《人教版高中物理选修3-3课件：第十章 热力学定律 学案4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版高中物理选修3-3课件：第十章 热力学定律 学案4（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十章 热 力 学 定 律 目标定位 1 通过自然界中传热的方向性等实例 初步了解热力学第 二定律 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 2 能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化 转移 以及宏观自然过程的方向性问题 学案4 热力学第二定律 知识探究 自我检测 一 热力学第二定律 两个温度不同的物体相互接触时 热量会自发地从低温 物体传给高温物体 结果使高温物体的温度升高 低温 物体的温度降低吗 答案 不会 热传递具有方向性 问题设计 知识探究 1 两种常见表述 1 克劳修斯表述 热量不能自发地从低温物体传到高温物体 阐述的是热传递的 2 开尔文表述 不可能从单一热库吸收热
2、量 使之完全变成 功 而不产生其他影响 阐述的是机械能与内能转化的 方向性 要点提炼 方向性 2 热力学第二定律的理解 1 克劳修斯表述指明热传递等热力学宏观现象的方向性 不 需要借助外界提供能量的帮助 其物理本质是揭示了热传递 过程是 填 可逆 或 不可逆 的 2 开尔文表述中的 单一热库 指温度恒定且均匀的热库 不产生其他影响 是指惟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 其物质实质揭示了热变功过程是不 可逆的 不可逆 3 热力学第二定律的每一种表述都揭示了大量分子参与的 过程的 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 都是不可逆的 方向性 方向性 延伸
3、思考 热传导的方向性能否简单理解为 热量不会从低温物体传 给高温物体 答案 不能 二 两个热力学定律的比较与应用 地球上有大量的海水 它的总质量约为1 4 1018 t 如果 这些海水的温度降低0 1 将要放出5 8 1023 J的热量 这相当于1 800万个功率为100万千瓦的核电站一年的发电 量 这么巨大的能量 人们为什么不去开发研究呢 答案 这种利用海水的内能发电的过程 违背了热力学第 二定律 所以不会研究成功 问题设计 1 两个定律比较 热力学第一定律是能量守恒定律在热力 学中的具体表现形式 在转化的过程中 保持不 变 热力学第二定律是指在有限的时间和空间内 一切和 热现象有关的物理过
4、程 化学过程具有 填 可 逆性 或 不可逆性 总的能量 要点提炼 不可逆性 2 两类永动机的比较 第一类永动机 不消耗任何能量 可以不断做功 或只给予 很小的能量启动后 可以永远运动下去 第二类永动机 将 全部转化为机械能 而不引起其他 变化 或只有一个热源 实现 与机械能的转化 内能 内能 3 第一类永动机和第二类永动机都不可能制成 第一类永动机的设想违反了 第二类永动机 的设想不违反能量守恒定律 但违背了热力学第二定律 能量守恒定律 典例精析 一 热力学第二定律的基本考查 例1 关于热力学第二定律 下列说法正确的是 A 热力学第二定律是通过实验总结出来的实验定律 B 热力学第二定律是通过大
5、量自然现象的不可逆性总结出来的 经验定律 C 热力学第二定律是物理学家从理论推导出来的结果 D 热力学第二定律没有理论和实验的依据 因此没有实际意义 解析 热力学第二定律是物理学家通过对大量自然现象的 分析 又总结了生产和生活经验得到的结论 是一个经验 定律 它并不能通过理论和实验来证明 但它符合客观事 实 因此是正确的 它揭示了热现象宏观过程的方向性 使 人们认识到第二类永动机不可能制成 对我们认识自然和 利用自然有着重要的指导意义 答案 B 例2 根据热力学第二定律可知 下列说法中正确的是 A 不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功 而不引起其 他变化 B 没有冷凝器 只有单一的热源
6、能将从单一热源吸收的热量全 部用来做功 而不引起其他变化的热机是可以实现的 C 制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气中 而不引 起其他变化 D 不可能使热量由低温物体传递到高温物体 而不引起其他变化 解析 热力学第二定律揭示了与热现象有关的物理过程的方 向性 机械能和内能的转化过程具有方向性 机械能可以全 部转化为内能 而内能要全部转化为机械能必须借助外部的 帮助 即会引起其他变化 A选项正确 B选项错误 热传递过程也具有方向性 热量能自发地从高温物体传给低 温物体 但是热量要从低温物体传到高温物体 必然要引起 其他变化 外界对系统做功 故C选项错误 D选项正确 答案 AD 二 热力学
7、第一定律和热力学第二定律 例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转化的规律 它们不但不矛盾 而且没有本质区别 D 其实 能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力 学第二定律 解析 热力学第一定律是能量守恒在热现象中的体现 而 热力学第二定律则指出内能和其他形式能发生转化的方向 性 两者并不矛盾 选项A C D错误 B正确 答案 B 例
8、4 第二类永动机不可能制成是因为 A 违背了能量守恒定律 B 违背了热力学第二定律 C 机械能不能全部转变为内能 D 内能不可能全部转化为机械能 而不产生其他影响 BD 自我检测 1 热力学第二定律 下列说法中正确的是 A 一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性 B 一切不违反能量守恒定律的物理过程都是可能实现的 C 由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行 D 一切物理过程都不可能自发地进行 1 2 3 4 解析 热力学第二定律指出了热现象的方向性 而同时也指 出了发生这些单一方向的过程的条件 自发 这也就说明 了这些过程中的一些 其逆过程在某些条件下是可以发生的 但也有的是不可能发生的
9、答案 AC 1 2 3 4 2 热力学第二定律的应用 下列说法正确的是 A 热量不能由低温物体传递到高温物体 B 外界对物体做功 物体的内能必定增加 C 第二类永动机不可能制成 是因为违背了能量守恒定律 D 电冰箱虽然可以从低温物体吸收热量 但不违反热力学 第二定律 1 2 3 4 解析 根据热力学第二定律 热量不能自发地由低温物体传 递到高温物体 在发生其他变化的前提下 热量可以由低温 物体传递到高温物体 例如电冰箱制冷时 压缩机工作 消 耗了电能 同时热量由冰箱内的低温物体传递到冰箱外的高 温物体 所以选项A错误 外界对物体做功的同时 物体可能放热 物体的内能不一定 增加 所以选项B错误
10、1 2 3 4 第二类永动机不可能制成 并不违背能量守恒定律 但它 违背了热力学第二定律中热机效率必小于1的表述 因此它 不可能制成 所以选项C错误 电冰箱虽然从低温物体吸收了热量 但产生了其他影响 消耗了电能 选项D正确 答案 D 1 2 3 4 3 热力学定律的应用 关于热现象和热学规律 下列说法中正确 的是 A 随着低温技术的发展 我们可以使温度逐渐降低 并最终达 到绝对零度 B 热量是不可能从低温物体传递给高温物体的 C 第二类永动机遵从能量守恒定律 故能制成 D 用活塞压缩气缸里的空气 对空气做功2 0 105 J 同时空气 向外界放出热量1 5 105 J 则空气的内能增加了0 5 105 J 1 2 3 4 D 1 2 3 4 4 热力学定律的应用 下列说法中正确的是 A 第一类永动机不可能制成 因为它违背了能量守恒定律 B 第二类永动机不可能制成 因为它违背了能量守恒定律 C 热力学第一定律和热力学第二定律是相互独立的 D 热力学第二定律的两种表述是等效的 解析 第一类永动机违背了能量守恒定律 第二类永动机 违背了热力学第二定律 故选项A正确 选项B错误 热力学第一定律与热力学第二定律相辅相成 互相独立 选项C正确 热力学第二定律的两种表述是等效的 选项D正确 答案 ACD 1 2 3 4 课堂要点小结
