3.3 热力学第二定律 (共19张PPT)2025-2026学年高中物理教科版选择性必修第三册
文档属性
| 名称 | 3.3 热力学第二定律 (共19张PPT)2025-2026学年高中物理教科版选择性必修第三册 |
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| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 3.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2026-03-08 00:00:00 | ||
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文档简介
(共19张PPT)
第三章 热力学定律
第3节 热力学第二定律
1.通过自然界中宏观过程的方向性.
2.了解热力学第二定律.
3.了解热力学第二定律的两种不同表述，能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。
思考与讨论：
能量守恒定律告诉我们，在自然界发生的一切过程中能量都是守恒的，一个导致能量创生或能量消失的过程是不可能出现的。
1.符合能量守恒定律的宏观过程都能自发地进行吗？
2.你是否可以举例证明你的观点？
融化的冰糕，是否可以在同温下是否可以重新凝固？
撒了气的气球，是否可以自发的把散掉的气体重新收集起来？
温度由高到低
体积由小到大
一滴红色颜料滴进一杯清水中扩散，整杯水将均匀地变红。从系统的角度来看，扩散之前是一种状态，扩散后是另一种状态。那么，水中扩散后的颜料能否自发地重新聚集在一起，而其余部分又变成清水？
扩散现象具有方向性
密度由密到疏
机械能和内能的转化过程具有方向性
机械能
机械能
内能
内能
自发
全部
自发
全部
×
一个在水平地面上运动的物体，由于克服摩擦力做功，最后要停下来。在这个过程中，物体的动能转化成为内能，使物体和地面的温度升高。那么这个过程反过来可以吗？
无数事实告诉我们，凡是实际的过程，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。
物体间的传热
气体的膨胀
扩散现象
有摩擦的机械运动
热现象
特定的方向
温度由高到低
体积由小到大
密度由密到疏
由机械能到内能
反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律。
知识点一：自然界中宏观过程的方向性
1.表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
（1）在不引起其它的变化的条件下，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体。
（2）热量可以从低温物体传到高温物体上，但会引起其它变化，比如冷机做功。
（3）克劳修斯表述阐述的是热传递的方向性。
2.诠释：
（Rudolf Julius Emanuel Clausius，1822年1月2日－1888年8月24日）
知识点二：热力学第二定律克劳修斯表述
电冰箱通过电流做功，把热量从冰箱内温度较低的冷冻室、冷藏室传到冰箱外温度较高的空气中，但这一过程要消耗电能，即引起了“其他变化”。
电冰箱和空调机的制冷过程
第一个阶段是燃烧燃料，把燃料中的化学能变成工作物质的内能；
第二个阶段是工作物质对外做功，把自己的内能变成机械能。
热机工作的两个阶段：
热机是消耗内能对外做功的一种装置。
从高温热源吸收的热量，一部分用来对外做功，另一部分传给低温热源
热机对外做的功W < Q（从高温热源吸收的热量）
物理学中，把热机对外做的功跟它从高温热源吸收的热量的比值称为热机的效率，用η表示，即由此可见，热机的效率
在对热机的特点进行分析后，开尔文提出了热力学第二定律的另一种表述
热机对外做的功W < Q（从高温热源吸收的热量）
知识点三：热力学第二定律的开尔文表述
（1）不仅要从一个热库吸热，而且一定会向另一个热库放热。
（2）机械能可以全部转化成内能，但这个过程是不可逆的。
（3）开尔文表述阐述了机械能与内能转化的方向性。
2.诠释：
开尔文
1.表述：不可能从单一热源吸收，使之完全变成功，而不产生其他影响。
历史上曾有人梦想制造一种机器，它可直接从海洋或大气中吸取热量，使之完全转变为机械功。他们认为，海洋和大气的热量是取之不尽的，因而这种机器可永不停息地运转做功。
第二类永动机：这种从单一热源吸取热量并使之完全转化为功而不引起其他变化的机器称为第二类永动机
第二类永动机工作原理设想示意图
第二类永动机虽然不违背热力学第一定律，但违背了热力学第二定律，也是不可能实现的。
热力学第二定律也可以表述为：第二类永动机是不可能实现的。
1.根据热力学第二定律，下列判断不正确的是（ ）
A.电流的能不可能全部变为内能
B.在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能
C.热机中，燃气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度物体
A
2.下列说法中正确的是（ ）
A.热量能自发地由高温物体传到低温物体
B.热量能自发地由低温物体传到高温物体
C.热量一定不可能由低温物体传到高温物体
D.空调机既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性
A
3.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
C.两条定律都是有关能量的转化规律，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
B
4.(多选)如图所示为电冰箱的工作原理示意图。压缩机工作时,强迫制冷剂在冰箱内、外的管道中不断循环。在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量,经过冷凝器时制冷剂液化,放出热量到箱体外。
下列说法正确的是 （ ）
A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外
B.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内
的热量传到外界,是因为其消耗了电能
C.电冰箱的工作原理不违背热力学第二定律
D.电冰箱的工作原理违背热力学第二定律
BC
热力学第二定律
热力学第二定律克劳修斯表述
热力学第二定律开尔文表述
第二类永动机不可能实现
自然界中宏观过程的方向性有限的
第三章 热力学定律
第3节 热力学第二定律
1.通过自然界中宏观过程的方向性.
2.了解热力学第二定律.
3.了解热力学第二定律的两种不同表述，能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。
思考与讨论：
能量守恒定律告诉我们，在自然界发生的一切过程中能量都是守恒的，一个导致能量创生或能量消失的过程是不可能出现的。
1.符合能量守恒定律的宏观过程都能自发地进行吗？
2.你是否可以举例证明你的观点？
融化的冰糕，是否可以在同温下是否可以重新凝固？
撒了气的气球，是否可以自发的把散掉的气体重新收集起来？
温度由高到低
体积由小到大
一滴红色颜料滴进一杯清水中扩散，整杯水将均匀地变红。从系统的角度来看，扩散之前是一种状态，扩散后是另一种状态。那么，水中扩散后的颜料能否自发地重新聚集在一起，而其余部分又变成清水？
扩散现象具有方向性
密度由密到疏
机械能和内能的转化过程具有方向性
机械能
机械能
内能
内能
自发
全部
自发
全部
×
一个在水平地面上运动的物体，由于克服摩擦力做功，最后要停下来。在这个过程中，物体的动能转化成为内能，使物体和地面的温度升高。那么这个过程反过来可以吗？
无数事实告诉我们，凡是实际的过程，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。
物体间的传热
气体的膨胀
扩散现象
有摩擦的机械运动
热现象
特定的方向
温度由高到低
体积由小到大
密度由密到疏
由机械能到内能
反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律。
知识点一：自然界中宏观过程的方向性
1.表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
（1）在不引起其它的变化的条件下，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体。
（2）热量可以从低温物体传到高温物体上，但会引起其它变化，比如冷机做功。
（3）克劳修斯表述阐述的是热传递的方向性。
2.诠释：
（Rudolf Julius Emanuel Clausius，1822年1月2日－1888年8月24日）
知识点二：热力学第二定律克劳修斯表述
电冰箱通过电流做功，把热量从冰箱内温度较低的冷冻室、冷藏室传到冰箱外温度较高的空气中，但这一过程要消耗电能，即引起了“其他变化”。
电冰箱和空调机的制冷过程
第一个阶段是燃烧燃料，把燃料中的化学能变成工作物质的内能；
第二个阶段是工作物质对外做功，把自己的内能变成机械能。
热机工作的两个阶段：
热机是消耗内能对外做功的一种装置。
从高温热源吸收的热量，一部分用来对外做功，另一部分传给低温热源
热机对外做的功W < Q（从高温热源吸收的热量）
物理学中，把热机对外做的功跟它从高温热源吸收的热量的比值称为热机的效率，用η表示，即由此可见，热机的效率
在对热机的特点进行分析后，开尔文提出了热力学第二定律的另一种表述
热机对外做的功W < Q（从高温热源吸收的热量）
知识点三：热力学第二定律的开尔文表述
（1）不仅要从一个热库吸热，而且一定会向另一个热库放热。
（2）机械能可以全部转化成内能，但这个过程是不可逆的。
（3）开尔文表述阐述了机械能与内能转化的方向性。
2.诠释：
开尔文
1.表述：不可能从单一热源吸收，使之完全变成功，而不产生其他影响。
历史上曾有人梦想制造一种机器，它可直接从海洋或大气中吸取热量，使之完全转变为机械功。他们认为，海洋和大气的热量是取之不尽的，因而这种机器可永不停息地运转做功。
第二类永动机：这种从单一热源吸取热量并使之完全转化为功而不引起其他变化的机器称为第二类永动机
第二类永动机工作原理设想示意图
第二类永动机虽然不违背热力学第一定律，但违背了热力学第二定律，也是不可能实现的。
热力学第二定律也可以表述为：第二类永动机是不可能实现的。
1.根据热力学第二定律，下列判断不正确的是（ ）
A.电流的能不可能全部变为内能
B.在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能
C.热机中，燃气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度物体
A
2.下列说法中正确的是（ ）
A.热量能自发地由高温物体传到低温物体
B.热量能自发地由低温物体传到高温物体
C.热量一定不可能由低温物体传到高温物体
D.空调机既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性
A
3.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
C.两条定律都是有关能量的转化规律，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
B
4.(多选)如图所示为电冰箱的工作原理示意图。压缩机工作时,强迫制冷剂在冰箱内、外的管道中不断循环。在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量,经过冷凝器时制冷剂液化,放出热量到箱体外。
下列说法正确的是 （ ）
A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外
B.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内
的热量传到外界,是因为其消耗了电能
C.电冰箱的工作原理不违背热力学第二定律
D.电冰箱的工作原理违背热力学第二定律
BC
热力学第二定律
热力学第二定律克劳修斯表述
热力学第二定律开尔文表述
第二类永动机不可能实现
自然界中宏观过程的方向性有限的
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