第三章 第三节 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课件PPT（粤教版）

导苏 第三节 热力学第二定律 [课标引领] 建构核心素养 物理观念 知道热传导、机械能与内能的转化、扩散的方向性，了解热力 学第二定律的内容并能解释相关现象 科学思维 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 科学探究 通过对自然界宏观过程方向性的探讨，学会与他人交流合作， 提高探索科学的能力 科学态度与 学会科学家探索问题的方法，实事求是的科学态度，培养学习 责任 科学的兴趣 情境化导学 一、 热传导、机械能和内能转化、扩散的方向性 )问题情境 把刚煮好的热鸡蛋放在冷水中，过一会儿，鸡蛋的温度降低，水的温度升高，最后 水和鸡蛋的温度相同，是否可能发生这样的现象：原来温度相同的水和鸡蛋，过一 会儿水的温度自发地降低而鸡蛋温度上升，生蛋变成了熟蛋？ 答案：这样的现象不能发生.热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，所以温 度相同的水和鸡蛋之间热量不会传递 1.热传导的方向性 热量从高温物体向低温物体的热传导过程是自发进行的.反过来，要使热量从 低温物体传递给高温物体，则必须借助外界的作用 2.机械能和内能转化的方向性 (1)机械能可以全部转化为内能，内能却无法全部用来做功以转化为机械能，而不产生 其他影响 (2)第二类永动机. 历史上曾经有人设想制造一种热机，让它从单一热源吸收热量并全部用来做功，把它得到 的内能全转化为机械能，热机效率达到100%.这种想象中的热机被称为第二类永动机： 这类永动机并不违反 能量守绅，但是，由于内能全部转化为机械能而不产生其他影 响是 不的能因此第二类永动机是不可能制造出来的 3.扩散的方向性 两种不同的气体可以自发地混合，最后成为一种均匀的混合气体.相反，一种均匀的混 合气体却不会自发地分开成为两种气体.当然，使用物理或化学方法可以把混合气体分开， 但这必然会产生其他影响 二、热力学第二定律 )问题情境 无数事实告诉我们，凡是实际的过程，只要涉及热现象，如热传递、气体的膨胀、 扩散、有摩擦的机械运动…都有特定的方向性.这些过程可以自发地朝某个方 向进行，例如热量由高温物体传向低温物体，而相反的过程，即使不违背能量守恒 定律，我们也从未见到它们会自发地进行.这些现象说明什么道理？能不能使这些 现象逆向进行？ 答案：这些现象说明自然界的宏观过程不可能自动地逆向进行.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. 1.热力学第二定律的克劳修斯表述 (1)内容 热量不能自发地从低温物体传递到高温物体.或者说，不可能使热量由低温物 体传递到高温物体，而不引起其他变化 (2）说明. ①克劳修斯是按照热传导的方向性来表述热力学第二定律的. ②在表述中强调“自发”，就是不需要任何第三者介入，就能发生 2.热力学第二定律的开尔文表述 (1)内容 不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其他影响 (2)说明. ①开尔文是按照机械能与内能转化过程的方向性来表述热力学第二定律的. ②热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述是等价的. 思考与自测 1.判断正误 (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. (X) (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)热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述是存在一定矛盾的.（×) 2.第一类永动机和第二类永动机不能制成的原因分别是什么？ 答案：第一类永动机违背了能量守恒定律：第二类永动机违背了热力学第二 定律