1、热力学第二定律新知导入铁块的温度降低，水的温度升高，最终两者温度相同。问题：将一块烧红的铁块投入冷水中，会发生什么现象？新知导入思考：将烧红的铁块投入水中，结果会不会铁块温度更高，水的温度更低？新知讲解一、热传递的方向热量会自发地从高温物体传给低温物体,从而使低温物体升温，高温物体温度降低.新知讲解热传导的过程是有方向性的，这个过程可以向一个方向自发地进行，但是向相反的方向却不能自发地进行.要实现相反方向的过程，必须借助外界的帮助，因而产生其它影响或引起其它变化.新知讲解气体扩散具有方向性思考：会不会有这样的现象：均匀混合的空气与溴气过一段时间会自发地变的界线分明 ？新知讲解动画：气体向真空扩
2、散新知讲解无数事实告诉我们，凡是实际的过程，只要涉及热现象，如物体间的热传递、气体的膨胀、扩散、有摩擦的机械运动.都有特定的方向性。这些过程可以自发地朝某个方向进行，例如，热由高温物体传向低温物体，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。这就是说，-切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。新知讲解 一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的.在物理学中，反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律（second law of thermodynamics).二、热力学第二定律新知讲解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.三、克劳
3、修斯表述新知讲解思考：电冰箱的内部温度比外部温度低，为什么致冷系统还能不断地把箱内热量传给外界的空气？新知讲解电冰箱消耗电能，对制冷系统做功，致冷系统不断地把箱内热量传给外界的空气，从而保持冰箱内部的温度比外部的低.电冰箱原理视频新知讲解贮藏的食品大气电冰箱制冷系统热量热量电源做功新知讲解(1)克劳修斯表述中强调了“在不引起其它的变化的条件下，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体.”(2)如果允许“其它变化”，例如利用致冷机做功，热量可以从低温物体传到高温物体上，而致冷机做功就属于“其它变化”.(3)如果设想克劳修斯表述不成立，即在无任何外界做功的情况下，热量就能从低温热源传向高温热源.按此
4、设想就可制成一种无功致冷机，如图所示，它无需消耗功就能致冷.克劳修斯表述否定了这种可能性.说明：课堂练习1、下列说法中，正确的是 ()A一切形式的能量间的相互转化都具有方向性B热量不可能由低温物体传给高温物体C气体的扩散过程具有方向性D一切形式的能量间的相互转化都不具有可逆性热力学第二定律反映的所有与热现象有关的宏观过程都具有方向性在产生其他影响的情况下,热量可以从低温物体传给高温物体.例如冰箱C新知讲解四、开尔文表述新知讲解热机效率=W/Q1100%Q1=W+Q2热源冷凝器吸热吸热Q1 1放热Q2热机做功W新知讲解 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.热力学第二定律的开尔
5、文表述：新知讲解热源吸热吸热QQ1 1热机做功冷凝器不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化.热力学第二定律的开尔文表述又可以表述为：第二类永动机是不可能制成的.第二类永动机新知讲解1在热力学第二定律的表述中，“自发地”、“不产生其他影响”的涵义：(1)“自发地”是指热量从高温物体“自发地”传给低温物体的方向性.在传递过程中不会对其他物体产生影响或借助其他物体提供能量等.(2)“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响.如吸热、放热、做功等.说明新知讲解思考讨论：在水平地面上滚动的足球，摩擦力做负功，其动能转化为内能，最
6、终停了下来，同时产生的热量散失在周围的环境中。会不会有这样的现象：静止在水平地面上的足球、地面和周围的空气自发地降低温度释放内能，并将释放出的内能全部转化为足球的动能，让足球又滚动起来？机械能可以全部转化为内能，但这个过程是不可逆的新知讲解开尔文表述实质说明功变热过程的不可逆性，克劳修斯表述则说明热传导过程的不可逆性，两种表述是等价的,可用反证法证明,违背开尔文表述一定违背克劳修斯表述 Q1热机从T1吸热A 热机输出功Q2热机从T2吸热Q1+Q2致冷机向T1放热 如果开尔文表述不成立，可制成一个单热源热机，将它同另一个制冷机组成复合机，如图所示，其总效果相当于一个无功致冷机，于是克劳修斯表述也
7、就不成立.2热力学第二定律两种表述的比较新知讲解违背克劳修斯表述一定违背开尔文表述 T2低温热源 Q2热量通过假想装置自动地从T2传向T1Q1卡诺热机从T1吸热A 卡诺热机对外作功如果克劳修斯表述不成立，则可制成一个无功致冷机，将它同另一个热机组成复合机，如图所示，就可使复合机成为一单热源热机，即开尔文表述也不成立.新知讲解3热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性.4与热力学第一定律的关系热力学第一定律是和热现象有关的物理过程中能量守恒的特殊表达形式，说明功及热量与内能改变的定量关系，而第
8、二定律指出了能量转化与守恒能否实现的条件和过程进行的方向，指出了一切变化过程的自然发展方向不可逆，除非靠外界影响.所以二者相互独立，又相互补充.课堂练习2、根据热力学第二定律，可知下列说法中正确的有 ()A热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体B热量能够从高温物体传到低温物体，也可能从低温物体传到高温物体C机械能可以全部转化为热能，但热能不可能全部转化为机械能D机械能可以全部转化为热能，热能也可能全部转化为机械能当外界对系统做功时，可以使系统从低温物体吸取热量传到高温物体上去，如冰箱和空调；机械能可以全部转化为热能.外界条件发生变化时，热能也可以全部转化为机械能；如在等温
9、膨胀过程中，系统吸收的热量全部转化为对外界做的功.BD新知讲解五、能源是有限的能量在数量上虽然守恒，但其转移和转化却具有方向性。在取暖照明、耕田犁地、车钻磨锻、开车驾.各种各样的活动中，机械能、电能、光能、声能、化学能、核能、生物.能.最终都转化成内能,流散到周围的环境中。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。根据热力学第二定律，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”。新知讲解周围环境中的内能很难再利用，而机械能、光能、化学能、电能相对于周围环境中的内能来说，可利用
10、的品质要高。所谓能源，其实是指具有高品质的容易利用的储能物质，例如石油、天然气、煤等。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。课堂练习3、根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法中正确的是（ ）A我们可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其它变化B利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的C分子间的作用力总是随分子间的距离增大而减小D温度升高时，物体中每个分子的运动速率都将增大B拓展学习熵及熵增加原理1.熵:熵可用来表达一个系
11、统的无序程度,系统从有序向无序的发展过程中熵在增加。2.熵增加原理:在自发过程中,系统总是自发地向无序方向发展,即一个孤立系统的熵值总是不减少的。拓展提高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解析：根据热力学第二定律可知，凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，电流的能可全部变为内能(由电流热效应中的焦耳定律可知)，而内能不可能全部变成电流的能机械能可全部变为内能，而内能不可能全部变成机械能，在热传导中，热量只能自发地
12、从高温物体传递给低温物体，而不能自发地从低温物体传递给高温物体，所以选项B、C、D正确BCD拓展提高2、下列说法正确的是 ()A机械能全部变成内能是不可能的B第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式C根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体D从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的机械能可通过克服摩擦全部转化为内能，第二类永动机没有违背能量守恒定律，而是违背了热力学第二定律，在产生其他影响的情况下，热量可以从低温物体传给高温物体，在产生其他影响的情况下，可以从单一热源吸收热量全部变成功D
13、3、根据热力学第二定律，下列判断正确的( )A热机中燃气的内能不可能全部变成机械能B电流的能不可能全部变成内能C在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变成电能D在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体拓展提高热源冷凝器吸热吸热放热热机机械能由电流热效应的焦耳定律可知，电能可全部转化为内能，热量从低温物体传给高温物体，必须有外界做功，结果会带来其他影响。ACD课堂总结热力学第二定律热传递的方向热力学第二定律热力学第二定律克劳修斯表述热力学第二定律开尔文表述能源是有限的板书设计热力学第二定律热传递的方向热力学第二定律热力学第二定律克劳修斯表述热力学第二定律开尔文表述能源是有限的作业布置课后练习和同步练习
