5.3 热力学第二定律 学案 (3)

5.3
热力学第二定律
学案3（鲁科版选修3-3）
学习目的
1、了解某些热学过程的方向性　　
2、了解什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可能制成　　
3、了解热力学第二定律的两种表述，理解热力学第二定律的物理实质　　
4、知道什么是能量耗散　　
学习重点
1、热力学第二定律的实质，定律的两种不同表述
2、知道什么是第二类永动机，以及它不能制成的原因
学习难点
热力学第二定律的物理实质
要点梳理
1.一切与热现象有关的宏观自然过程都是_____________的，即宏观自然过程具有_________性。在物理学中，反映宏观自然过程的___________的定律就是热力学第二定律。
2.德国物理学家克劳修斯在1850年提出：_______________________________________________，这就是热力学第二定律的克劳修斯表述，这种表述阐述的是传热的____________。
3.开尔文与1851年提出了热力学第二定律德的另一种表述，即开尔文表述：_______________________
__________________________________________。开尔文表述阐述了____________________________的方向性，即通过做功，机械能可以_______转化为内能，而内能无法____________________转化为机械能。
4.热力学第二定律的上述两种表述是_________的，可以从一种表述推到出另一种表述，对任何一类宏观自然过程进行________的说明，都可以作为热力学第二定律的表述。
5.热力学第二定律的每种表述都揭示了大量分子参与宏观过程的_________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__________性。
要点梳理答案
1．不可逆
方向
方向性
2.热量不能自发地从低温物体传到高温物体
方向性
3.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
机械能和内能转化
全部
全部用来做功
4.等价
方向
5.不可逆
方向
典型例题
例１.翻开人类的物理学史：你会发现无数的科学家带着“能量守恒定律”的梦想去追寻人类的“永动机”，但残酷的物理规律泯灭了无数的希望，成功源于追求，追求是人类认知的动力，人类便有了“空调、冰箱”等热学定律运用的文明，以下认知正确的是（
）
A．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功
B．不可能使热量从低温物体传递到高温物体
C．有大量分子参与的宏观过程具有方向性
D．第二类永动机违反了能量守恒定律，因此不可能制成
答案:AC
解析:热力学第二定律的开尔文表述为: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。也就是说，在产生某种影响的情况下，物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功，故A选项正确；热力学第二定律的克劳修斯表述为:
热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但在一定条件下，是可能使热量从低温物体传递到高温物体的，如电冰箱工作时就是把热量从箱内低温环境传到箱外高温环境，故B选项错误；热力学第二定律就是反映宏观自然过程的方向性的定律，故C选项正确；第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律，故D选项错误。
点拨：热力学第二定律是强调宏观自然过程的方向性，正确理解两种表述中的“自发地”和“不产生其他影响”的含义是解答这类问题的关键。“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于其他物体提供能量等的帮助。“不产生其他影响”的含义是，使热量从低温物体传到高温物体或从单一热源吸收热量全部用来做功必须通过第三者的帮助。这里说的帮助是指提供能量的方式，否则是不可能实现的。
【反思】
收获
疑问
基础训练
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％
答案：C
2．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
答案：ABCD
3．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
答案：AD
4.根据热力学第二定律，下列说法中正确的是（
）
A．电流的电能不可能全部变成内能
B．在火力发电中，燃气的内能不可能全部变为电能
C．在热机中，燃气的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物体
答案：BCD