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全书word（鲁科版）

学科网书城画 品牌书店·知名教捕·正版资源 b.zxxk.com□ 您身边的互联网+教辅专家 第3节热力学第二定律 第4节熵— 系统无序程度的量度 [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。 基础探究 形戒概金，掌拒斯如 )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。 (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，热传递是不可逆过程，具有方向性。 ·独家授权侵权必究· 学科网书城 品牌书店·知名教捕·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 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，这是机械 能转化为内能的过程，与此相反的过程，即水温自动降低，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逆的，具 有方向性。 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：从单二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二定律，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。 ·独家授权侵权必究· 学科网书城画 品牌书店·知名教捕·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 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.嫡：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加的方向进行。 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。 ②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。(×) ·独家授权侵权必究· 学科网书城国 品牌书店·知名教捕·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 (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。(×) 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，在利用它们 的时候，高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的能量。虽然能 量总量不会减少，但能源会逐渐减少，因此能源是有限的资源。 合作探究 突破要