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全书word（粤教版）

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 第三节热力学第二定律 [课标引领] 建构核心素养 物理观 知道热传导、机械能与内能的转化、扩散的方向性，了解热 念 力学第二定律的内容并能解释相关现象 理解热力学第二定律的两种表述，学会用热力学第二定律 科学思 解释自然界中的能量转化、转移及方向性问题，提高分析推 维 理能力 科学探 通过对自然界宏观过程方向性的探讨，学会与他人交流合 究 作，提高探索科学的能力 科学态 学会科学家探索问题的方法，实事求是的科学态度，培养学 度与责 习科学的兴趣 任 基础探究 形成概念，掌烧新如 ⑧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？ ·独家授权侵权必究· 享学科网书城 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 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，把它得到的内能全部转化为机械能，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恒 定律，但是，由于内能全部转化为机械能而不产生其他影响是不可能 的，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 ·独家授权侵权必究· 享学科网书城 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 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. ⑧思考与自测 1.判断正误 ·独家授权侵权必究· 享学科网书城 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 (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)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， 3.以下哪些现象可能发生、哪些现象不可能发生？可能发生的现象是 否违背热力学第二定律？ (1)一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热. (2)蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能. (3)桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、 水自动分离. (④)电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体。 解析：(1)不可能；因为是“自动”过程，所以茶变热时的内能增量只能 来源于周围环境