不会全部变成功，例如，汽车排出气体的温度一定会比空气的温度高，它会向空气散热 案 (4)开尔文表述 ①内容：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， ②理解：阐述了机械能与内能转化的方向性：机械能可以全部转化为内能，而内能无法全 部用来做功以转化成机械能 (5)第二类永动机不可能制成 ①第二类永动机：将内能全部转化为机械能，而不引起其他变化（或只有一个热库，实现 内能与机械能的转化)： ②不可能制成的原因：不违背能量守恒定律，但是违背了热力学第二定律. 考题1[2021·湖北省武昌实验中学期中]如图13-3所示的汽 ©知识拓展© 缸内盛有一定质量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保 1.克劳修斯关于热力学 第二定律的表述，是对制冷机 持恒温，活塞与汽缸壁接触光滑，但不漏气，现将活塞杆缓慢向 工作的总结.其工作原理如图 右拉动，这样气体将等温膨胀并对外做功.若已知一定质量的 13-4甲所示，T,为高温热库， 理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是(). 121 考点同步解读 高中物理选择性必修第三册利 T2为低温热库，W为外界所 做的功，Q为从低温热库吸 收的热量，Q为向高温热库 图13-3 放出的热量，如果W·0,该 机器在一个循环动作恢复原 A.气体是从单一热库吸热，全部用来对外做功，此过程违背热 状后，外界也没有变化，唯一 力学第二定律 的结果是把热量Q从低温热 库传送到高温热库，如图13-4 第 B.气体是从单一热库吸热，但并未全部用来对外做功，此过程 乙所示，这种机器是不可能制 章 不违背热力学第二定律 成的 第二章 C.气体是从单一热库吸热，全部用来对外做功，此过程不违背 T,高渴 T高温 Q 热力学第二定律 Q Q D.气体不是从单一热库吸