《辽宁省大连市高中物理 第10章 热力学定律 10.4 热力学第二定律课件 新人教版选修33》由会员分享，可在线阅读，更多相关《辽宁省大连市高中物理 第10章 热力学定律 10.4 热力学第二定律课件 新人教版选修33（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、导入新课导入新课 热量可以自热量可以自发的从高温物体发的从高温物体传向低温物体，传向低温物体，它的逆过程不可它的逆过程不可自发自发的发生。的发生。注意注意这里所说这里所说“自发地自发地”是指没有任何外界的是指没有任何外界的影响或帮助，电冰箱工作时能将冰箱内影响或帮助，电冰箱工作时能将冰箱内(温温度度较低较低)的热量，传给外界空气的热量，传给外界空气(温度较高温度较高)，是因为电冰箱，是因为电冰箱消耗了电能消耗了电能，对制冷系统，对制冷系统做了功。做了功。 任何物体都具有内任何物体都具有内能，在地球上贮存量十分丰能，在地球上贮存量十分丰富的海水总质量约达富的海水总质量约达1.41018吨，它的温
2、度只要吨，它的温度只要降低降低1 ，就能释放相当于，就能释放相当于1800万个功率为万个功率为100万千瓦万千瓦的核电站一年的发电量，足的核电站一年的发电量，足够全世界够全世界使用使用4000年。而人年。而人类都不能利用这种类都不能利用这种“新能源新能源”，究其原因，是因为涉及，究其原因，是因为涉及物理学的一个基本定律物理学的一个基本定律热力学第二定律热力学第二定律。扩散的逆过扩散的逆过程不可能发程不可能发生生热力学第二定律热力学第二定律教学目标教学目标1.了解热传导过程的方向性。了解热传导过程的方向性。2.了解什么是第二类永动机，为什么第二类永动了解什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可
3、能制成。机不可能制成。3.了解热力学第二定律的两种不同的表述，以及了解热力学第二定律的两种不同的表述，以及这两种表述的物理实质。这两种表述的物理实质。4.了解什么是能量耗散。了解什么是能量耗散。知识能力知识能力过程方法过程方法 通过实验和课件完成由感性到理性的认通过实验和课件完成由感性到理性的认识，培养观察能力和分析能力。识，培养观察能力和分析能力。 通过实际生活问题的解释，加深对热力学通过实际生活问题的解释，加深对热力学第二定律的理解。第二定律的理解。情感态度情感态度 有参与实验总结规律的热情，从而能更方便有参与实验总结规律的热情，从而能更方便的解决实际问题。的解决实际问题。 在理解热力学第
4、二定律时，注意方向性。在理解热力学第二定律时，注意方向性。 再次体会学以致用，结合身边的例子发现生活再次体会学以致用，结合身边的例子发现生活中的物理知识。中的物理知识。重点难点重点难点重点重点：热力学第二定律的物理实质和：热力学第二定律的物理实质和两种常见的表述。两种常见的表述。难点难点：两类永动机的区别，第二类永：两类永动机的区别，第二类永动机不可能制成的原因。动机不可能制成的原因。内容解析内容解析1.可逆与不可逆过程可逆与不可逆过程1. .热传导的方向性热传导的方向性 热传导的过程可以自发地由高温物体向热传导的过程可以自发地由高温物体向低温物体进行，但相反方向却不能自发地进低温物体进行，但
5、相反方向却不能自发地进行，即热传导具有方向性，是一个不可逆过行，即热传导具有方向性，是一个不可逆过程。程。2. .说明说明：“自发地自发地”过程就是在不受外来干扰的条件过程就是在不受外来干扰的条件下进行的自然过程。下进行的自然过程。热量可以自发地从高温物体传向低温物体，热量可以自发地从高温物体传向低温物体，热量却不能自发地从低温物体传向高温物体。热量却不能自发地从低温物体传向高温物体。要将热量从低温物体传向高温物体，必须有要将热量从低温物体传向高温物体，必须有“外界的影响或帮助外界的影响或帮助”，就是要由外界对其做，就是要由外界对其做功才能完成。电冰箱、空调就是例子。功才能完成。电冰箱、空调就
6、是例子。 热量会自动地从高温物体传给低温度物体热量会自动地从高温物体传给低温度物体热力学第二定律的两种表述热力学第二定律的两种表述.克劳修斯表述克劳修斯表述 按热传递的按热传递的方向性方向性来表述：不可能使来表述：不可能使热量从低温物体传到高温物体，而不引起其热量从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化他变化。 在在的讲法中，指出了在自然条件下的讲法中，指出了在自然条件下热量只能从高温物体向低温物体转移，而热量只能从高温物体向低温物体转移，而不能不能由低温物体由低温物体自动自动向高温物体转移，也就是说在向高温物体转移，也就是说在自然条件下，这个转变过程是自然条件下，这个转变过程是不可逆不可逆的
7、。要使的。要使热传递方向倒转过来，只有靠热传递方向倒转过来，只有靠消耗功消耗功来实现。来实现。 . .开尔文表述开尔文表述 不可能从单一热库吸收热量，使之不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。完全变成功，而不产生其他影响。 按机械能与内能转化过程的方向性来按机械能与内能转化过程的方向性来表述：不可能从单一热库吸收热量并把它全表述：不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。部用来做功，而不引起其他变化。 在在的讲法中指出，自然界中任何形式的讲法中指出，自然界中任何形式的能都会很容易地变成热，而反过来热却不的能都会很容易地变成热，而反过来热却不能在不产生其
8、他影响的条件下完全变成其他能在不产生其他影响的条件下完全变成其他形式的能，从而说明了这种转变在自然条件形式的能，从而说明了这种转变在自然条件下也是不可逆的。热机能连续不断地将热变下也是不可逆的。热机能连续不断地将热变为机械功，一定伴随有热量的损失。第二定为机械功，一定伴随有热量的损失。第二定律和第一定律不同，第一定律否定了创造能律和第一定律不同，第一定律否定了创造能量和消灭能量的可能性，第二定律阐明了过量和消灭能量的可能性，第二定律阐明了过程进行的方向性，否定了以特殊方式利用能程进行的方向性，否定了以特殊方式利用能量的可能性。量的可能性。 两种表述是两种表述是等价等价的，可以从一种表述导出的，
9、可以从一种表述导出另一种表述，两种表述都称为热力学第二定另一种表述，两种表述都称为热力学第二定律。热力学第二定律的意义在于提示了有大律。热力学第二定律的意义在于提示了有大量分子参与的宏观过程的量分子参与的宏观过程的方向性方向性，是独立于，是独立于热力学第一定律的一个重要自然规律。热力学第一定律的一个重要自然规律。热机热机热机：是一种把热机：是一种把内能内能转化为转化为机械能机械能的装置。的装置。高温热库高温热库低温热库低温热库Q1Q2对外做功对外做功热机W原理：燃料燃烧产生热量原理：燃料燃烧产生热量 Q1（高温热源高温热源）推动活塞对外推动活塞对外做功做功 W排出废气向外界（低温排出废气向外界
10、（低温热源）放热热源）放热 Q2效率：效率： 由能量守恒定律知道由能量守恒定律知道 Q1 = W +Q2 热机的效率热机的效率 热机的效率小于热机的效率小于100%，就不可能把从，就不可能把从高温热源吸收的热量全部转化为机械能，高温热源吸收的热量全部转化为机械能，总有一部分热量散发到冷凝器中。总有一部分热量散发到冷凝器中。第二类永动机第二类永动机 第二类永动机第二类永动机：人们把想象中能够从：人们把想象中能够从单一单一热源吸收热量，热源吸收热量，全部全部用来做功而不引用来做功而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机。起其他变化的热机叫做第二类永动机。 历史上首个成型的第二类永动机装置是历史上首个
11、成型的第二类永动机装置是1881年美国人约翰年美国人约翰嘎姆吉为美国海军设计的嘎姆吉为美国海军设计的零发动机，这一装置利用海水的热量将液氨零发动机，这一装置利用海水的热量将液氨汽化，推动机械运转。但是这一装置无法持汽化，推动机械运转。但是这一装置无法持续运转，因为汽化后的液氨在没有低温热源续运转，因为汽化后的液氨在没有低温热源存在的条件下无法重新液化，因而不能完成存在的条件下无法重新液化，因而不能完成循环。循环。 第二类永动机不可能制成表示：机械能和内第二类永动机不可能制成表示：机械能和内能的转化过程具有方向性尽管机械能可以全能的转化过程具有方向性尽管机械能可以全部转化为内能，部转化为内能，内
12、能却不能全部转化成机械能内能却不能全部转化成机械能，同时不引起其他变化第一类永动机和第二类同时不引起其他变化第一类永动机和第二类永动机它们都不可能制成，第一类永动机的设永动机它们都不可能制成，第一类永动机的设想违反了想违反了能量守恒定律能量守恒定律；第二类永动机的设想；第二类永动机的设想虽不违反能量守恒定律，但违背了虽不违反能量守恒定律，但违背了跟热现象相跟热现象相联系的宏观自然过程具有方向性联系的宏观自然过程具有方向性的规律。的规律。1能量耗散：流散的内能无法重新收集起能量耗散：流散的内能无法重新收集起来加以利用的现象叫做能量耗散。来加以利用的现象叫做能量耗散。2能量耗散从能量转化的角度反映
13、出自然能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性。界中的宏观过程具有方向性。能量耗散能量耗散课堂小结课堂小结 热力学第二定律有常见的两种表述，热力学第二定律有常见的两种表述，提示了有大量分子参与的宏观提示了有大量分子参与的宏观过程过程(即与热即与热现象有关的宏观过程现象有关的宏观过程)的方向性，第二类永的方向性，第二类永动机不可能制成。动机不可能制成。 (04天津天津)下列说法正确的是下列说法正确的是（ ）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，物体的内能必定增外界对物体做功，物体的内能必定增加加C 第二类永动机不可能制成，是因为
14、违第二类永动机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律反了能量守恒定律D 不可能从单一热源吸收热量并把它全不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化部用来做功，而不引起其他变化高考链接高考链接D（04广东）广东）下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ）A机械能全部变成内能是不可能的机械能全部变成内能是不可能的B第二类永动机不可能制造成功的原因是第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，因为能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式。种形式转化成另一种形式。C
15、根据热力学第二定律可知，热量不可能根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体从低温物体传到高温物体D从单一热源吸收的热量全部变成功是可从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的能的D课堂练习课堂练习1下列说法正确的是下列说法正确的是A机械能全部变成内能是不可能的，内能全机械能全部变成内能是不可能的，内能全部变成机械能也是不可能的部变成机械能也是不可能的B第二类永动机不可能制造成功的原因是因第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只为能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式
16、转成另一种形式式转成另一种形式C根据热力学第二定律可知，热量不可能从根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体低温物体传到高温物体D任何热机都不可能使燃料释放的热量完全任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能，从单一热源吸收的热量全部变转化为机械能，从单一热源吸收的热量全部变成功在一定条件下是可能的成功在一定条件下是可能的精与解精与解 热力学第二定律告诉我们：第二类永动机并不违热力学第二定律告诉我们：第二类永动机并不违背能量守恒定律，只是机械能和内能在相互转化的过程中具背能量守恒定律，只是机械能和内能在相互转化的过程中具有方向性，机械能可以全部转化为内能，内能却不能全部转
17、有方向性，机械能可以全部转化为内能，内能却不能全部转化为机械能同时不引起其他变化故化为机械能同时不引起其他变化故A、B选项选项都不对。热都不对。热量不可能从低温物体传到高温物体，在有外界做功的情况下量不可能从低温物体传到高温物体，在有外界做功的情况下是可能的。从单一热源吸热并全部转变成功，在有外界变化是可能的。从单一热源吸热并全部转变成功，在有外界变化的情况下也是可能的，故的情况下也是可能的，故C错错D对。对。解后思解后思 热力学第二定律的两种表述热力学第二定律的两种表述：（：（1）热量不能自发热量不能自发地由低温物体传递到高温物体。地由低温物体传递到高温物体。（2）不可能从单一热库吸不可能从
18、单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。这里的收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。这里的“不不能能”、“不可能不可能”在一定条件下是可能的，空调、电冰箱都在一定条件下是可能的，空调、电冰箱都是通过外界做功使热量由低温物体传递到高温物体，但是这是通过外界做功使热量由低温物体传递到高温物体，但是这一过程消耗了额外的能量。同理，从单一热源吸收热量并把一过程消耗了额外的能量。同理，从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，必定要引起其他变化。分析热力学第二定它全部用来做功，必定要引起其他变化。分析热力学第二定律相关问题时要予以关注。律相关问题时要予以关注。 2下列关于热现象的说法，正确下
19、列关于热现象的说法，正确的是（的是（ ）A外界对物体做功，物体的内外界对物体做功，物体的内能一定增加能一定增加B第二类永动机与第一类永动第二类永动机与第一类永动机一样违背了能量守恒定律机一样违背了能量守恒定律C任何条件下，热量都不会由任何条件下，热量都不会由低温物体传递到高温物体低温物体传递到高温物体D任何热机都不可能使燃料释任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能放的热量完全转化为机械能D 3关于第二类永动机，下列说法中正确关于第二类永动机，下列说法中正确的的是是 ( ) A它既不违反热力学第一定律，也不它既不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律违反热力学第二定律B它既违反了热
20、力学第一定律，也违它既违反了热力学第一定律，也违反了热力学第二定律反了热力学第二定律C它不违反热力学第一定律，只违反它不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律热力学第二定律D它只违反热力学第一定律，不违反它只违反热力学第一定律，不违反热力学第二定律热力学第二定律 C 4 第二类永动机不可以制成，是因为第二类永动机不可以制成，是因为（ ） A. 违背违背了能量的守恒定律了能量的守恒定律 B热量总是从高温物体传递到低温物体热量总是从高温物体传递到低温物体 C机械能不能全部转变为内能机械能不能全部转变为内能 D内能不能全部转化为机械能，同时不引内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化起其他变化
21、D 解析解析第二类永动机设想虽然符合能第二类永动机设想虽然符合能量守恒定律，但是违背了能量转化中有量守恒定律，但是违背了能量转化中有些过程是不可逆的规律。所以不可能制些过程是不可逆的规律。所以不可能制成，选项成，选项D正确。正确。 5.根据热力学第二定律，下列判断正确的是（根据热力学第二定律，下列判断正确的是（ ） A. 电流的能不可能全部变为内能电流的能不可能全部变为内能 B.在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能 C.热机中，燃气内能不可能全部变为机械能热机中，燃气内能不可能全部变为机械能 D.在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给在
22、热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温度物体高温度物体BCD 解析解析根据热力学第二定律可知，凡根据热力学第二定律可知，凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，与热现象有关的宏观过程都具有方向性，电流的能可全部变为内能电流的能可全部变为内能(由电流热效应中由电流热效应中的焦耳定律可知的焦耳定律可知)，而内能不可能全部变成，而内能不可能全部变成电流的能机械能可全部变为内能，而内电流的能机械能可全部变为内能，而内能不可能全部变成机械能，在热传导中，能不可能全部变成机械能，在热传导中，热量只能自发地从高温物体传递给低温物热量只能自发地从高温物体传递给低温物体，而不能自发地从低温物体传递给高温体
23、，而不能自发地从低温物体传递给高温物体，所以选项物体，所以选项B、C、D正确正确6.试述热力学第一定律和热力学第二定律的区别与试述热力学第一定律和热力学第二定律的区别与联系联系 解答：热力学第一定律指出了在任何热力学解答：热力学第一定律指出了在任何热力学过程中，能量不会有任何增减或损失，对自然过过程中，能量不会有任何增减或损失，对自然过程也没有限制；而热力学第二定律是解决了哪些程也没有限制；而热力学第二定律是解决了哪些过程可以发生。两个定律从不同角度揭示了热力过程可以发生。两个定律从不同角度揭示了热力学过程中遵从的规律，既相互独立，又相互补充，学过程中遵从的规律，既相互独立，又相互补充，共同构
24、成了热力学知识的理论基础。共同构成了热力学知识的理论基础。课后答案课后答案1.解：汽油燃烧时释放的化学能有的由于解：汽油燃烧时释放的化学能有的由于漏气而散失；有的使汽车的机体温度上升，漏气而散失；有的使汽车的机体温度上升，然后又通过机体散失了；转化为机械能的然后又通过机体散失了；转化为机械能的那部分还要用于克服机械摩擦转化为内能。那部分还要用于克服机械摩擦转化为内能。2.解答：解答：A、B不能发生；不能发生；C、D能发生。能发生。C不违背热力学第二定律，不违背热力学第二定律，D违背热力学第违背热力学第二定律。二定律。 3.解：他还要知道水的解：他还要知道水的比热比热c，水的密度水的密度，煤气的燃烧值煤气的燃烧值q,煤气的密度煤气的密度，c表示比热，表示比热，单位是单位是J/kg；表示水的密度，单位是表示水的密度，单位是kg/m3；V表示水的体积，单位是表示水的体积，单位是m3；t表表示温度的变化，单位是示温度的变化，单位是；q表示煤气的燃表示煤气的燃烧值，单位是烧值，单位是J/kg；煤气的密度；煤气的密度/ ,单位是单位是kg/m3；烧水前后煤气的体积烧水前后煤气的体积V1、V2 烧水的效率烧水的效率
