热力学第二定律 导学案.doc

热力学第二定律 学案 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。 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 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1.4×1018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。 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。 自然界中进行的涉及热现象的 都具有方向性。 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。 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。 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。 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.机械能可以全部转