人教版（2019）高中物理选择性必修三 3.4热力学第二定律(共15张PPT)

(共15张PPT)
第三章 热力学定律
3.4热力学第二定律
核心素养目标
1.通过对自然界中与热现象有关的宏观过程的方向性的实例分析，了解归纳热力学第二定律的过程和方法
2.能用热力学第二定律解释常见的不可逆过程，即自然界中的能量转化、转移以及方向性的问题
3.了解能量与能量的区别以及能源的有限性
问题引入
颜料在水中扩散后能否自发地重新聚集在一起，二其余部分又变成清水吗？
一、热力学第二定律
物体间的传热、气体膨胀、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，也不会自发地进行。
一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。
1、克劳修斯表述
热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
如何理解表述中的“自发”二字？
自发”二字是指：当两个物体接触时，不需要
任何第三者的介入、不会对任何第三者产生任何影响，热量就能从一个
物体传向另一个物体。
思考与讨论
电冰箱通过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。显然这是热量从低温物体传到了高温物体。
这一现象是否违背热力学第二定律？
电冰箱实例分析
1.向压缩机供电：
热量从外向内搬运
2.停止向压缩机供电：
热量从内向外搬运
热力学第二定律的开尔文表述
不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。
思考与讨论
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成内能，但这个过程是不可逆的。
可以证明，热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述是等价的。
三、能源是有限的
1.能量耗散
所谓能量耗散是指在能量转化过程中无法把流散的能量重新收集、重新加以利用.
2.能源
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。
例题1
关于能量和能源，下列说法正确的是（　　）
A．人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造
B．在能源的利用过程中，由于能量在数量上并未减少，所以不需要节约能源
C．自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性
D．能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能的总量并不减少，但能量品质提升了
C
例题2
（多选）对于热力学定律，下列说法正确的是（　　）
A．第一类永动机不可能实现，因为违背了能量守恒定律
B．热力学第一定律指出，不可能达到绝对零度
C．热力学第一定律指出，一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做功的和
D．热力学第二定律指出，不能从单一热源吸热全部用来对外做功而不产生其他影响
ACD
例题3
（多选）关于热力学第二定律，下列说法正确的是（　　）
A．一定质量的理想气体在等温膨胀过程中吸收的热量等于对外做的功，并不违反热力学第二定律
B．空调既能制热也能制冷，说明热量能够从低温物体传到高温物体
C．热力学第二定律可表述为：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功
D．在任何自然过程中，一个孤立系统中的总熵不会减少
ABD