第3章 第3节 热力学第二定律第4节 熵——系统无序程度的量度-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修第三册同步课堂高效讲义教师用书（鲁科版2019）

第3节　热力学第二定律 第4节　熵——系统无序程度的量度 【核心素养目标】 物理观念 能了解热力学第二定律的内涵，知道自然界宏观过程的方向性；能用能量守恒与能量转化方向性的观点解释自然现象，说明保护环境、珍惜自然的重要性。 科学思维 能用证据说明第二类永动机是不可能实现的；能有依据地质疑，提出有创意的建议。 科学探究 能通过调研对本地区能源利用状况提出问题；能通过调研，收集与本地资源开发相关的信息；能处理信息，形成相关结论；能写出调研报告。 科学态度与责任 能克服困难、努力学习；能依据道德规范评价物理技术的应用，具有保护环境、节约资源、促进可持续发展的责任感。 一、可逆过程和不可逆过程 1．可逆过程：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．热传递的方向性：热量可以自发地由高温物体传给低温物体，而不能自发地由低温物体传给高温物体。 学生用书第55页 4．功转化为热的方向性：机械能全部转化为内能的过程是能自发进行的，内能全部转化为机械能的过程，是不能自发进行的。 5．结论：凡是与热现象有关的宏观过程都具有方向性。 二、热力学第二定律及第二类永动机 1．第一种表述(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。(说明热传递的方向性) 2．第二种表述(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。(说明功热转化的方向性) 3．第三种表述：第二类永动机是不可能实现的。 (1)定义：从单一热源吸取热量并使之完全转化为功而不产生其他变化的机器。 (2)第二类永动机不可能制成：第二类永动机虽并不违背热力学第一定律，但违背了热力学第二定律。 三、熵——系统无序程度的量度 1．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。 2．熵的定义：用来量度系统的无序程度的物理量，符号S。 3．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。孤立系统是指与外界既没有物质交换也没有能量交换的系统。 4．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，能量的品质退化了，这种现象称为能量退降。 1．判断正误 (1)温度不同的两个物体接触时，热量能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)制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气中，而不引起其他变化。(　×　) (4)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换成机械能。(　×　) (5)热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程。(　√　) (6)熵值越大，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序。(　×　) 2．链接实景 将一滴蓝色墨滴滴进清水中，墨滴将在水中扩散。问： (1)墨滴在水中的扩散最终均匀吗？ (2)变得均匀的淡蓝色的水，能自动地把滴入水中的墨滴聚合到一块变为墨滴吗？ 提示：　(1)均匀　(2)不能 学生用书第56页 知识点一　对热力学第二定律的理解 如图是热量在传递过程中的情景。 (1)在自然过程中热量是如何传递的？ (2)热量能否由温度低的物体传递给温度高的物体？ (3)空调和冰箱是如何传递热量的？ 提示：　(1)热量由温度高的物体传递给温度低的物体，或由温度高的地方传递到温度低的地方。 (2)能。 (3)空调和冰箱可以通过电机做功，把热量从温度比较低的房间内或冰箱内传递到房间外或冰箱外。 1．热力学第二定律的两种表述 (1)克劳修斯表述阐述了传热的方向性。热传递的过程可以自发地由高温物体向低温物体传递，但相反过程却不能自发进行，这是一个不可逆过程。 (2)开尔文表述阐述了功热转化的方向性。“单一热源”是指温度恒定且均匀的热源，“不引起其他变化”是指唯一效果是热量全部转化为功，而外界及系统都不发生任何变化。 (3)两种表述是等价的，不管如何表述，热力学第二定律都表明一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的，这个过程可以自发地从一个方向向另一个方向进行，但是向相反方向却不能自发地进行，必须借助外界帮助。 2．热力学第二定律的实质：热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。 (多选)如图所示为电冰箱的工作原理示意图。压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内、外的管道中不断循环。在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外。下列说法正确的