1、编制人：刘新洪 审核：崔学问 千里之行，始于足下 2011-04-05热力学第二定律 学案1、学习目标：1.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，以及这两种表述的物理实质。4.了解什么是能量耗散。2、重点和难点：重点：热力学第二定律的物理实质和两种常见的表述难点：两类永动机的区别，第二类永动机不可能制成的原因3、学习过程：引入：任何物体都具有内能，在地球上贮存量十分丰富的海水总质量约达1.41018 吨，它的温度只要降低 1oC，就能释放相当于 1800 万个功率为 100万千瓦的核电站一年的发电量，足够全世界
2、使用 4000 年。而人类都不能利用这种“新能源” ，究其原因，是因为涉及物理学的一个基本定律热力学第二定律(一)热传导的方向性1热量会 从高温物体传给低温度物体。1实例：热量会自动地从高温物体传给低温度物体。注意这里所说 “自发地”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( 温度较低) 的热量，传给外界空气(温度较高)，是因为电冰箱消耗了电能，对制冷系统做了功。2热传导的过程具 。 热传导的过程可以向一个方向自发地进行(热量从高温物体自发地传给低温物体)；但向相反的方向不会自发地产生(热量不会自发地从低温物体传给高温物体)，只有借助外界的帮助才能进行。 3自然界中进行的涉及热现象
3、的 都具有方向性。(2)第二类永动机1第二类永动机： 叫做第二类永动机。2第二类永动机不可能制成机械能和内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，内能却不能全部转化成机械能，同时不引起其他变化。 3第一类永动机和第二类永动机它们都不可能制成，第一类永动机的设想违反了能量守恒定律；第二类永动机的设想虽不违反能量守恒定律，但违背了跟热现象相联系的宏观自然过程具有方向性的规律。4.热机的机械效率 达到百分之百。编制人：刘新洪 审核：崔学问 千里之行，始于足下 2011-04-05（3）热力学第二定律举例：两种不同的气体扩散可以自发地进入对方,最后成为一种均匀的混合气体思考:如图所示,容器
4、 A 中装有气体,容器 B 是真空,打开阀门 K,容器 A 中的气体会自发地向 B 中膨胀,最后两个容器都充满气体.然后气体会不会自发地从容器 B 流向容器 A,最后使容器 B 恢复成真空呢?1热力学第二定律常见的两种表述：(1)按热传递的方向性来表述：不可能使热量从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化。(2)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部用来做功，而不引起其他变化。2两种表述是等价的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律3热力学第二定律的意义提示了有大量分子参与的宏观过程的方向性，是独立于热力学第一定律的一个重要自然规律。4.
5、熵 描述物体的无序程度，物体内部分子热运动无序程度越高，物体的熵就越大四： 例题分析例 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试对热力学第一定律和热力学第二定律做一简单的评析解析 热力学第一定律和热力学第二定律是构成热力学知识的理论基础，前者对自然
6、过程没有任何限制，只指出在任何热力学过程中能量不会有任何增加编制人：刘新洪 审核：崔学问 千里之行，始于足下 2011-04-05或损失，反映的是物体内能的变化与热量、做功的定量关系；后者则是解决哪些过程可以自发地发生，哪些过程必须借助于外界条件才能进行。5课堂练习1.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。2. 以下说法正确的是 A.热量可能从低温物体传递到高温物体B第二类永动机违反能量守恒，所以无法制造成功C.温度高的物体比温度低的物体含热量多D.静止的物体没有内能3. 下列有关热现象的描述中，正确的是 A.机械能可以全
7、部转化为内能；内能也可以全部转化为机械能，同时不引起其他变化B热量会自发地从低温物体传给高温物体C.第二类永动机不可以制成，因为它违反能量守恒定律D.第二类永动机不可以制成，因为违反了热力学第二定律4.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部用来做功，而不引起其他变化 5 5.下列说法正确的是 A.物体放出热量，温度一定降低B物体内能增加，温度一定升高C.热量能自发地从低温物体传给高温物体D.热量能自发地从高温物体传给低温物体 6. (2009 年高考四川理综
8、)关于热力学定律，下列说法正确的是 A在一定条件下物体的温度可以降到 0 KB 物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功C 吸收了热量的物体，其内能一定增加D压缩气体总能使气体的温度升高7. (改编题) 下列关于熵的观点中错误的是 编制人：刘新洪 审核：崔学问 千里之行，始于足下 2011-04-05A. 熵越大，系统的无序度越大B. 对于一个不可逆绝热过程，其熵总不会减小C. 气体向真空扩散时，熵值减小 D. 自然过程中熵总是增加，是因为通向无序的渠道比通向有序的渠道多得多8.热机是一种_的装置，热机做的功和它从热源吸收热量的比值叫做热机的_9.能量耗散是从_角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性10.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，例如机械能可以将_转化为内能，但内能_全部转化为机械能，而不引起其他变化11.什么是第二类永动机?为什么第二类永动机不可能造成?六课后反思
