高中鲁科版 (2019)第3节 热力学第二定律公开课课件ppt

这是一份高中鲁科版 (2019)第3节 热力学第二定律公开课课件ppt，共21页。PPT课件主要包含了学习目标，二热力学第二定律，本课小结，当堂检测，ACD，ABD等内容，欢迎下载使用。
知道热传导及宏观过程的方向性．　知道热力学第二定律的多种表述，并了解用热力学第二定律解释第二类永动机不可能制成的原因．　了解熵的概念及熵增加原理，并能解释生活中的有关现象．
一滴红色颜料滴进一杯清水中扩散，整杯水将均匀地变红。从系统的角度来看，扩散之前是一种状态，扩散后是另一种状态。那么，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？
根据能量守恒定律，在自然界发生的一切过程中能量都是守恒的。那么符合能量守恒的宏观过程是否都能发生呢？
把刚煮好的热鸡蛋放在冷水杯中，过一会儿，鸡蛋的温度降低，水的温度升高，最后水和鸡蛋的温度相同。
是否可能发生这样的现象：原来温度相同的水和鸡蛋，过一会儿水的温度自发的降低而鸡蛋的温度上升，生蛋变成了熟蛋？
在平地上滑动的木块克服摩擦力做功，其动能转化为内能，最终停了下来，同时木块，地面及周围空气的温度略有上升。会不会有这样的现象：静止的木块和地面周围的空气自发的降低温度释放内能，并将释放的内能全部转化为动能，让木块又滑动起来？
装着压缩气体的钢瓶，打开阀门后会听到“哧—”一声，气体喷到外面，会不会有这样的现象：外面的气体自发的进入钢瓶，使瓶内的压强变大？
1.可逆过程一个系统由某一状态出发，经过某一过程到达另一状态，如果存在另一过程，它能使系统和外界完全复原，即系统回到原来的状态，同时消除原来过程对外界的一切影响，则原来的过程称为可逆过程．
2.不可逆过程如果用任何方法都不能使系统与外界完全复原，则原来的过程称为不可逆过程．
一 可逆过程和不可逆过程
4.功和热相互转变的方向性（1）功转变为热这一热现象是不可逆的，具有方向性．（2）热转变为功这一热现象也是不可逆的，具有方向性．5结论凡是与热现象有关的宏观过程都具有方向性．
3.热传导的方向性（1）热量可以自发地由高温物体传给低温物体，或者由物体的高温部分传给低温部分．（2）热量不能自发地由低温物体传给高温物体．（3）热传递是不可逆过程，具有方向性．
不可能使热量从低温物体传向高温物体而不引起其他变化。
热量能从低温物体传到高温物体，但不是自发的。
不可能从单一热源吸取热量，使之完全用来做功而不引起其他变化。
（内能和机械能之间转化的方向性）
可从单一热库吸收热量，使之完全变成功，但会产生其他影响。
从单一热源吸取热量并使之完全转化为功而不引起其他变化的机器。
2）第二类永动机不可能实现：
不消耗任何能量，可以不断地做功（或给予很少的能量启动后，能够永远运动）
将内能全部转化为机械能，而不引起其他变化
违背能量转化与守恒定律
1．有序与无序(1)温度高低的区别在于分子的平均动能不同．热传递这个不可逆过程使无序程度增加了．(2)热力学第二定律的微观本质：与热现象有关的自然发生的宏观过程总是沿着大量分子热运动无序程度增大的方向进行．
2．熵和熵增加原理(1)熵的定义用来量度系统无序程度的物理量叫作熵．(2)熵增加原理在孤立系统中的宏观过程必然朝着熵增加的方向进行，孤立系统是指与外界既没有物质交换也没有能量交换的系统．
3．无处不在的熵在熵增加的同时，一切不可逆过程总是使得能量，从可利用状态转化为不可利用状态，能量品质退化了，这种现象称为能量退降．
4．对熵的理解(1)熵是反映系统无序程度的物理量，系统越混乱，无序程度越大，这个系统的熵就越大．(2)在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小，如果过程可逆，则熵不变；如果过程不可逆，则熵增加．
5．对熵增加原理的理解(1)对于孤立的热力学系统而言，所发生的是由非平衡态向着平衡态的变化过程，因此，总是朝着熵增加的方向进行．或者说，一个孤立系统的熵永远不会减小．这就是熵增加原理．(2)从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律，一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，熵值越大代表着越无序，所以自发的宏观过程总是向无序程度更大的方向发展．
热机：把内能转化为机械能的装置
二、热力学第二定律的两种表述
1、克劳修斯表述：2、开尔文表述：3、第二类永动机：不可能实现，违背了热力学第二定律。
1.下列说法中正确的是（　　）A.热量能自发地由高温物体传到低温物体B.热量能自发地由低温物体传到高温物体C.热量一定不可能由低温物体传到高温物体D.空调机既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性
【解析】A对，B错：热量能自发地由高温物体传到低温物体，但不能自发地由低温物体传到高温物体。C错：热量可能由低温物体传到高温物体，如电冰箱将内部的热量传到外部。D错：热传递存在方向性的含义是指热量可以自发地从高温物体传递到低温物体，而不能自发地从低温物体传递到高温物体，但若有其他影响也可以将热量从低温物体传递到高温物体，空调机制冷时必须通过压缩机做功才能实现热量从低温物体传递到高温物体。
2.［多选］根据热力学第二定律，下列说法中正确的是（　　）A.电流的电能不可能全部变成内能B.在火力发电中，燃气的内能不可能全部变为电能C.在热机中，燃气的内能不可能全部变为机械能D.机械能可以全部转化为内能，内能不可以全部用来做功转化成机械能
解析：A错：由电流热效应中的焦耳定律可知，电能可以全部转化为内能。B对：火力发电时，能量转化的过程为内能——机械能——电能，因为内能——机械能的转化过程中会放出热量，故燃气的内能不可能全部变为电能。C对：因为热机工作时内能——机械能的转化过程中会对外放出热量，内能必然不可能全部变为机械能。D错：机械能可以全部转化为内能，在特殊情形下（如理想气体等温膨胀），气体吸收的内能可以全部转化为机械能。
3.关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是（　　）A.热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互矛盾的B.内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾C.两条定律都是有关能量的转化规律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别D.其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律
【解析】　热力学第一定律揭示了内能与其他形式的能之间的转化关系，是能量守恒定律在热学中的具体体现。热力学第二定律则进一步阐明了内能与其他形式的能转化时的方向性，二者表述的角度不同，本质不同，并不矛盾，故B项正确。
4.［多选］下列说法中正确的是（　　）A.第一类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律B.第二类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律C.热力学第一定律和热力学第二定律是相互独立的D.热力学第二定律的两种表述是等效的
解析：A对，B错：第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了热力学第二定律。C对：热力学第一定律与热力学第二定律相互独立。D对：热力学第二定律的两种表述是等效的。
5.(多选)对于孤立体系中发生的实际过程，下列说法正确的是(　　)A．系统的总熵只能增大，不可能减小B．系统逐渐从比较有序的状态向无序的状态发展C．系统逐渐从比较无序的状态向更加有序的状态发展D．在自然的可逆过程中，孤立系统的总熵不变
解析：根据熵增加原理，一个孤立系统发生的实际过程，总熵只能增大，A正确；对于可逆的自然过程，总熵不变，D正确；再根据熵的物理意义，它量度系统的无序程度，熵越大，无序程度越大，故B正确，C错误