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教案（人教版）

4热力学第二定律 1.知道传热，扩散现象，机被能与内能的转化只有方向性，了解能量耗散和品质降低的内容，能解释相关现象。 学习目标│二理解热力学第二定律的两种表述，学会用热力学第二定律解释自然界中的能量转化，转移及方向性问题，提高分 析推理能力。 3.通过对热机效率的探讨，揭示热机效率不能达到100%的实质，学会与他人交流合作，提高探索科学的能力 学习过程学习笔记 【课前预习] [知识梳理] -，热力学第二定律 1.热力学第二定律的克劳修斯表述 _(I)内容t热量不能自发地从温物体传到物体。即传热的过程只有方向性 (2)传热的方向性：一切与热现象有关的宏观白然过程都是的 2.热力学第二定律的另一种表述 (1)热机。 热机工作的两个阶段；第一个阶段是燃烧燃料，把燃料中的能变成工。作物质的 能。第一个阶段是工作物质对外做功，把自己的内能变成能。 -59- 别二架譏学迎课 续表 (2)开尔文表述。 不可能从单一热吸收热量，使之 而不产非：其他影响。 二、能返是有限的 1.能量耗做：有序度较高（集中度较高）的能转化为 ,流散到环境中光法重新收樂起 来加以利川的现象。 2.各种形式的能量向内能的转化.是无序得设较 的状态向无序程度较 的状的转 化，是能够 发生、全额发生的 3.能托散从能量校化的角度反快出H然界中的白发变化过程只有 4.能量耗散或然不会宁致能量总量的诚少，却会宁致能量品质的降低，它实际上足将能量从高 度行用的 品质形式降毁为不大可用的 品质形式。 [预习白测] 判断正误 (1)传热的过程是具有方向性的 (2)科技发达后，热机的效率可以达到100%。 (3)机械能可以全部转化为内能，而内能不能H发地全部转化为机械能。 (4)根据能量子恒定神可知，节约能海是没有必要的 【课堂探究】 一、热力学第二定律 [交流探究] 分析教材第59页“问题” [要点提炼] 1.自然过程的方向性 (1)传热其有方向性。 (2)气体的扩敬现象具有方向件 (3)机械能和内能的转化过程只有方向性 (4)气体向真空膨胀只有方向性。 2.对热力学第二定律的理解 正确地型留“白发地”“不产生具他彩响"的确切个义是理解热力学第律的关键。 (1)“白发地”过程就足不受外来十扰进行的H然过程，如重物下落、梳物的开花结米等都足H 然界客观有在的一些过程，它不受外界下扰。在传热过程·，热量可以白发地从高温物体传 向低温物休，却不能白发地从低温物休传问高温物林。将热其从低温物休传问高温物休 必有“对外界的影响或有外界的猫助”，就是要有外界对其做功才能完成，屯冰箱就足 例，它是靠电流做功的痞均把热量从低流处“服”运到高温处的 (2)“不产生其他影响”的含义是发生的热小学宏规过程只在本系统内完成，对州围环境不 牛热力学方血的影响。吸热、放热、做功等： 3.热机 (1)热机的上作原典：上作物质从热库吸收热量Q,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，根据能#守但有QW+Q。 (2)热机的效率：把热机做的功W与它从热炸小吸收的热量Q:的比值叫作热机的效率 8器 因为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憾能， 总有一部分云散火到冷凝器域大气中。 (3》热机的效率不可能达到100%，即使是押想热机，没有中擦，也汝有漏气等能量抵失， 它也不可能把吸收的热其百分之百地转化为机拔能，总要有·部分热其散发创冷凝器或 大气中。 58 瑞件中赠莎学哪练物螺鲸骚梦考蔻损修必漫第严册 续表 4.热力学第二定律的实质 热力学第二定种的每一种表述，都揭示了人量分子参与宏观过程的方向件，进而使人认识 到白然界中进行的涉及热现象的宏观过程幂具有方问性。 [例1]（多选）根据热力学第二定种，下列说法商的始 A.热机中燃气的内能不可能全部变成机械能 B电能不可能全部转化成内能 C,在火刀发地机中，燃气的内能不可能全部转化成地能 D.在传热中，热量不可能H发地从低温物体传递给高温物体 二、能派是有限的 [交流探究] 如图.质和温废相同的水，分别处于因态、液态和气态三种状念下，它们的嫡的大小有什么 关系？为什么？ 金 2的金 气体 液体 两体 [要点提炼] 1,正确理解能量耗傲和品质降低 (1)各种形式的能最终都转化为内能，流散到州固的坏境小，分散在环境中的内能不许数量多 么巨大，它也不过只能使地球、大气稍稍变顺一点，却序也不能K动机器橄功了。 (2)从可被利用的价值来看，内能较之机械能、出能等，是一种低品质的能量。出此可知，能量 耗散员然不会亭致能品的总品减少，却会导效能量品质的降低。 (3)能量耗散宁致可利川能源减少，所以要节约能源， 2.痛增加原理 (1)熵是无序程戏的金度：根据嫡的含义，热力学系统处于非平衡态时的粒子热运动有一定的 有序性，因此，其