5.3 热力学第二定律 学案 (1)

5.3
热力学第二定律
学案1
自学目标
1、了解涉及热现象的一切宏观过程都是不可逆的。
2、了解热力学第二定律的两种不同的表述，以及这两种表述的物理实质．知道热力学第二定律不同的表达方式及其等效性。
3、能利用热力学第二定律解释一些物理现象
预习导学
1．从热传导、气体的扩散现象、机械能和内能的转化过程、气体向真空膨胀的过程等具体的过程中逐步认识自然界中的宏观过程具有方向性。
2．热量可以自发地从高温物体向低温物体传递，但要从低温物体向高温物体传递，必须有第三者的介入．在电冰箱的例子中，热量的确从低温物体（箱内食品），传到了高温物体（箱外空气）．但这不是自发的过程，这个过程必须有第三者的介入：　　　　　　　．
3．在物理学中，反映宏观过程的方向性的定律就是热力学第二定律．按热传导的方向性来表述：
　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　．这是热力学第二定律的克劳修斯表述．
4．从能量的角度看，热机的工作分为两个阶段，第一阶段是燃烧燃料，把燃料中的化学能变成工作物质的　　
　　　，第二阶段是工作物质对外做功，把自己的　　　　　　变成　　　
　　．
5．热机工作时输出的机械功W总要　　　　　燃料产生的热量Q．热机的效率总是　　　　　　　．按能量转化的方向性来表述热力学第二定律：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　．这是热力学第二定律的开尔文表述．也即机械能可以全部转化为内能，而　　　　　　
　　．
6．第一类永动机是指不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功，这类永动机违背了能量守恒定律；第二类永动机是指可以从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不引起其他变化，这类永动机并不违背能量守恒定律，但是它违背能量转化的方向性，同样也不能制成．
7．一切涉及热现象的宏观过程都具有　　　　　　　．
范例精析
例1　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内能，但内能不可能全部转化为机械能
d.机械能可以全部转化为内能，热量也可能全部转化为机械能
解析　根据热传递规律可知热量不可能自发地从低温物体传到高温物体．但在一定条件下，热量也可以从低温物体传到高温物体，例如电冰箱等就是这样的装置．因此选项B是正确的．
机械能可以全部转化为内能，在一定条件下，热量也可以全部转化为机械能，例如气体的等温膨胀，就是将吸收来的热量全部用来对外做功，但是它引起了一定的变化，那就是气体膨胀了，要使气体回到原来状态，就必须对气体做功．因此选项D是正确的．所以，选项BD正确．
拓展　本题若不认真推敲，就会错选AC两个选项，原因是它们与热力学第二定律的意义很相近．但是它们都少了一句“而不引起其他变化”，也就是说若引起其他变化或者说在一定条件下，热量也可以从低温物体传到高温物体，热量也可以全部转化为机械能．
例2　第二类永动机不可能制造出来的原因是其工作原理违背了　（　　）
A.热力学第一定律
b.能量守恒定律
c.热力学第二定律
d.热力学第三定律
分析与解　第二类永动机是指能将吸收的热量完全变为有用的功而不引起其他变化的热机，显然其违背了热力学第二定律，故正确选项为Ｃ
拓展　热力学第二定律指明了做功生热的过程是不可逆的，除非有外界的影响或帮助．
反馈练习
1．下列说法中正确的是　　　　　　　　　　　　　　　　（
　　）
　　A、热量可以自发地从低温物体传给高温物体
　　B、内能不能转化为动能
　　C、摩擦生热是动能向内能的转化
　　D、热机的效率最多可以达到100％
2．下列说法正确的是　　　　　　　　　　　　　　　　　（
　　）
　　A．第二类永动机与第一类永动机一样违背了能量守恒定律
　　B．自然界中的能量是守恒的，所以能量永不枯竭，不必节约能源
　　C．自然界中有的能量便于利用，有的不便于利用
　　D．不可能让热量由低温物体传递给高温物体而不引起其它任何变化
3．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方向性
4．下列哪些物理过程具有方向性　　　　　　　　　　　（　　　）
a．热传导过程
b．机械能和内能的转化过程
c．气体的扩散过程
d．气体向真空中膨胀的过程
5．下列关于热机的说法中，正确的是
（　
）
a.热机是把内能转化为机械能的装置
b.热机是把机械能转化为内能的装置
c.只要对内燃机不断进行革新，它可以把气体的内能全部转化为机械能
d.即使没有漏气、也没有摩擦等能量损失，内燃机也不能把内能全部转化为机械能
6关于第二类永动机，下列说法中正确的是
（　
）
a.它既不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律
b.它既违反了热力学第一定律，也违反了热力学第二定律
c.它不违反热力学第一定律，但违反热力学第二定律
d.它只违反热力学第一定律，不违反热力学第二定律
参考答案
1．C
2．CD
3．C
4．ABCD
5．ad
6．C