高考物理經(jīng)典課件熱力學(xué)第二定律

高考物理經(jīng)典課件熱力學(xué)第二定律一、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(dòng)機(jī)，為什么第二類永動(dòng)機(jī)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(shí)質(zhì)。二、重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：熱力學(xué)第二定律的物理實(shí)質(zhì)和兩種常見的表述．難點(diǎn)：兩類永動(dòng)機(jī)的區(qū)別，第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因三、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(dá)1.4×1018噸，它的溫度只要降低1oC，就能釋放相當(dāng)于1800萬個(gè)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?yàn)樯婕拔锢韺W(xué)的一個(gè)基本定律——熱力學(xué)第二定律．新課教學(xué)：(一)、熱傳導(dǎo)的方向性1．實(shí)例：熱量會(huì)自動(dòng)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(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。1．實(shí)例：熱量會(huì)自動(dòng)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(shí)能將冰箱內(nèi)(溫度較低)的熱量，傳給外界空氣(溫度較高)，是因?yàn)殡姳湎牧穗娔?，?duì)制冷系統(tǒng)做了功。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(gè)方向自發(fā)地進(jìn)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(huì)自發(fā)地產(chǎn)生(熱量不會(huì)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(jìn)行。①熱機(jī)：是一種把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置。熱機(jī)③效率：由能量守恒定律知道Q1=

W+Q2

熱機(jī)的效率內(nèi)燃機(jī)②原理：燃料燃燒產(chǎn)生熱量Q1（高溫?zé)釒?kù)）推動(dòng)活塞對(duì)外做功W排出廢氣向外界（低溫?zé)釒?kù)）放熱Q2高溫?zé)釒?kù)低溫?zé)釒?kù)Q1Q2對(duì)外做功熱機(jī)W熱機(jī)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(jī)械能，總有一部分熱量散發(fā)到冷凝器中。（二）機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性(二)第二類永動(dòng)機(jī)1．第二類永動(dòng)機(jī)：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(jī)叫做第二類永動(dòng)機(jī)。2．第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成表示機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性．盡管機(jī)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(jī)械能，同時(shí)不引起其他變化．3．第一類永動(dòng)機(jī)和第二類永動(dòng)機(jī)它們都不可能制成，第一類永動(dòng)機(jī)的設(shè)想違反了能量守恒定律；第二類永動(dòng)機(jī)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。三、熱力學(xué)第二定律舉例：兩種不同的氣體擴(kuò)散可以自發(fā)地進(jìn)入對(duì)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(huì)自發(fā)地向B中膨脹,最后兩個(gè)容器都充滿氣體.會(huì)不會(huì)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.(三)熱力學(xué)第二定律1．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(jī)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(kù)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2．兩種表述是等價(jià)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(dú)立于熱力學(xué)第一定律的一個(gè)重要自然規(guī)律．五、例題分析：[例1]根據(jù)熱力學(xué)第二定律，下列判斷正確的是A.電流的能不可能全部變?yōu)閮?nèi)能B．在火力發(fā)電機(jī)中，燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部變?yōu)殡娔蹸．熱機(jī)中，燃?xì)鈨?nèi)能不可能全部變?yōu)闄C(jī)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．[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(jī)械能可全部變?yōu)閮?nèi)能，而內(nèi)能不可能全部變成機(jī)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(xiàng)B、C、D正確．[例2]第二類永動(dòng)機(jī)不可以制成，是因?yàn)閇]

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(jī)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(jī)械能，同時(shí)不引起其他變化[解析]第二類永動(dòng)機(jī)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(xiàng)D正確．[例3]試對(duì)熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律做一簡(jiǎn)單的評(píng)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(shí)的理論基礎(chǔ)，前者對(duì)自然過程沒有任何限制，只指出在任何熱力學(xué)過程中能量不會(huì)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(jìn)行。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(dòng)機(jī)不可能制成。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(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程C．氣體的擴(kuò)散過程D．氣體向真空中膨脹的過程。答案：上題答案：ABCD2.熱機(jī)是一種______的裝置，熱機(jī)做的功和它從熱源吸收熱量的比值叫做熱機(jī)的______．答案：2答案：把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；效率

3.熱力學(xué)第二定律使人們認(rèn)識(shí)到，自然界中進(jìn)行的涉及________現(xiàn)象的宏觀過程都具有________性，例如機(jī)械能可以________轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能_______全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而不引起其他變化．3答案：熱；方向；全部；不能。4.什么是第二類永動(dòng)機(jī)?為什么第二類永動(dòng)機(jī)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(jī)稱為第二類永動(dòng)機(jī)。第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因是因?yàn)闄C(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程具有方向性，盡管機(jī)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(jī)械能，而不引起其他變化。6.試述熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的區(qū)別與聯(lián)系．解答：熱力學(xué)第一定律指出了在任何熱力學(xué)過程中，能量不會(huì)有任何增減或損失，對(duì)自然過程也沒有限制；而熱力學(xué)第二定律是解決了哪些過程可以發(fā)生。兩個(gè)定律從不同角度揭示了熱力學(xué)過程中遵從的規(guī)律，既相互獨(dú)立，又相互補(bǔ)充，共同構(gòu)成了熱力學(xué)知識(shí)的理論基礎(chǔ)每年進(jìn)入夏季，由于氣溫高、濕度大，對(duì)幼兒的照顧要特別注意，以下是出國(guó)留學(xué)網(wǎng)為您搜集整理的育兒健康小常識(shí)1.不是所有寶寶都需額外補(bǔ)充維生素很多家長(zhǎng)會(huì)問，孩子多大需要開始補(bǔ)充維生素?小嬰兒是否需要補(bǔ)充維生素?劉主任表示，孩子多大補(bǔ)充維生素沒有明確的界定，如果寶寶是吃母乳或奶粉，一般營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)都足夠、全面，不需要額外補(bǔ)充維生素，如果出現(xiàn)了某些癥狀，如缺乏維生素B或維生素C等，再有針對(duì)性的補(bǔ)充會(huì)更好。維生素D可以促進(jìn)鈣的吸收，小嬰兒也應(yīng)該補(bǔ)充，特別是純母乳喂養(yǎng)的寶寶，如果沒有補(bǔ)充維生素D，常帶寶寶曬太陽(yáng)，也可以轉(zhuǎn)化為維生素D，從而促進(jìn)鈣的吸收。給寶寶曬太陽(yáng)，一般每天半小時(shí)到1小時(shí)，注意不要遮擋著曬太陽(yáng)，如果是戴太陽(yáng)帽、打傘或擦防曬霜等，起不到曬太陽(yáng)的效果。2.不能用維生素補(bǔ)充劑代替蔬菜水果有的家長(zhǎng)認(rèn)為，都是補(bǔ)充維生素，用維生素補(bǔ)充劑方便多了，因此就用維生素補(bǔ)充劑代替水果和蔬菜。劉主任表示，只要條件允許，應(yīng)盡量從食物中攝取維生素，如果是因?yàn)槟承┨厥馇闆r導(dǎo)致不能全面有效獲得維生素，則可以考慮食用維生素補(bǔ)充劑。而且維生素補(bǔ)充劑是不能代替蔬菜和水果的。因?yàn)槭卟?、水果中的各種維生素是按一定比例存在的天然成份，是多種維生素的集合體;而維生素制劑多數(shù)是人工合成的，兩者在性質(zhì)上會(huì)有所差別。蔬菜、水果除了含有維生素外，還含有一些雖然對(duì)人體的作用與維生素類似的天然物質(zhì)，如葉綠素、胡蘿卜素等。此外蔬菜中含有礦物質(zhì)、微量元素、碳水化合物、纖維素等非維生素類營(yíng)養(yǎng)成份。3.維生素補(bǔ)充劑含有的維生素種類不是越多越好有的家長(zhǎng)容易陷入一個(gè)誤區(qū)，認(rèn)為既然要補(bǔ)，那就補(bǔ)得全面一點(diǎn)，總給寶寶吃綜合性維生素。劉主任表示，維生素補(bǔ)充劑并不是所含種類越多越好。劉主任建議，對(duì)于挑食特別厲害的寶寶，吃東西的品種少，可以選擇補(bǔ)充綜合性維生素劑;如果是缺乏某些維生素，建議有針對(duì)性地補(bǔ)充更合適;如果只是缺乏某一種維生素，沒必要補(bǔ)充綜合維生素制劑，因?yàn)橛械木S生素會(huì)產(chǎn)生蓄積中毒的情況。4.維生素應(yīng)從正規(guī)渠道購(gòu)買如果是身體缺乏維生素的話，還是要在醫(yī)生的指導(dǎo)下服用維生素藥品，如果是出于保健的需求，可以服用保健品5.維生素補(bǔ)多久補(bǔ)多少最好由醫(yī)生判斷給寶寶補(bǔ)充維生素一定要注意用量，特別是維生素缺乏者，最好由