第3节 热力学第二定律（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第三册（粤教版）

第三节　热力学第二定律 核心素养导学 物理观念 (1)了解热力学第二定律的内涵。 (2)知道自然界宏观过程的方向性。 科学思维 (1)知道与热现象有关的宏观过程的方向性。 (2)能用热力学第二定律解释常见的不可逆过程。 科学态度与责任 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、热现象的方向性 1．热传导的方向性 (1)热量可以自发地从_____物体传递给_____物体，或者由物体的_____部分传递给______部分。 (2)热量不能自发地从______物体传递给_____物体，或者由物体的_____部分传递给______部分。 (3)热传导过程是________过程，具有________。 高温 低温 高温 低温 低温 高温 低温 高温 不可逆 方向性 2．机械能和内能转化的方向性 (1)机械能和内能的转化过程具有________。 (2)机械能可以______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_______________。 (3)第二类永动机：从__________吸收热量并全部用来做功的热机。由于违反能量转化的________，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_______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________分开成为两种气体。 方向性 全部 产生其他影响 单一热源 方向性 自发地 自发地 二、热力学第二定律 1．克劳修斯表述 热量不能________从低温物体传递到高温物体。或者说，不可能使热量由___________传递到__________，而不引起其他变化。(说明热传导的方向性) 2．开尔文表述 不可能从__________吸收热量并把它全部用来_____，而不产生其他影响。(说明机械能与内能转化的方向性) 自发地 低温物体 高温物体 单一热源 做功 1. 若室内的温度恒定，一杯热水静置一段时间后就会变成一杯常温的水，但一杯常温的水不会自行变成一杯热水。下落的石头因为与空气摩擦而变热，一部分机械能转化成了内能，但石头不能把内能自动转化为机械能，使自己重新飞上天去。 请对以下说法作出判断： (1)热量可以自发地由高温物体传递到低温物体。 ( ) (2)热量不可能由低温物体传递到高温物体。 ( ) (3)能量传递自发进行是有方向性的。 ( ) √ × √ 2．两个不同的物体接触时，热量自发地从高温物体传递给低温物体。此处“自发地”的含义是什么？ 提示：“自发地”的含义是指没有任何外界影响或者其他帮助。 3．我们假想：发明一种热机，并用来对物体做功，将内能全部转化为动能，而不引起其他变化。这是否可能？ 提示：热机不能把它得到的内能全部转化为机械能，因为热机必须有热源和冷凝器，热机工作时，总要向冷凝器放热，不可避免地要由工作物质带走一部分热量Q，即使是理想热机，没有摩擦，没有漏气等能量损失，它也不可能把吸收的热量百分之百地转化为机械能，总要有一部分热量散发到冷凝器中。 新知学习(一)|热力学第二定律的理解及应用 [任务驱动] 如图是热量在传递过程中的情景。 讨论： (1)在自然过程中热量是如何传递的？ 提示：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)空调和冰箱是如何传递热量的？ 提示：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。　 [重点释解] 1．对热力学第二定律的理解 (1)“自发地”是指热量从高温物体“自发地”传给低温物体的方向性。在传热过程中不会对其他物体产生影响或借助其他物体提供能量等。 (2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响。如吸热、放热、做功等。 (3)“单一热库”：指温度均匀并且恒定不变的系统。若一系统各部分温度不相同或者温度不稳定，则构成机器的工作物质可以在不同温度的两部分之间工作，从而可以对外做功。据报道，有些国家已在研究利用海水上下温度不同来发电。 (4)“不可能”：实际上热机或制冷机系统一个循环结束时，除了从单一热库吸收热量对外做功，以及热量从低温热库传到高温热库以外，过程中所产生的其他一切影响，不论用任何的办法都不可能加以消除。 4．热力学第二定律的其他描述 (1)一切宏观自然过程的进行都具有方向性。 (2)气体向真空的自由膨胀是不可逆的。 [典例体验] [典例]　(多选)下列现象不可能发生的是 (　 ) A．在一与外界绝热的房间内，将一台正在工作的电冰箱的门打开，能使该房间降温 B．蒸汽机把蒸汽的内能全部转化为机械能 C．一个在粗糙的水平地面上运动的物体最终要停下来，物体的