3.4热力学第二定律 学案-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

3.4 热力学第二定律 1、理解宏观自然过程的方向性。 2、掌握热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述。 3、知道第二类永动机不可能制成。 4、理解能量耗散与能源品质降低，树立节约能源的观念。 1.热力学第一定律表达式：__________。 2.第一类永动机违背____________________，不可能制成。 3.热机是将______能转化为______能的装置。 4.能量守恒定律：能量总量保持__________。 1.宏观自然过程的方向性 （1）热传导：热量只能自发从______物体传到______物体。 （2）扩散：两种气体可______混合，混合后______自发分开。 （3）机械能与内能：机械能______全部转化为内能；内能______自发全部转化为机械能。 （4）气体向真空膨胀：气体可______膨胀，______自发收缩回真空。 2. 热力学第二定律 （1）反映宏观自然过程__________的定律。 （2）克劳修斯表述（热传递方向）：热量不能______从______物体传到______物体。 （3）开尔文表述（机械能与内能转化）：不可能从______吸收热量，使之完全变成功，而不产生__________。 （4）两种表述是完全__________的。 3.热机与第二类永动机 （1）热机效率，效率一定______100%。 （2）第二类永动机：从______吸热、完全做功、不产生其他影响的机器。 （3）第二类永动机违背____________________，不违背能量守恒。 4.热力学第二定律的实质揭示了大量分子参与的宏观热过程都具有__________，一切与热现象有关的宏观自然过程都是__________的。 5.能量耗散与能源品质 （1）能量耗散：能量转化为______分散到环境中，无法自动回收利用。 （2）能量是守恒的，但能源会减少，因为能量__________降低。 （3）能量耗散过程中，总能量________，可利用品质________。 1.“覆水难收”意指泼出去的水不能自发回到原来的状态.其蕴含的物理规律是( ) A.热平衡定律 B.热力学第一定律 C.热力学第二定律 D.机械能守恒定律 2.下列关于能量的说法，正确的是( ) A.能量在转化过程中，有一部分能量转化为内能，我们可以容易地把这些内能全部收集起来重新利用 B.在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成了不便于利用的 C.科学家研究发现，一切与热现象有关的宏观自然过程都是可逆的 D.各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的 3.两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如图所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象。关于这一现象，下列说法正确的是( ) A.这一实验过程违反了热力学第二定律 B.在实验过程中，热水和冷水的温差保持不变 C.在实验过程中，热水减少的内能等于冷水增加的内能 D.在实验过程中，热水减少的内能部分转化为电能，电能部分转化为冷水的内能 4.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。下列说法正确的是( ) A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外 B.在封闭绝热的房间里打开冰箱一段时间后，房间温度会降低 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二定律 答案及解析 温故知新·基础填空 温故——课前知识链接 1. 2.能量守恒定律 3.内；机械 4.不变 知新——课本研习梳理 1.（1）高温；低温（2）自发；不会（3）可以；不能（4）自发；不能 2.（1）方向性（2）自发；低温；高温（3）单一热库；其他影响（4）等价 3.（1）小于（2）单一热库（3）热力学第二定律 4.方向性；不可逆 5.（1）内能（2）品质（3）不变；降低 基础过关·课前自测 1.答案：C 解析：对于泼出去的水，其从有序的状态（例如在容器中）变为无序地散布在地面上，这个过程中系统的熵增加了.要让水自发地回到原来的状态，意味着要让系统的熵减小，而这在自然条件下是不可能发生的，因为它违背了热力学第二定律所描述的自然过程的方向性，所以“覆水难收”体现了热力学第二定律中关于自然过程不可逆以及熵增的原理，C正确. 2.答案：B 解析：A（×）能量在转化过程中，有一部分能量转化为内能，我们不能容易地把这些内能全部收集起来重新利用。 B（√）在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成了不便于利用的。 C（×）科学家研究发现，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。 D（×）各种能量在不转化时是守恒的，在转化时也是守恒的。 3.答案：D 解析：热力学第二定律是实际热现象总结而来，任何宏观的实际热现象都符合热力学第二定律，温差发电现象不违背热力学第二定律，故A错误；在实验过程中，热水内能减少，一部分转移到低温物体，一部分转化为电能，故热水一定会降温，冷水一定会升温，故B错误；在实验过程中，热水减少的内能只有部分转化成电能，而有电阻的位置都会产生热能，则电能部分转化为冷水的内能，故C错误，D正确。 4.答案：C 解析：由热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，除非有外界的影响或帮助，电冰箱把热量从低温的内部传到高温的外部，需要压缩机的帮助，此过程消耗电能，故A错误；电冰箱工作时消耗电能，房间的总热量会增加，房间温度会升高，故B错误；电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律和热力学第二定律，故C正确，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $