高中物理 3.4 熱力學(xué)第二定律課件 粵教版選修33.ppt

目標導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 目標導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 三 四 五 一 熱傳導(dǎo)的方向性兩個溫度不同的物體互相接觸時 熱量會自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體 但不會自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體 這說明 熱傳導(dǎo)過程是有方向性的 熱量不能從低溫物體傳遞到高溫物體嗎 答案 熱量能從低溫物體傳遞到高溫物體 只不過不能自發(fā)進行 即需要其他能量的介入 目標導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 三 四 五 二 機械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性1 機械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程具有方向性 即機械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程是可以自發(fā)進行的 內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能的過程 是不能自發(fā)進行的 要將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能 必然會引起其他影響 2 第二類永動機 1 定義 從單一熱源吸熱全部用來做功 而不引起其他變化的熱機 2 第二類永動機不可能制成 原因是內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能是不可能自發(fā)進行的 目標導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 三 四 五 三 熱力學(xué)第二定律的表述1 第一種表述 克勞修斯表述 熱量不能自動地從低溫物體傳遞到高溫物體 或者說 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 按照熱傳導(dǎo)的方向性來表述 2 第二種表述 開爾文表述 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 按照機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性來表述 熱力學(xué)第二定律的這兩種表述是等價的 3 自然界中一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的自然過程都具有方向性 目標導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 三 四 五 有可能制成第二類永動機嗎 答案 第二類永動機不可能制成 盡管機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 但內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機械能而不引起其他變化 機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性 目標導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 三 四 五 四 熱力學(xué)第二定律的微觀實質(zhì)1 做功總是與分子群體的有序運動聯(lián)系在一起 內(nèi)能是和分子的無序運動聯(lián)系在一起的 機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程 從微觀上來說 是大量分子的有序運動朝無序運動的方向轉(zhuǎn)換的過程 其相反方向的過程是大量分子從無序運動朝有序運動方向轉(zhuǎn)換的過程 2 熱傳導(dǎo)過程是使物體內(nèi)部分子的熱運動由比較有序的狀態(tài)向無序的狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程 3 熱力學(xué)第二定律的微觀實質(zhì)是與熱現(xiàn)象有關(guān)的自發(fā)的宏觀過程 總是朝著分子熱運動狀態(tài)無序性增加的方向進行的 目標導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 三 四 五 五 熵意義 描述物體的無序程度 物體內(nèi)部分子熱運動無序程度越高 物體的熵就越大 一 二 知識精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 一 對熱力學(xué)第二定律的理解1 在熱力學(xué)第二定律的表述中 正確地理解 自發(fā)地 不引起其他變化 的確切含義是理解熱力學(xué)第二定律的關(guān)鍵所在 1 自發(fā)地 是指熱量從高溫?zé)嵩醋园l(fā)地傳給低溫?zé)嵩吹姆较蛐?在傳遞過程中不會對其他物體產(chǎn)生影響或借助其他物體提供能量等 2 不引起其他變化 的含義是指熱量從低溫?zé)嵩磦鬟f到高溫?zé)嵩椿驈膯我粺嵩次諢崃咳坑脕碜龉?不需通過第三方的幫助 這里的幫助就是第三方提供能量等方式 一 二 知識精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 2 熱力學(xué)第二定律的實質(zhì) 熱力學(xué)第二定律的每一種表述 都揭示了大量分子參與宏觀過程的方向性 使人們認識到自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都是有方向性的 3 兩種表述是等價的 如果克勞修斯表述不成立 則開爾文表述也不成立 一 二 知識精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 熱量能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體 我們所說的 自發(fā)地 指的是沒有任何的外界影響或者幫助 電冰箱是讓 熱 由低溫環(huán)境傳遞到高溫環(huán)境 這是不是自發(fā)進行的 說明理由 答案 電冰箱能夠把熱量從低溫物體傳給高溫物體 在該過程中電冰箱要消耗電能 電冰箱能夠把熱量從低溫物體傳給高溫物體 一旦切斷電源 電冰箱就不能把其內(nèi)部的熱量傳給外界的空氣了 相反 外界的熱量會自發(fā)地傳給電冰箱 使其溫度逐漸升高 一 二 知識精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 例1 多選 下列有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的說法中 錯誤的是 a 不可能從單一熱庫吸收熱量并把它全部用來做功 而不引起其他的變化b 只要對內(nèi)燃機不斷改進 就可以把內(nèi)燃機得到的全部內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能c 滿足能量守恒定律的物理過程不一定能自發(fā)地進行d 外界對物體做功 物體的內(nèi)能必然增加 一 二 知識精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 解析 逐項分析如下 答案 bd 一 二 知識精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 一 二 知識精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 下列說法正確的是 a 機械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能是不可能的b 第二類永動機不可能制造成功的原因是能量既不會憑空產(chǎn)生 也不會憑空消失 只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體 或從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式c 根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知 熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體d 從單一熱源吸收的熱量全部變?yōu)楣κ强赡艿拇鸢?d 一 二 知識精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 解析 機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 故a錯誤 第二類永動機不可能制造成功是因為它違背了熱力學(xué)第二定律 故b錯誤 熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體 但如果不是自發(fā)地 是可以進行的 故c錯誤 從單一熱源吸收的熱量全部用來做功而不引起其他變化 是不可能的 但如果是從單一熱源吸收的熱量全部變?yōu)楣Φ耐瑫r也引起了其他的變化 是可能的 故d正確 一 二 知識精要 典題例解 遷移應(yīng)用 二 熱力學(xué)第二定律的微觀解釋1 熱力學(xué)第二定律的微觀解釋 1 一切自發(fā)過程總是大量分子從有序運動狀態(tài)向無序運動狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程 2 自發(fā)過程是不可逆轉(zhuǎn)的過程 即不可能使大量分子無規(guī)則的熱運動轉(zhuǎn)化為有序的運動 3 大量分子無序運動狀態(tài)變化的方向是向無序性增大的方向進行的 而一切自然過程總是沿著無序性增大的方向進行的 2 熵的意義熵較大的宏觀狀態(tài)就是無序程度較大的宏觀狀態(tài) 也就是出現(xiàn)概率較大的宏觀狀態(tài) 在自發(fā)過程中 熵總是增加的 3 用熵表示的熱力學(xué)第二定律在任何自然過程中 一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減少 一 二 知識精要 典題例解 遷移應(yīng)用 例2 多選 關(guān)于熱力學(xué)第二定律的微觀意義 下列說法正確的是 導(dǎo)學(xué)號51140037 a 大量分子無規(guī)則的熱運動能夠自動轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蜻\動b 熱傳遞的自然過程是大量分子從有序運動狀態(tài)向無序運動狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程c 熱傳遞的自然過程是大量分子從無序程度小的運動狀態(tài)向無序程度大的運動狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程d 一切自然過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行 一 二 知識精要 典題例解 遷移應(yīng)用 解析 分子熱運動是大量分子的無規(guī)則運動 系統(tǒng)的一個宏觀過程包含著大量的微觀狀態(tài) 這是一個無序的運動 根據(jù)熵增加原理 熱運動的結(jié)果只能使分子熱運動更加無序 而不是變成了無序 熱傳遞的自然過程從微觀上講就是大量分子從無序程度小的運動狀態(tài)向無序程度大的運動狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程 故選項c d正確 答案 cd 一 二 知識精要 典題例解 遷移應(yīng)用 質(zhì)量相同 溫度相同的水 如圖所示分別處于固態(tài) 液態(tài)和氣態(tài)三種狀態(tài)下 它們的熵的大小有什么關(guān)系 為什么 答案 見解析解析 根據(jù)大量分子運動對系統(tǒng)無序程度的影響 熱力學(xué)第二定律又有一種表述 由大量分子組成的系統(tǒng)自發(fā)變化時 總是向著無序程度增加的方向發(fā)展 至少無序程度不會減少 這也就是說 任何一個系統(tǒng)自發(fā)變化時 系統(tǒng)的熵要么增加 要么不變 但不會減少 質(zhì)量相同 溫度相同的水 可以由固態(tài)自發(fā)地向液態(tài) 氣態(tài)轉(zhuǎn)化 所以 氣態(tài)時的熵最大 其次是液態(tài) 固態(tài)時的熵最小 案例探究 方法規(guī)律 理解熱力學(xué)第二定律的實質(zhì) 多選 根據(jù)熱力學(xué)第二定律 下列判斷正確的有 a 熱機中燃氣的內(nèi)能不可能全部變成機械能b 電流的能不可能全部變成內(nèi)能c 在火力發(fā)電機中 燃氣的內(nèi)能不可能全部變成電能d 在熱傳導(dǎo)中 熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體 思悟升華 案例探究 方法規(guī)律 解析 凡是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀熱現(xiàn)象都具有方向性 無論采用任何設(shè)備和手段進行能量轉(zhuǎn)化 總是遵循 機械能可全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 而內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機械能 故a正確 火力發(fā)電機發(fā)電時 能量轉(zhuǎn)化的過程為內(nèi)能 機械能 電能 因為內(nèi)能 機械能的轉(zhuǎn)化過程中會對外放出熱量 故燃氣的內(nèi)能必然不能全部變?yōu)殡娔?c正確 熱量從低溫物體傳遞到高溫物體不能自發(fā)進行 必須借助外界的幫助 結(jié)果會帶來其他影響 這正是熱力學(xué)第二定律第一種 克氏 表述的主要思想 故d正確 由電流熱效應(yīng)中的焦耳定律可知 電流的能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 故b錯誤 答案 acd 思悟升華 案例探究 方法規(guī)律 熱力學(xué)第二定律