第3节 热力学第二定律 第4节 熵——系统无序程度的量度（教学课件）物理鲁科版选择性必修第三册

3.3 热力学第二定律 3.4　熵——系统无序程度的量度 壹 素养目标 (1)知道什么是可逆过程和不可逆过程。 (2)知道热传递的方向性及与热现象有关的宏观过程都是不可逆的，知道自然界宏观过程的方向性。 (3)了解热力学第二定律的两种表述，并能用热力学第二定律解释第二类永动机不能制成的原因。 (4)了解熵的概念及熵增加原理，并能解释生活中的有关现象，会利用热力学第二定律和熵增加原理分析实际问题。 conclusion 课堂导入 ONE 请同学们思考：瀑布中的水能否自发地由低处流向高处？瀑布中水的流动是可逆的吗？ 提示：(1)不能，该过程不可逆。 课程目录 知识点讲解、探索新知 壹 总结与归纳 贰 课堂检测 叁 课后作业 肆 conclusion 知识点讲解 TWO 知识点一　热力学第二定律 1.可逆过程和不可逆过程 (1)可逆过程:能使系统和外界_________,即系统回到原来的状态,同时消除原来过程对外界的_________,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_________,则原来的过程称为不可逆过程。 完全复原 一切影响 完全复原 2.热传递的方向性 (1)热量可以自发地由______物体传给______物体，或者由物体的______部分传给______部分。 (2)热量不能自发地由______物体传给______物体，或由物体的低温部分传给高温部分。 (3)热传递是________过程，具有________。 高温 低温 高温 低温 低温 高温 不可逆 方向性 3.功热转化的方向性 功热转化这一热现象是不可逆的，具有方向性。 4.结论 凡是与________有关的宏观过程都具有________。 热现象 方向性 5.热力学第二定律 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________________。(说明热传导的方向性) 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_______________ 。(说明功热转化的方向性) 3.第三种表述:第二类永动机是_______实现的。 (1)定义:从单一热源吸取热量并使之_____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_________。 不引起其他变化 不引起其他变化 不可能 全部 第二定律 知识点二　熵——系统无序程度的量度 1.有序与无序 (1)生活中符合某种规则的现象称为______，反之称为______。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。反之规则越少，一个宏观状态对应的微观状态就越多，出现的概率也越大，我们称之为越无序。 (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______的方向进行。 有序 无序 增大 2.熵和熵增加原理 (1)熵的定义 用来量度系统__________的物理量叫作熵。 (2)熵增加原理 在孤立系统中的宏观过程必然朝着________的方向进行。 无序程度 熵增加 3.熵与能量退降 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，__________退化了，这种现象称为能量退降。 能量品质 (1)熵是反映系统无序程度的物理量，系统越混乱，无序程度越大，这个系统的熵就越大。 (2)在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小，如果过程可逆，则熵不变；如果过程不可逆，则熵增加。 4.对熵的理解及对熵增加原理的理解 (3)对于孤立的热力学系统而言，所发生的是由非平衡态向着平衡态的变化过程，因此，总是朝着熵增加的方向进行。或者说，一个孤立系统的熵永远不会减小。这就是熵增加原理。 (4)从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律，一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，熵值越大代表着越无序，所以自发的宏观过程总是向无序程度更大的方向发展。 conclusion 课堂检测 THREE 1.(多选)如图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。下列说法正确的是 (　　) A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外 B.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界,是因为其消耗了电能 C.电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律 D.电冰箱的工作原理违反热力学第一定律 解析：热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律,是能量守恒定律的具体表现,适用于所有的热现象,故C正确、D错误;根据热力学第二定律,热量不能自发地从低温物体传到高温物体,必须借助于其他系统做功,A错误、B正确。故选B、C。 2.下列说法正确的是(　　) A.机械能全部变成内能是不可能的 B.第二类永动机不可能制造成功是因为违背了能量守恒定律 C.根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体 D.从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的 解析：机械能可以全部转化为内能，故A错误；第二类永动机不可能制造成功是因为它违背了热力学第二定律，故B错误；热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但如果不是自发的，是可以进行的，故C错误；从单一热源吸收热量全部用来做功而不引起其他变化，是不可能的，但如果是从单一热源吸收热量全部变为功的同时也引起了其他的变化，是可能的，故D正确。 3.关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是(　　) A.热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互矛盾的 B.内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾 C.两条定律都是有关能量的转化规律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别 D.能量守恒定律包含了热力学第一定律和热力学第二定律 解析：热力学第一定律揭示了内能与其他形式能量之间的转化关系，是能量守恒定律在热力学中的具体体现。热力学第二定律则进一步阐明了内能与其他形式能量转化时的方向性，二者表述的角度不同，本质不同，相互补充，并不矛盾，B正确，A、C、D错误。 4.下列关于熵的说法错误的是(　　) A.熵是物体内分子运动无序程度的量度 B.在孤立系统中，一个自发的过程熵总是向减少的方向进行 C.热力学第二定律的微观实质是熵是增加的 D.熵值越大，代表系统分子运动越无序 解析：熵是分子运动无序程度的量度，熵越大，分子运动无序程度越大，A、D正确；孤立系统中发生的任何实际过程，其能量的总值保持不变，而其熵值增加，B错误，C正确。 conclusion 总结与归纳 THREE 总结与归纳 热力学第二定律、熵1、热传递的方向2、热力学第二定律3、热力学第二定律的表述4、熵和熵增加原理 conclusion 课后作业 FOUR 1.(多选)下列说法正确的是(　　) A．机械能全部转化为内能是不可能的 B．第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会消失，也不会创生，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化为另一种形式 C．根据热力学第二定律可知，热量可能从低温物体传到高温物体 D．从单一热源吸收的热量全部变为功是可能的 解析：机械能可以全部转化为内能，故A错误；第二类永动机不可能制造成功是因为它违背了热力学第二定律，故B错误；热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但如果不是自发地，是可以进行的，故C正确；从单一热源吸收的热量全部用来做功而不引起其他变化，是不可能的，但如果是从单一热源吸收的热量全部变为功的同时也引起了其他的变化，是可能的，故D正确。 2.(多选)下列关于热力学第二定律的说法正确的是(　　) A．所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真的发生 B．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的 C．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而不产生其他影响 D．气体向真空的自由膨胀是可逆的 解析：热运动的宏观过程都有一定的方向性，符合能量守恒定律的宏观过程并不能都真的发生，故A错误；根据热力学第二定律，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，所以气体向真空的自由膨胀是不可逆的，故B正确，D错误；根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，所以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，故C正确。 3.(多选)对于孤立体系中自然发生的实际过程，下列说法中正确的是 (　　) A.系统的总熵只能增大，不可能减小 B.系统的总熵可能增大，可能不变，还可能减小 C.系统逐渐从比较有序的状态向更无序的状态发展 D.系统逐渐从比较无序的状态向更有序的状态发展 解析：在孤立体系中发生的实际过程，其系统的总熵是增加的，它不可能减小，故A正确，B错误；根据熵增加原理，系统总是自发地从比较有序的状态向更无序的状态发展，故C正确，D错误。 4.下列关于能量转换过程的叙述，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的是(　　) A.汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热 B.冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低 C.某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响 D.冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内 解析：汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热既不违背热力学第一定律也不违背热力学第二定律；冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低，违背了热力学第一定律；热机工作时吸收的热量不可能全部用来对外做功，而不产生其他影响，显然选项C遵循热力学第一定律，但违背了热力学第二定律；冰箱的制冷机工作时，从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，既不违背热力学第一定律也不违背热力学第二定律，故C正确。 Teaching 演示结束 谢谢观看 The top "Start" panel allows you to modify the font, size, color, line spacing, and more. It is recommended that the text be 8 to 18 characters with 1.3 times the space between the characters. 授课人： 教师说课│公开课│示范课│教师授课 $$