人教版（2019）高中物理选修三第三章第4节 热力学第二定律 教学课件PPT

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册热力学第二定律教学课件ppt，共11页。PPT课件主要包含了柴薪时期，石油时期，煤炭时期，能量耗散，电气时代，低品质内能，转化方向不可逆，品质降低，有序和无序等内容，欢迎下载使用。
水中扩散后的颜料能否自发地重新聚集在一起，而其余部分又变成清水？
融化的冰糕，是否可以在同温下是否可以重新凝固？
放入冷水中温度降低的鸡蛋，手否可以自发的温度再上升到原来温度？
共同特征：凡是实际的过程，只要涉及热现象，都有特定的方向性。这些过程可以自发地朝某个方向进行，而相反的过程，即使不违背能量守恒定律，我们也从未见到它们会自发地进行。一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。
1.热力学第二定律的克劳修斯表述
热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
思考：电冰箱通电后箱内温度低于箱外温度，并 且还会继续降温，直至达到设定的温度。 这是热量从低温物体传递到了高温物体， 这一现象是否违背热力学第二定律呢？
在不引起其它变化的条件下，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体。
热量可以从低温物体传到高温物体上，但会引起其它变化，如压缩机做功。
克劳修斯表述阐述的是热传递的方向性
热机工作的两个阶段：第一个阶段是燃烧燃料，把燃料中的化学能变成工作物质的内能；第二个阶段是工作物质对外做功，把自己的内能变成机械能。
3.热力学第二定律的开尔文表述
不可能从单一热库吸收，使之完全变成功，而不产生其他影响。
不仅要从一个热库吸热，而且一定会向另一个热库放热。
机械能可以全部转化成内能，但这个过程是不可逆的。
开尔文表述阐述了机械能与内能转化的方向性。
5.热力学第二定律的两种表述是等价的。
如果克劳修斯表达不成立，则开尔文表述也不成立。
6.热力学第一定律与第二定律的比较。
自然界的一切变化，人类社会的所有活动，都伴随着能量的转移和转化，能量是一切物质运动的源泉，是一切生命活动的基础。
每天我们使用的能源最后都转化成了内能，能源消耗使得周围环境升温。分散在环境中的内能不管数量多么巨大，它也只不过能使地球、大气稍稍变暖一点，却再也不能自动聚集起来驱动机器做功了。这样的转化过程叫作“能量耗散”。
机械能、光能、化学能、电能——高品质
能源：其实是指具有高品质的容易利用的储能物质，如石油、天然气、煤炭等。
机械能、光能、化学能、电能相对于周围环境中的内能来说，可利用的品质高。能量在利用过程中，总是由高品质的能量最终转化为低品质的能量。能源的使用过程中虽然能的总量保持守恒，但能量的品质下降了。虽然能量总量不会减少，但能源会逐步减少，因此能源是有限的资源。
1.自然界的很多过程是不可逆的。
2.不可逆的现象可以从微观角度来解释。
自由膨胀前，只有一个微观态，即4个分子都在A中。自由膨胀后，16个微观态都可能实现。假定实现每一微观态的概率是相等的，则自由膨胀后回复到自由膨胀前状态的概率为1/16。
设想开始时有4个气体分子分布在A中。如果没有隔板，对于这4个分子中的每一个都有两种可能性，即它处在A中，或处在B中。4个分子共有24＝16种可能的分布，如下右图所示。
相对于膨胀后的状态，物理学中把气体膨胀前的状态叫作有序状态，而气体自由膨胀后的状态变得更混乱与无序，是无序状态。
1850年，克劳修斯首次提出熵的概念，用来表达一个系统的无序程度；系统从有序向无序的发展过程中熵在增加。