3.4 热力学第二定律 课件

课件33张PPT。第三章 热力学基础学案4　热力学第二定律1.通过自然界中传热的方向性等实例，初步了解热力学第二定律，并能用热力学第二定律解释第二类永动机不能制成的原因.
2.能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移以及宏观自然过程的方向性问题.
3.了解熵的概念及熵增加原理，并能解释生活中的有关现象.学习目标定位知识储备区知识链接1.做功 2.扩散 3.产生 消失 转化 转移 转化新知呈现一、
1.高温 低温 2.低温 高温 3.方向性
二、
1.自发 自发 2.(1)单一热源 做功 (2)不可能知识储备区新知呈现三、
1.自动地 其他变化 热传导 2.全部用来 机械能 内能
四、
1.有序运动 无序运动 2.有序 无序 3.无序性增加五、
无序程度学习探究区一、热力学第二定律 二、两个热力学定律的比较与应用 三、热力学第二定律的微观实质 四、熵增加原理 一、热力学第二定律 问题设计两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，结果使高温物体的温度降低，低温物体的温度升高，这一过程可逆吗？
答案　不可逆1.两种常见表述
(1)克劳修斯表述：热量不能自动地从低温物体传递到高温物体.(阐述的是热传导的 )
(2)开尔文表述：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.(阐述的是机械能与内能转化的
)要点提炼方向性方向性2.热力学第二定律的理解
(1)克劳修斯表述指明热传导等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助，其物理本质是揭示了热传导过程是 (填“可逆”或“不可逆”)的.
(2)开尔文表述中的“单一热源”指温度恒定且均匀的热库.“不引起其他变化”是指惟一效果是热量全部转变为功而外界及系统都不发生任何变化.其物理实质揭示了机械能转化为内能的过程是不可逆的.不可逆返回(3)热力学第二定律的每一种表述都揭示了大量分子参与的过程的 .进而使人们认识到自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有 ，都是不可逆的.方向性方向性二、两个热力学定律的比较与应用 地球上有大量的海水，它的总质量约为1.4×1018 t，如果这些海水的温度降低0.1 ℃，将要放出5.8×1023 J的热量，这相当于1 800万个功率为100万千瓦的核电站一年的发电量，这么巨大的能量，人们为什么不去开发研究呢？
答案　这种利用海水的内能发电的过程，违背了热力学第二定律，所以不会研究成功.问题设计1.两个定律比较：热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的具体表现形式，在转化的过程中， 保持不变.热力学第二定律是指在有限的时间和空间内，一切和热现象有关的物理过程、化学过程具有 (填“可逆性”或“不可逆性”).要点提炼总的能量不可逆性2.两类永动机的比较：
第一类永动机：不消耗任何能量，可以不断做功(或只给予很小的能量启动后，可以永远运动下去).
第二类永动机：将 全部转化为机械能，而不引起其他变化(或只有一个热源，实现 全部转化为机械能).
3.第一类永动机和第二类永动机都不可能制成
第一类永动机的设想违反了 ；第二类永动机的设想不违反能量守恒定律，但违背了跟热现象有关的宏观过程具有 的自然规律.内能内能能量守恒定律方向性返回三、热力学第二定律的微观实质 1.对热力学过程的微观解释
在通过做功使系统内能增加的过程中，自然过程是大量分子从
运动状态向 运动状态转化的过程，但其逆过程却不能自发地进行，即不可能由大量分子无规则的热运动自发地转变为有序的运动.
2.对热传递过程的微观解释
从微观上看，热传递的过程中，自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程，其逆过程不能自发地进行.有序无序3.微观意义
大量分子无序运动状态变化的方向总是向 增大的方向进行，即一切自发过程总是沿着 增大的方向进行.无序性无序性返回1.在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会 .如果过程可逆，则熵不变；如果过程不可逆，则熵增加.
2.热力学第二定律也叫熵 原理.(填“增加”或“减少”)四、熵增加原理 减小增加返回一、热力学第二定律的基本考查 典例精析例1 　(单选)关于热力学第二定律，下列说法正确的是(　　)
A.热力学第二定律是通过实验总结出来的实验定律
B.热力学第二定律是通过大量自然现象的不可逆性总结出来的
经验定律
C.热力学第二定律是物理学家从理论推导出来的结果
D.热力学第二定律没有理论和实验的依据，因此没有实际意义解析　热力学第二定律是物理学家通过对大量自然现象的分析，又总结了生产和生活经验得到的结论，是一个经验定律，它并不能通过理论和实验来证明，但它符合客观事实，因此是正确的.它揭示了热现象宏观过程的方向性，使人们认识到第二类永动机不可能制成，对我们认识自然和利用自然有着重要的指导意义.
答案　B例2 　(单选)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典例精析二、两个热力学定律的比较、应用 C.两条定律都是有关能量转化的规律，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　热力学第一定律是能量守恒在热现象中的体现，而热力学第二定律则指出内能和其他形式能发生转化的方向性，两者并不矛盾，选项A、C、D错误，B正确.
答案　B例3 　(双选)第二类永动机不可能制成是因为(　　)
A.违背了能量守恒定律
B.违背了热力学第二定律
C.机械能不能全部转变为内能
D.内能不可能全部转化为机械能，而不产生其他影响BD例4 　(双选)关于热力学第二定律的微观意义，下列说法正确的是(　　)
A.大量分子无规则的热运动能够自动转变为有序运动
B.热传递的自然过程是大量分子从无序运动状态向有序运动状
态转化的过程
C.热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无
序程度大的运动状态转化的过程
D.一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行典例精析　　三、热力学第二定律的微观意义和熵增加原理解析　分子热运动是大量分子的无规则运动，系统的一个宏观状态包含着大量的微观状态，这是一个无序的运动，根据熵增加原理，热运动的结果只能使分子热运动更加无序，而不是变得有序.热传递的自然过程从微观上讲就是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程.
答案　CD例5 　(单选)下列关于熵的说法中错误的是(　　)
A.熵是系统内分子运动无序性的量度
B.在自然过程中一个孤立系统的熵总是增加或不变的
C.热力学第二定律也叫做熵减小原理
D.熵值越大代表着越无序解析　一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，这就是热力学第二定律的微观意义.系统的热力学过程就是大量分子向无序程度大的状态变化的过程.自然过程的方向性可以表述为：在任何自然过程中，一个孤立系统的熵值不会减小，因此热力学第二定律又称为熵增加原理.因此A、B、D说法正确，C说法错误.
答案　C返回课堂要点小结 热力学第
二定律宏观过程
方向性返回自我检测区12341.(热力学第二定律)(双选)下列说法中正确的是(　　)
A.一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性
B.一切不违反能量守恒定律的物理过程都是可能实现的
C.由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行
D.一切物理过程都不可能自发地进行
解析　热力学第二定律指出了热现象的方向性，而同时也指出了发生这些单一方向的过程的条件——自发.123AC42.(热力学定律的应用)(单选)下列说法中错误的是(　　)
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　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，故选项A正确，选项B错误；1234热力学第一定律与热力学第二定律相辅相成，互相独立，选项C正确；
热力学第二定律的两种表述是等效的，选项D正确.故选B项.
答案　B12343.(热力学第二定律的微观意义)(单选)下列关于热力学第二定律微观意义的说法正确的是(　　)
A.从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律
B.一切自然过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行
C.有的自然过程沿着分子热运动无序性增大的方向进行，有的
自然过程沿着分子热运动无序性减小的方向进行
D.在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵会减小1234123解析　热力学第二定律是一个统计规律，A对；
从热力学第二定律的微观本质看，一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动无序程度增大的方向进行，B、C错；
任何自然过程总是朝着无序程度增大的方向进行，也就是熵增加的方向进行，故D错.所以选A.
答案　A44.(熵)(双选)对于孤立体系中发生的实际过程，下列说法中正确的是(　　)
A.系统的总熵只能增大，不可能减小
B.系统的总熵可能增大，可能不变，还可能减小
C.系统逐渐从比较有序的状态向更无序的状态发展
D.系统逐渐从比较无序的状态向更加有序的状态发展1234解析　在孤立体系中发生的实际过程，其系统的总熵是增加的，它不可能减小，故选项A正确，B错误.
根据熵增加原理，该系统只能是从比较有序的状态向更无序的状态发展，故选项C正确，D错误.
答案　AC1234