第3章 第3节-第4节-【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课件PPT（鲁科版）

导与 ?高中（新教材）·物理 返回栏目导航 返回目录 第3节 热力学第二定律 第4节熵一系统无序程度的量度 上页 下页 厚马球 高中（新教材)·物理 返回栏目导航 返回目录 [学习目标] 1.知道可逆过程与不可逆过程。 2.理解热力学第二定律的两种表述，知道第二类永动机是不可能实现的。 3.知道熵的概念及熵增加原理，了解热力学第二定律的微观解释。 上页 下页 导巧球 高中（新教材）·物理 返回目录 基础探究 栏目导航 合作探究 实践应用 上页 下页 高中（新教材）· 物理 返回栏目导航 返回目录 基础探究 形成概念，掌握新知 知识梳理 知识点一热力学第二定律及第二类永动机 1.可逆过程与不可逆过程 (1)可逆过程：一个系统由某一状态出发，经过某一过程到达另一状态；如果 存在另一过程，它能使系统和外界完全复原，即系统回到原来的状态，同 时消除原来过程对外界的一切影响，则原来的过程称为可逆过程。 (2)不可逆过程：如果用任何方法都不能使系统和外界完全复原，则原来 的过程称为不可逆过程。 上页 下页 厚5游 高中（新教材） ·物理 返回栏目导航 返回目录 (3)热现象宏观过程的方向性。 ①热量可自发地由高温物体传给低温物体，或者由物体的高温部分传给低温部分。 但是，从未发现过热量自发地由低温物体传给高温物体，或由物体的低温部分传给高 温部分，尽管这样的过程并不违背热力学第一定律。可见，热传递是不可过程，具 有方向性。 ②转动着的飞轮在撤除动力后，会因摩擦而逐渐停下来，在这一过程中，机械能转化 为内能，轴和飞轮的温度升高。而相反的过程（即轴和飞轮自动地冷却，内能重新 转变为机械能而使飞轮转起来)却不会发生，尽管它并不违背热力学第一定律；在 焦耳的叶轮搅水实验中，重物可自动下落，使叶轮在水中转动，与水相互摩擦使水温上 升，这是机能转化为能的过程，与此相反的过程，即水温白骆低，产生水流， 推动叶轮转动，带动重物上升的过程是不可能发生的，尽管这样的过程不违背热力学 第一定律。可见，功热转化这一热现象是 不可的，具有 方情。 上页 下页 厚马 高中（新教材）·物理 返回栏目导航 返回目录 ③热传递是内能的转移过程，功热转化是内能的转化过程，它们都是不可逆 的。 因此，凡是与热现象有关的宏观过程都具有方向性。 2.热力学第二定律 (1)克劳修斯表述：不可能使热量从低温物体传向高温物体而不引起其他变化 (2)开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量，使之完全用来做功而不引起其他变化。 3.第二类永动机 (1)定义：从单一热源吸取热量并使之完全转化为功而不引起其他变化的机 器称为第二类永动机。 (2)第二类永动机虽不违背热力学第一定律，但违背了热力学第二定律，也是不 可能实现的。 (3)热力学第二定律也可以表述为：第二类永动机是不可能实现的。 上页 下页 县巧球 高中（新教材)·物理 返回栏目导航 返回目录 知识点二熵与熵增加原理 1.有序和无序 人们将生活中符合某种规则 的现象称为有序，反之称为无序。规则越多， 一个宏观状态对应的微观状态越少，出现的概率越小，我们称之为越 有序，反之称之为越无序。 2.热力学第二定律的微观本质：与热现象有关的自然发生的宏观过程总是沿 着大量分子热运动无序程度增大的方向进行。 3.熵：用来量度系统的无序 程度。 4.熵增加原理：在孤立系统中的宏观过程必然朝着熵增如 的方向进行。 5.能量退降：在熵增加的同时，一切不可逆过程总是使得能量从可利用状 态转化为不可利用状态，能量 品质退化了，这种现象称为能量退降。 上页 下页 导马球 高中（新教材）·物理 返回栏目导航 返回目录 思考与自测 1.思考判断 (1)温度不同的两个物体接触时，温度会自发地从高温物体传给低温物体。 (×) (2)一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。（√） (3)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为机械能。 (×) (4)只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能。 (⑤)能量耗散会导致总能量的减少，也会导致能量品质的降低。(×） (6)既然能量是守恒的，那么人类就没必要节约能源。（× 上页 下页 县巧球 高中（新教材)·物理 返回栏目导航 返回目录 2.思维探究 (1)热传递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：不能。两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给 低温物体，使高温物体温度降低，低温物体温度升高，这个过程是自发进行的， 不需要任何外界的影响或者帮助，有时我们也能实现把热量从低温物体传给高 温物体，如电冰箱，但这不是自发进行的，需要消耗电能。 (2)既然能量是守恒的，我们为什么还要节约能源？ 答案：能量是守恒的，但能量耗散却导致能量品质的降低，在利用