高考物理經(jīng)典熱力學(xué)第二定律

1、高考物理經(jīng)典課件熱力學(xué)第二定律第1頁，共24頁，2022年，5月20日，23點39分，星期四一、學(xué)習(xí)目標(biāo):1.了解熱傳導(dǎo)過程的方向性。2.了解什么是第二類永動機，為什么第二類永動機不可能制成。3.了解熱力學(xué)第二定律的兩種不同的表述，以及這兩種表述的物理實質(zhì)。第2頁，共24頁，2022年，5月20日，23點39分，星期四二、重點和難點：重點：熱力學(xué)第二定律的物理實質(zhì)和兩種常見的表述難點：兩類永動機的區(qū)別，第二類永動機不可能制成的原因第3頁，共24頁，2022年，5月20日，23點39分，星期四三、教學(xué)過程：引入新課：任何物體都具有內(nèi)能，在地球上貯存量十分豐富的海水總質(zhì)量約達1.41018噸，它的

2、溫度只要降低1oC，就能釋放相當(dāng)于1800萬個功率為100萬千瓦的核電站一年的發(fā)電量，足夠全世界使用4000年。而人類都不能利用這種“新能源”，究其原因，是因為涉及物理學(xué)的一個基本定律熱力學(xué)第二定律第4頁，共24頁，2022年，5月20日，23點39分，星期四新課教學(xué)：(一)、熱傳導(dǎo)的方向性1實例：熱量會自動地從高溫物體傳給低溫度物體。2熱傳導(dǎo)的過程具有方向性3自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。第5頁，共24頁，2022年，5月20日，23點39分，星期四1實例：熱量會自動地從高溫物體傳給低溫度物體。注意這里所說“自發(fā)地”是指沒有任何外界的影響或幫助，電冰箱工作時能將冰箱內(nèi)(溫度

3、較低)的熱量，傳給外界空氣(溫度較高)，是因為電冰箱消耗了電能，對制冷系統(tǒng)做了功。第6頁，共24頁，2022年，5月20日，23點39分，星期四2熱傳導(dǎo)的過程具有方向性熱傳導(dǎo)的過程可以向一個方向自發(fā)地進行(熱量從高溫物體自發(fā)地傳給低溫物體)；但向相反的方向不會自發(fā)地產(chǎn)生(熱量不會自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體)，只有借助外界的幫助才能進行。第7頁，共24頁，2022年，5月20日，23點39分，星期四熱機：是一種把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置。熱機效率： 由能量守恒定律知道 Q1 = W +Q2 熱機的效率內(nèi)燃機原理：燃料燃燒產(chǎn)生熱量 Q1（高溫?zé)釒欤┩苿踊钊麑ν庾龉?W排出廢氣向外界（低溫?zé)釒欤┓艧?/p>

4、 Q2高溫?zé)釒斓蜏責(zé)釒霶1Q2對外做功熱機W熱機的效率小于100%，就不可能把從高溫?zé)嵩次盏臒崃咳哭D(zhuǎn)化為機械能，總有一部分熱量散發(fā)到冷凝器中。（二）機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性第8頁，共24頁，2022年，5月20日，23點39分，星期四(二)第二類永動機1第二類永動機：人們把想象中能夠從單一熱源吸收熱量，全部用來做功而不引起其他變化的熱機叫做第二類永動機。2第二類永動機不可能制成表示機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性盡管機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化成機械能，同時不引起其他變化 第9頁，共24頁，2022年，5月20日，23點39分，星期四3第一類永動機和第二類永動機它們都不可能

5、制成，第一類永動機的設(shè)想違反了能量守恒定律；第二類永動機的設(shè)想雖不違反能量守恒定律，但違背了跟熱現(xiàn)象相聯(lián)系的宏觀自然過程具有方向性的規(guī)律。第10頁，共24頁，2022年，5月20日，23點39分，星期四三、熱力學(xué)第二定律 舉例：兩種不同的氣體擴散可以自發(fā)地進入對方,最后成為一種均勻的混合氣體思考:如圖所示,容器A中裝有氣體,容器B是真空,打開閥門K,容器A中的氣體會自發(fā)地向B中膨脹,最后兩個容器都充滿氣體.會不會氣體自發(fā)地從容器B流向容器A,最后使容器B恢復(fù)成真空呢?大量自然現(xiàn)象說明:有些物理過程具有方向性.第11頁，共24頁，2022年，5月20日，23點39分，星期四(三)熱力學(xué)第二定律1

6、熱力學(xué)第二定律常見的兩種表述：(1)按熱傳遞的方向性來表述：不可能使熱量從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化-克勞修斯表述(2)按機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性來表述：不可能從單一熱庫吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化-開爾文表述第12頁，共24頁，2022年，5月20日，23點39分，星期四2兩種表述是等價的 可以從一種表述導(dǎo)出另一種表述，兩種表述都稱為熱力學(xué)第二定律3熱力學(xué)第二定律的意義 提示了有大量分子參與的宏觀過程的方向性，是獨立于熱力學(xué)第一定律的一個重要自然規(guī)律第13頁，共24頁，2022年，5月20日，23點39分，星期四五、例題分析：例1根據(jù)熱力學(xué)第二定律，下列判斷正

7、確的是A. 電流的能不可能全部變?yōu)閮?nèi)能B在火力發(fā)電機中，燃氣的內(nèi)能不可能全部變?yōu)殡娔蹸熱機中，燃氣內(nèi)能不可能全部變?yōu)闄C械能D在熱傳導(dǎo)中，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫度物體第14頁，共24頁，2022年，5月20日，23點39分，星期四解析根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性，電流的能可全部變?yōu)閮?nèi)能(由電流熱效應(yīng)中的焦耳定律可知)，而內(nèi)能不可能全部變成電流的能機械能可全部變?yōu)閮?nèi)能，而內(nèi)能不可能全部變成機械能，在熱傳導(dǎo)中，熱量只能自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體，所以選項B、C、D正確第15頁，共24頁，2022年，5月20日，2

8、3點39分，星期四例2第二類永動機不可以制成，是因為 A. 違背了能量的守恒定律 B熱量總是從高溫物體傳遞到低溫物體 C機械能不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能 D內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機械能，同時不引起其他變化第16頁，共24頁，2022年，5月20日，23點39分，星期四解析第二類永動機設(shè)想雖然符合能量守恒定律，但是違背了能量轉(zhuǎn)化中有些過程是不可逆的規(guī)律。所以不可能制成，選項D正確第17頁，共24頁，2022年，5月20日，23點39分，星期四例3試對熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律做一簡單的評析解析熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律是構(gòu)成熱力學(xué)知識的理論基礎(chǔ)，前者對自然過程沒有任何限制，只指出在任何熱力學(xué)過程中能

9、量不會有任何增加或損失，反映的是物體內(nèi)能的變化與熱量、做功的定量關(guān)系；后者則是解決哪些過程可以自發(fā)地發(fā)生，哪些過程必須借助于外界條件才能進行。第18頁，共24頁，2022年，5月20日，23點39分，星期四六、小結(jié) ：熱力學(xué)第二定律有常見的兩種表述，提示了有大量分子參與的宏觀過程(即與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程)的方向性，第二類永動機不可能制成。 第19頁，共24頁，2022年，5月20日，23點39分，星期四七、 鞏固練習(xí)1.下列哪些物理過程具有方向性A. 熱傳導(dǎo)過程B機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程C氣體的擴散過程D氣體向真空中膨脹的過程。答案：第20頁，共24頁，2022年，5月20日，23點39分，星

10、期四上題答案：A B C D2.熱機是一種_的裝置，熱機做的功和它從熱源吸收熱量的比值叫做熱機的_答案：第21頁，共24頁，2022年，5月20日，23點39分，星期四2答案：把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；效率3.熱力學(xué)第二定律使人們認識到，自然界中進行的涉及_現(xiàn)象的宏觀過程都具有_性，例如機械能可以_轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能_全部轉(zhuǎn)化為機械能，而不引起其他變化第22頁，共24頁，2022年，5月20日，23點39分，星期四3答案：熱；方向；全部；不能。4.什么是第二類永動機?為什么第二類永動機不可能造成?答：能夠從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化的熱機稱為第二類永動機。第二類永動機不可能制成的原因是因為機械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程具有方向性，盡管機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機械能，而不引起其他變化。第23頁，共24頁，2022年，5月20日，23點39分，星期四6.試述熱力學(xué)第一定律和熱