第三章 4 热力学第二定律-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册同步全程学习全书word（人教版）

学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 4热力学第二定律 [定位·学习目标] 1.通过对自然界中与热现象有关的宏观过程方向性实例的分析，了解 归纳热力学第二定律的过程和方法。 2.了解热力学第二定律的两种表述，能用热力学第二定律解释常见的 不可逆过程，即自然界中的能量转化、转移以及方向性的问题，提高分 析推理能力。 3.了解能量与能源的区别以及能源的有限性，了解能量耗散和品质降 低的内容，能解释相关现象，提高环保意识。 探究·必备知识 知识点一热力学第二定律 ②探究新知 1.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。（该表 述阐述了传热的方向性)。 (2)开尔文表述：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） 2.意义：热力学第二定律是反映宏观自然过程的方向性的定律。 )想想议议 河水只能从高处流向低处，不会自动地从低处流向高处。成语“覆水 难收”指的是一盆水泼出去后是不可能再倒回盆中的。下落的石头也 不会把内能自动转化为动能，使自己重新飞上天去。请思考： ·独家授权侵权必究· 学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.2 xxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 (1)这些现象说明什么道理？ (2)能否使这些现象逆向进行？ (3)传热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”？ 答案：(1)这些现象说明自然界的宏观过程不可能自动地逆向进行。 (2)可以使这些现象逆向进行，但不是自发地，必须有第三者的介入。 (3)不能。传热的方向性是指“热量不能自发地从低温物体传到高温 物体”，有第三者介入时“热量也可以从低温物体传给高温物体”。 知识点二能源是有限的 ()探究新知 1.能量在数量上虽然守恒，但其转移和转化却具有方向性。 2.能量耗散：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”。 3能源：指具有高品质的容易利用的储能物质，例如石油、天然气、煤 等。 4.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。 )想想议议 如图所示是两幅宣传节约能源的图片。请思考： 既然能量是守恒的，我们为什么还要节约能源？ *独家授权侵权必究· 学科网书城圆 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 节能诚排 关爱人类共同的家园 节能低碳天地行 蓝天碧水是永恒 答案：能量是守恒的，但能量耗散却导致能量品质降低，高品质的能量 释放出来并最终转化为低品质的能量。可见，虽然能量不会减少，但方 便使用的能源会越来越少，所以要节约能源。 突破·关键能力 要点一对热力学第二定律的理解 ②情境探究 1.电冰箱是一种利用工作物质，使热量从低温物体传到高温物体的装 置，通过压缩机的工作可以使一定空间内的物体温度低于环境温度并 维持低温状态。 探究：(1)电冰箱“将热量从低温物体传到高温物体”是否违背热力学 第二定律？ (2)夏天，将房间一台正在工作的电冰箱的门打开，这是否可以降低室 内的平均温度？为什么？ 答案：(1)在电冰箱的实例中，热量确实是从低温物体传到高温物体， 但这不是自发的过程，这个过程必须有第三者的介入，即压缩机必须 工作，所以其不违背热力学第二定律。 (2)不会降低室内的平均温度。若将一台正在工作的电冰箱的门打开， 尽管可以不断向室内释放冷气，但同时冰箱的箱体也向室内散热，就 ·独家授权侵权必究· 学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b2 zxxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 整个房间来说，由于外界通过导线不断有能量输入，室内的温度会不 断升高。 2.地球上有大量的海水，它的总质量约为1.4×1018t,有人设想让这 些海水的温度降低0.1℃，它将放出5.8×1023J的热量，若全部用来 发电，这相当于1800万个功率为100万千瓦的核电站一年的发电量。 探究：(1)这是一件既经济又没有环境污染的事情，这一想法违背能量 守恒定律吗？ (2)这个设想能成功吗？为什么？ 答案：(1)这一设想从能量转化角度是海水的内能转化为电能，并不违 背能量守恒定律。 (2)这种利用海水的内能发电的过程，违背了热力学第二定律，所以不 会成功。 ②要点归纳 1.在热力学第二定律的表述中，“自发地”“单一热库”“不可能” “不产生其他影响”的含义 (1)关于“自发地”：指热量从高温物体“自发地”传给低温物体的方 向性。在传递过程中不需要借助其他物体提