2020版导与练人教版选修3-3-第十章热力学定律4-热力学第二定律课件.ppt
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- 2020 练人教版 选修 第十 热力学 定律 热力学第二定律 课件
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1、4 4热力学第二定律热力学第二定律 学习目标学习目标 1.1.知道热传递、扩散现象、机械能与内能的转化等都具有方向性知道热传递、扩散现象、机械能与内能的转化等都具有方向性.具有方具有方向性的过程是不可逆的向性的过程是不可逆的.2.2.理解热力学第二定律的两种表述理解热力学第二定律的两种表述,并能用热力学第二定律解释第二类永并能用热力学第二定律解释第二类永动机不可能制成动机不可能制成.3.3.学会用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移及方向性问题学会用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移及方向性问题.4.4.学会运用热力学第二定律解决一些实际问题学会运用热力学第二定律解决一些实际问题
2、.课前预习课前预习课堂探究课堂探究随堂演练随堂演练课前预习课前预习 掌握新知掌握新知知识梳理知识梳理一、热力学第二定律一、热力学第二定律1.1.一切与热现象有关的宏观自然过程都是一切与热现象有关的宏观自然过程都是 的的.如物体间的传热如物体间的传热,气体的膨胀、扩散气体的膨胀、扩散都有特定的都有特定的 .2.2.反映宏观自然过程的反映宏观自然过程的 的定律就是热力学第二定律的定律就是热力学第二定律.二、热力学第二定律的两种表述二、热力学第二定律的两种表述1.1.克劳修斯表述克劳修斯表述:热量不能热量不能 地从地从 温物体传到温物体传到 温物体温物体.2.2.开尔文表述开尔文表述:不可能从不可能
3、从 热库吸收热量热库吸收热量,使之使之 变成功变成功,而而 其他影响其他影响.不可逆不可逆方向性方向性方向性方向性自发自发低低高高单一单一完全完全不产生不产生三、热机三、热机1.1.热机的效率热机的效率:热机输出的热机输出的 与燃料产生的与燃料产生的 的比值的比值,用公式表示为用公式表示为=.=.热机的效率不可能达到热机的效率不可能达到100%.100%.2.2.第二类永动机第二类永动机:只有只有 热源热源,从单一热源吸收热量从单一热源吸收热量,可以可以 用用来做功的热机叫第二类永动机来做功的热机叫第二类永动机,它不违背它不违背 ,但违但违背背 ,所以所以 实现实现.机械功机械功WQ热量热量单
4、一单一全部全部能量守恒定律能量守恒定律热力学第二定律热力学第二定律不能不能科学思维科学思维1.1.思考判断思考判断(1)(1)温度不同的两个物体接触时温度不同的两个物体接触时,热量会自发地从低温物体传给高温物热量会自发地从低温物体传给高温物体体.(.()(2)(2)第二类永动机违反了热力学第二定律第二类永动机违反了热力学第二定律.(.()(3)(3)物体不可能从单一热源吸收热量物体不可能从单一热源吸收热量,使之完全转变为功使之完全转变为功.(.()(4)(4)一切与热现象有关的微观自然过程都是不可逆的一切与热现象有关的微观自然过程都是不可逆的.(.()(5)(5)机械能可以全部转化为内能机械能
5、可以全部转化为内能.(.()(6)(6)只要对内燃机不断改进只要对内燃机不断改进,就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能能.(.()2.2.思维探究思维探究(1)(1)将一杯热水放在教室里将一杯热水放在教室里,热水中的热量会热水中的热量会“自发地自发地”传递给空气传递给空气.“.“自自发地发地”含义是什么含义是什么?答案答案:“自发地自发地”指的是没有任何外界的影响或帮助指的是没有任何外界的影响或帮助.(2)(2)电冰箱内部的温度比外部低电冰箱内部的温度比外部低,为什么制冷系统还能够不断把冰箱内的为什么制冷系统还能够不断把冰箱内的热量传递给外界的空气热量
6、传递给外界的空气?答案答案:这是因为电冰箱消耗了电能这是因为电冰箱消耗了电能,对制冷系统做了功对制冷系统做了功.一旦切断了电源一旦切断了电源,电冰箱就不能把其内部的热量传递给外界空气了电冰箱就不能把其内部的热量传递给外界空气了.(3)(3)随着科技的不断发展随着科技的不断发展,假如能够使热机没有漏气假如能够使热机没有漏气,没有摩擦没有摩擦,也没有机也没有机体热量损失体热量损失,是不是能够使热机效率达到是不是能够使热机效率达到100%?100%?答案答案:不能不能,原因是热机的工作物质吸收的热量不能完全用来做功原因是热机的工作物质吸收的热量不能完全用来做功,这违这违背了热力学第二定律背了热力学第
7、二定律.要点一热力学第二定律及其理解要点一热力学第二定律及其理解课堂探究课堂探究 突破要点突破要点 探究导学探究导学 (1)(1)两个温度不同的物体互相接触时两个温度不同的物体互相接触时,将会出现什么现象将会出现什么现象?答案答案:两个温度不同的物体互相接触时两个温度不同的物体互相接触时,热量将自发地从高温物体传给热量将自发地从高温物体传给低温物体低温物体,使高温物体温度降低使高温物体温度降低,低温物体温度升高低温物体温度升高.(2)(2)上述上述(1)(1)过程中热量是自发地从高温物体传给低温物体的过程中热量是自发地从高温物体传给低温物体的,我们所说的我们所说的“自发地自发地”指的是没有任何
8、的外界影响或者帮助指的是没有任何的外界影响或者帮助.那么那么,同学们见过热量同学们见过热量从低温物体传给高温物体的实例吗从低温物体传给高温物体的实例吗?答案答案:电冰箱消耗电能能够把热量从低温物体传给高温物体电冰箱消耗电能能够把热量从低温物体传给高温物体,在该过程在该过程中中,一旦切断电源一旦切断电源,电冰箱就不能把其内部的热量传给外界的空气了电冰箱就不能把其内部的热量传给外界的空气了,相反相反,外界的热量会自发地传给电冰箱内部外界的热量会自发地传给电冰箱内部,使其内部温度逐渐升高使其内部温度逐渐升高.(3)(3)上述上述(1)(2)(1)(2)现象说明什么问题现象说明什么问题?答案答案:热量
9、可以自发地从高温物体向低温物体传递热量可以自发地从高温物体向低温物体传递,但要从低温物体向但要从低温物体向高温物体传递高温物体传递,必须有第三者的介入必须有第三者的介入.(4)(4)热力学第二定律存在克劳修斯表述和开尔文表述热力学第二定律存在克劳修斯表述和开尔文表述,这两种表述的不同这两种表述的不同点和共同点是什么点和共同点是什么?答案答案:克劳修斯表述阐述了热传递过程的方向性克劳修斯表述阐述了热传递过程的方向性,开尔文表述阐述了机开尔文表述阐述了机械能与内能转化的方向性械能与内能转化的方向性.两种表述是等价的两种表述是等价的,可以从其中一种表述推可以从其中一种表述推导出另一种表述导出另一种表
10、述,两种表述都说明自发的宏观热现象具有方向性两种表述都说明自发的宏观热现象具有方向性.要点归纳要点归纳 1.1.在热力学第二定律的表述中在热力学第二定律的表述中,“自发地自发地”“”“不产生其他影响不产生其他影响”“”“单一热单一热库库”“不可能不可能”的涵义的涵义(1)(1)“自发地自发地”是指热量从高温物体是指热量从高温物体“自发地自发地”传给低温物体的方向性传给低温物体的方向性.在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)(2)“不产生其他影响不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完的涵义是
11、发生的热力学宏观过程只在本系统内完成成,对周围环境不产生热力学方面的影响对周围环境不产生热力学方面的影响.如吸热、放热、做功等如吸热、放热、做功等.(3)(3)“单一热库单一热库”:指温度均匀并且恒定不变的系统指温度均匀并且恒定不变的系统.若一系统各部分温度若一系统各部分温度不相同或者温度不稳定不相同或者温度不稳定,则构成机器的工作物质可以在不同温度的两部分则构成机器的工作物质可以在不同温度的两部分之间工作之间工作,从而可以对外做功从而可以对外做功.据报道据报道,有些国家已在研究利用海水上下温有些国家已在研究利用海水上下温度不同来发电度不同来发电.(4)(4)“不可能不可能”:实际上热机或制冷
12、机系统循环终了时实际上热机或制冷机系统循环终了时,除了从单一热库除了从单一热库吸收热量对外做功吸收热量对外做功,以及热量从低温热库传到高温热库以外以及热量从低温热库传到高温热库以外,过程所产过程所产生的其他一切影响生的其他一切影响,不论用任何的办法都不可能加以消除不论用任何的办法都不可能加以消除.2.2.热力学第二定律的实质热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述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都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性性,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.例例11
13、(多选多选)根据热力学第二定律可知根据热力学第二定律可知,下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A.A.不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化而不引起其他变化B.B.没有冷凝器没有冷凝器,只有单一的热源只有单一的热源,能将从单一热源吸收的热量全部用来做能将从单一热源吸收的热量全部用来做功功,而不引起其他变化的热机是可以实现的而不引起其他变化的热机是可以实现的C.C.制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气过程中制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气过程中,不引起其不引起其他变化他变化D.D.不可能使热量由低温物体传递到
14、高温物体不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其他变化而不引起其他变化ADAD解析解析:热力学第二定律揭示了与热现象有关的物理过程的方向性热力学第二定律揭示了与热现象有关的物理过程的方向性,机械机械能和内能的转化过程具有方向性能和内能的转化过程具有方向性,机械能可以全部转化为内能机械能可以全部转化为内能,而内能而内能要全部转化为机械能必须借助外部的帮助要全部转化为机械能必须借助外部的帮助,即会引起其他变化即会引起其他变化,A,A选项选项正确正确,B,B选项错误选项错误;热传递过程也具有方向性热传递过程也具有方向性,热量能自发地从高温物体热量能自发地从高温物体传给低温物体传给低温物体,但
15、是热量要从低温物体传到高温物体但是热量要从低温物体传到高温物体,必然要引起其他必然要引起其他变化变化(外界对系统做功外界对系统做功),),故故C C选项错误选项错误,D,D选项正确选项正确.学霸笔记学霸笔记对热力学第二定律理解的两点说明对热力学第二定律理解的两点说明(1)(1)理解热力学第二定律的关键在于理解热力学第二定律的关键在于“自发自发”和和“不引起其他变化不引起其他变化”.(2)(2)热量可以从高温物体传到低温物体热量可以从高温物体传到低温物体,也可以从低温物体传到高温物也可以从低温物体传到高温物体体,只不过前者能自发地进行只不过前者能自发地进行,后者必须借助外界的帮助后者必须借助外界
16、的帮助;机械能可以机械能可以全部转化为内能全部转化为内能,而内能要全部转化为机械能而内能要全部转化为机械能,肯定会引起其他变化肯定会引起其他变化.解析解析:热力学第二定律是物理学家通过对大量自然现象的分析热力学第二定律是物理学家通过对大量自然现象的分析,又总又总结了生产和生活经验得到的结论结了生产和生活经验得到的结论,是一个经验定律是一个经验定律,它并不能通过理它并不能通过理论和实验来证明论和实验来证明,但它符合客观事实但它符合客观事实,因此是正确的因此是正确的.它揭示了热现象它揭示了热现象宏观过程的方向性宏观过程的方向性,使人们认识到第二类永动机不可能制成使人们认识到第二类永动机不可能制成,
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