（課改地區(qū)專用）2018-2019學(xué)年高考物理總復(fù)習(xí) 2.4 熱力學(xué)第二定律課件.ppt

2.4熱力學(xué)第二定律,一、宏觀過程的方向性 1.熱傳導(dǎo)的方向性：一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是_。 2.氣體的擴(kuò)散現(xiàn)象具有方向性：兩種不同的氣體可以自發(fā)地進(jìn)入對(duì)方，最后成為均勻的混合氣體，但這種均勻的混合氣體，決不會(huì)自發(fā)地分開，成為兩種不同的氣體。 3.機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性：物體在水平面上運(yùn)動(dòng)，因摩擦而逐漸停止下來，但絕不可能出現(xiàn)物體吸收原來傳遞出去的_后，在地面上重新運(yùn)動(dòng)起來。 4.氣體向真空膨脹具有方向性：氣體可自發(fā)地向真空容器膨脹，但絕不可能出現(xiàn)氣體_從容器中流出，容器變?yōu)檎婵铡?不可逆的,熱量,自發(fā)地,思維拓展 熱傳遞的方向性能否簡單理解為“熱量不會(huì)從低溫物體傳給高溫物體”？ 答案不能。兩個(gè)溫度不同的物體相互接觸時(shí)，熱量會(huì)自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，使高溫物體的溫度降低，低溫物體的溫度升高，這個(gè)過程是自發(fā)進(jìn)行的，不需要任何外界的影響或者幫助，有時(shí)我們也能實(shí)現(xiàn)熱量從低溫物體傳給高溫物體，如電冰箱，但這不是自發(fā)地進(jìn)行的，需要消耗電能。,二、熱力學(xué)第二定律的兩種表述 1.熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從_物體傳到_物體。闡述的是傳熱的_。 2.熱力學(xué)第二定律的開爾文表述：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之_，而不產(chǎn)生其他影響。(該表述闡述了機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性),低溫,高溫,方向性,完全變成功,3.熱機(jī) (1)熱機(jī)工作的兩個(gè)階段：第一個(gè)階段是燃燒燃料，把燃料中的_變成工作物質(zhì)的_。 第二個(gè)階段是工作物質(zhì)對(duì)外_，把自己的內(nèi)能變成_。 (2)熱機(jī)的效率：熱機(jī)輸出的_與燃料產(chǎn)生的_的比值。用公式表示為_。 4.熱力學(xué)第二定律的其他描述 (1)一切宏觀自然過程的進(jìn)行都具有_。 (2)氣體向真空的自由膨脹是_的。 (3)第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的。,化學(xué)能,內(nèi)能,做功,機(jī)械能,機(jī)械功W,熱量,Q,方向性,不可逆,5.第二類永動(dòng)機(jī) (1)定義：只從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功而不引起其他變化的熱機(jī)。 (2)第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因：雖然第二類永動(dòng)機(jī)不違反_，但大量的事實(shí)證明，在任何情況下，熱機(jī)都不可能只有一個(gè)熱庫，熱機(jī)要不斷地把吸取的熱量變?yōu)橛杏玫墓Γ筒豢杀苊獾貙⒁徊糠譄崃總鹘o低溫?zé)釒臁?能量守恒定律,思考判斷 (1)熱量不能從低溫物體傳到高溫物體。( ) (2)不可逆過程指的是某過程只沿某個(gè)方向發(fā)生，而不可能在沒有外界影響(或不產(chǎn)生其他影響)的情況下沿相反方向發(fā)生。( ) (3)內(nèi)能不可能完全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。( ) (4)一切形式的能量間的相互轉(zhuǎn)化都不具有可逆性。( ),對(duì)熱力學(xué)第二定律的理解,要點(diǎn)歸納 1.單一熱庫：指溫度均勻并且恒定不變的系統(tǒng)。若一系統(tǒng)各部分溫度不相同或者溫度不穩(wěn)定，則構(gòu)成機(jī)器的工作物質(zhì)可以在不同溫度的兩部分之間工作，從而可以對(duì)外做功。據(jù)報(bào)道，有些國家已在研究利用海水上下溫度不同來發(fā)電。 2.其他影響 (1)除了從單一熱庫吸收的熱量以及所做的功以外的其他一切影響。 (2)除了從低溫物體吸收熱量、高溫物體得到熱量外，其他一切影響和變化。,3.關(guān)于“不可能”：實(shí)際上熱機(jī)或制冷機(jī)系統(tǒng)循環(huán)終了時(shí)，除了從單一熱庫吸收熱量對(duì)外做功，以及熱量從低溫?zé)釒靷鞯礁邷責(zé)釒煲酝?，過程所產(chǎn)生的其他一切影響，不論用任何曲折復(fù)雜的辦法都不可能加以消除。 4.適用條件：只能適用于由很大數(shù)目分子所構(gòu)成的系統(tǒng)及有限范圍內(nèi)的宏觀過程，而不適用于少量的微觀體系，也不能把它擴(kuò)展到無限的宇宙。,精典示例 例1 (多選)根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，下列說法中正確的是() A.不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化 B.沒有冷凝器，只有單一的熱源，能將從單一熱源吸收的熱量全部用來做功，而不引起其他變化的熱機(jī)是可以實(shí)現(xiàn)的 C.制冷系統(tǒng)將冰箱里的熱量傳給外界較高溫度的空氣中，而不引起其他變化 D.不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化,解析熱力學(xué)第二定律揭示了與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀物理過程的方向性，機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性，機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能必須借助外部的幫助，即會(huì)引起其他變化，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；熱傳遞過程也具有方向性，熱量能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，但是熱量要從低溫物體傳到高溫物體，必然要引起其他變化(外界對(duì)系統(tǒng)做功)，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。 答案AD,(1)一切物理過程均遵守能量守恒定律，但遵守能量守恒定律的物理過程不一定均能實(shí)現(xiàn)。 (2)熱力學(xué)第二定律的兩種表述分別對(duì)應(yīng)著一種“不可能”，但都有一個(gè)前提條件“自發(fā)地”或“不產(chǎn)生其他影響”，如果去掉這種前提條件，就都是有可能的。例如電冰箱的作用就是使熱量從低溫物體傳到高溫物體，等溫膨脹就是從單一熱庫吸收熱量，使之完全用來做功。但不是自發(fā)的或是產(chǎn)生了其他影響。,針對(duì)訓(xùn)練1 (多選)根據(jù)熱力學(xué)第二定律分析，下列說法中正確的是() A.熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體 B.熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，也可以從低溫物體傳到高溫物體 C.機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 D.機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,解析根據(jù)傳熱的規(guī)律可知，熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，但不能自發(fā)地(不需要外界幫助)從低溫物體傳到高溫物體。但是借助外界的幫助，熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，A錯(cuò)誤，B正確；機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能(如一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體克服摩擦力做功而最終停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能)；在一定條件下，內(nèi)能也可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，如理想氣體在等溫膨脹過程中，將吸收來的熱量全部用來做功，C錯(cuò)誤，D正確。 答案BD,熱力學(xué)第一定律與熱力學(xué)第二定律的比較,要點(diǎn)歸納 1.熱力學(xué)第二定律與熱力學(xué)第一定律的比較,2.兩類永動(dòng)機(jī)的比較,精典示例 例2 關(guān)于熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律，下列論述正確的是() A.熱力學(xué)第一定律指出內(nèi)能可以與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化，而熱力學(xué)第二定律則指出內(nèi)能不可能完全轉(zhuǎn)化為其他形式的能，故這兩條定律是相互矛盾的 B.內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為其他形式的能，只是會(huì)產(chǎn)生其他影響，故兩條定律并不矛盾 C.兩條定律都是有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的規(guī)律，它們不但不矛盾，而且沒有本質(zhì)區(qū)別 D.其實(shí)，能量守恒定律已經(jīng)包含了熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律,解析熱力學(xué)第一定律是能量守恒在熱現(xiàn)象中的體現(xiàn)，而熱力學(xué)第二定律則指出內(nèi)能和其他形式能發(fā)生轉(zhuǎn)化的方向性，兩者并不矛盾，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤，B正確。 答案B,熱力學(xué)第一定律和第二定律的關(guān)系 (1)熱力學(xué)第一定律和第二定律兩者相互獨(dú)立，有著本質(zhì)的區(qū)別。 (2)熱力學(xué)第一定律和第二定律兩者相互補(bǔ)充，熱力學(xué)第一定律是與熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過程中能量守恒的表達(dá)形式，而熱力學(xué)第二定律指出了能量轉(zhuǎn)化與守恒能否實(shí)現(xiàn)的條件和過程進(jìn)行的方向。,針對(duì)訓(xùn)練2 關(guān)于兩類永動(dòng)機(jī)和熱力學(xué)兩大定律，下列說法正確的是() A.第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)檫`背了熱力學(xué)第一定律 B.第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)檫`背了熱力學(xué)第二定律 C.由熱力學(xué)第一定律可知做功不一定改變內(nèi)能，熱傳遞也不一定改變內(nèi)能，但同時(shí)做功和熱傳遞一定會(huì)改變內(nèi)能 D.由熱力學(xué)第二定律可知熱量從低溫物體傳向高溫物體是可能的，從單一熱庫吸收熱量，完全變成功也是可能的,解析第一類永動(dòng)機(jī)違背熱力學(xué)第一定律，第二類永動(dòng)機(jī)違背熱力學(xué)第二定律，A、B錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第一定律可知W0，Q0，但UWQ可以等于0，C錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第二定律可知D中現(xiàn)象是可能的，但不引起其他變化是不可能的，D正確。 答案D,