鲁科版 高中物理 选修3-3 第5章 第4节 熵——无序程度的量度 学案

第4讲　熵——无序程度的量度 [目标定位]　1.了解自然过程的方向性.2.知道热力学第二定律的表述并能用于解释第二类永动机不可能制成的原因．3．了解熵的概念及熵加原理，并能解释生活中的有关现象． 预习导学 一、自然过程的方向性 1．可逆过程和不可逆过程 (1)可逆过程：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，则原来过程称为不可逆过程． 2．热传导的方向性 (1)热量可以自发地由高温物体传给低温物体． (2)热量不能自发地由低温物体传给高温物体，而不引起其他变化． (3)热传递是不可逆过程，具有方向性． 3．功和热相互转变的方向性 (1)功转变为热这一热现象是不可逆的，具有方向性． (2)热转变为功这一热现象也是不可逆的，具有方向性． 4．结论 凡是与热现象有关的宏观过程都具有方向性． 二、热力学第二定律的表述 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，使之完全变为有用功而不引起其他变化．(说明机械能与内能转化的方向性) 3．第二类永动机不可能制成 (1)第二类永动机是指人们设想的从单一热源吸取热量并使之完全转化为功而不产生其他影响的机器． (2)热力学第二定律也可以表述为：第二类永动机是不可能制成的． 三、熵和熵增加原理 1．定义：用来量度系统无序程度的物理量叫做熵． 2．熵增加原理：在孤立系统中，一切不可逆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. 课堂讲义 一、对热力学第二定律的理解 1．两种表述的实质 (1)克劳修斯表述指明热传递等热学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助，其物理实质是揭示了热传递过程是不可逆的． (2)开尔文表述中的“单一热源”指温度恒定而均匀的热源．“不引起其他变化”是指唯一效果是热量全部转变为功，而外界及系统都不发生任何变化．其物理实质揭示了热变功过程是不可逆的． 2．热力学第二定律的普遍性 热力学第二定律的每一种表述都揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，都是不可逆的． 例1　根据热力学第二定