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1、高二物理选择性必修三学案 班级： 姓名3.4热力学第二定律【学习目标】1、能判断涉及热现象的宏观过程的方向性。2、知道并会解释热力学第二定律的两种经典表述及其实质。3、知道什么是第二类永动机，能阐述为什么第二类永动机不可能制成。4、能够应用热力学第二定律分析有关问题。重点难点：热力学第二定律的有关应用【导入学习】地球上有大量的海水，它的质量约为1.41018t，只要这些海水的温度降低0.1C，就能放出5.81023J的热量，这相当于1800万个功率为100万千万的核电站一年的电量，如果将这些热量全部用来做功，人类的能源问题就可以解决了，而且这样的物理过程是符合热力学第一定律的。那么，这个方法可
2、行吗？为什么不去研究这种新能源呢？这一想法实现的困难是技术上的障碍呢？还是理论上根本不可能？是否还存在除了能量转化与守恒定律之外我们还必须遵循的规律呢？【学习过程】学习活动一、自然过程的方向性生活现象：阅读教材57页，思考与讨论提出的问题，完成以下问题：1、热传导的方向性温度不同的两个物体接触时，热量会自发地从 物体传给 物体，但不会自发地从 物体传给 物体。思考：有没有见过，温度自发的从低温物体传给高温物体？总结：热传导的过程是有 ，这个过程可以自发的从一个方向自发地进行；但是向相反的方向却不能自发地进行，必须借助外界的帮助。 2、功转变为热的方向性在焦耳的叶轮搅水实验中，重物下落使水温上升
3、，是 转化为 的过程；与此相反过程，即水温自动降低，产生水流，推动叶片转动，带动重物上升的过程是不可能发生的，尽管它不违背 总结：功转变为热具有 3、热机定义：是将 能转化为机械能的装置。如内燃机、蒸汽机、燃气轮机（热电厂）、燃气涡轮（喷气飞机）。原理：热机必须工作在两个 的热源之间，通过工作物质，将从高温热源吸收的热量，一部分用来 ，转变为机械能，另一部分要 热机从高温热源吸收热量Q1，推动活塞做功W，并且向低温热源释放热量Q2根据能量守恒知Q1= 效率：我们把热机做的功W和它从热源吸收的热量 Q1的比值叫做热机的效率，用表示效率，则有 总结：因WQ1，也就是不可能达到100，所以机械能和内
4、能转化过程是有 机械能全部转化为内能的过程是自发进行的，而相反的过程 自发进行的。4、第二类永动机定义：从单一热源吸收热量，使之完全变为有用功而不引起其他变化的热机。第二类永动机把得到的 能全部转化为 能，热机效率达到 第二类永动机就是指这类遵守能量守恒定律，从单一热源不断获得能量的机器。第二类永动机不可能制成 第二类永动机虽不违背守恒定律，但是也失败了。第二类永动机不可能制成，是因为机械能和内能的转化过程具有方向性，也就是说机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化，所以第二类永动机不可能制成。学习活动二、热力学第二定律1、克劳修斯表述： （克劳修斯是按照 的
5、方向性来表述热力学第二定律的）2、开尔文表述： （开尔文是按照 的方向性来表述热力学第二定律的）3、热力学第二定律使人们认识到，自然界中进行的涉及 现象的宏观过程都具有 性。4、热力学第二定律的微观实质： 学习活动三、能量耗散既然有能量守恒定律，为什么还要节约能源呢？其实通过前面的学习，我们都可以找到答案了，因为能量的转化具有方向性，某些自发进行的能量转化后不能再以原值的大小重新转化回来，尽管总量是不变的但可利用的能在减少能量的耗散（避免说成是损失）。能量的耗散也从能量转化的角度表明其原因是：从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程是具有方向性的。学习活动四、绝对零度不可达到0K273.15，
6、T=t+273.15K 温度高分子运动快，温度低分子运动慢；到0K（273.15）时分子不再运动，依据辩证唯物主义观点，物质总是运动的，绝对零度只能接近不能到达热力学第三定律热力学第三定律： 【应用学习】 例1、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B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D在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温度物体例2、第二类永动机不可以制成，是因为（ ）A违背了能量的守恒定律B热量总是从高温物体传递到低温物体 C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，同时不引起其他变化例3
7、、试根据热力学第二定律判断下列两种说法是否正确？(1)功可以全部转换成热，但热不能全部转换为功 (2)热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体【当堂检测】1、下列说法中正确的是（ ）A热量可以自发地从低温物体传给高温物体 B内能不能转化为动能 C摩擦生热是动能向内能的转化 D热机的效率最多可以达到1002、下列说法正确的是（ ）A第二类永动机与第一类永动机一样违背了能量守恒定律B自然界中的能量是守恒的，所以能量永不枯竭，不必节约能源C自然界中有的能量便于利用，有的不便于利用D不可能让热量由低温物体传递给高温物体而不引起其它任何变化3、下列说法中，正确的是（）A一切形式的能量
8、间的相互转化都具有方向性B热量不可能由低温物体传给高温物体C气体的扩散过程具有方向性D一切形式的能量间的相互转化都不具有方向性4、下列哪些物理过程具有方向性（）A热传导过程B机械能和内能的转化过程C气体的扩散过程D气体向真空中膨胀的过程5、关于“永动机”的下列说法中正确的是( )A不消耗任何能量的燃料，却能源源不断地对外做功的机器是绝对不能制造成功的，因为它违背了能的转化和守恒定律 B只要不违背能的转化和守恒定律的机器总是能够制造成功的 C只从单一热源取热，使之完全变为有用功而不产生其他影响的机器是可以制造出来的 D热效率是百分之百的热机是绝对不可能制造出来的6以下哪些现象能够发生、哪些不能发
9、生？能够发生的现象是否违背热力学第二定律？A一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热B蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能C桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离D电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体7如图所示，气缸内盛有一定质量的理想气体，气缸壁是导 热的，缸外环境保持恒温，活塞与气缸壁的接触是光滑的，但不漏气现通过活塞杆使活塞缓慢地向右移动，这样气体将等温膨胀并通过对外做功，若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法中正确的是（）A气体从单一热源吸热，并全部用来对外做功，因此该过程违反热力学第二定律B气体从单一热源吸热，但并未全部用来对外做功，所以该过程违反热力学第二定律C气体是从单一热源吸热，并全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律D以上三种说法都不对杆恒温8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电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能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一定律学科网（北京）股份有限公司