沪教版高中物理选修1-2 2.4热力学第二定律 熵_学案1

热力学第二定律 熵
【学习目标】
1．了解热传导过程的方向性。
2．了解热力学第二定律的两种不同表述，以及这两种表述的物理实质。
3．了解什么是第二类永动机，理解第二类永动机不可能制成。
【学习重难点】
了解热力学第二定律的两种不同表述，以及这两种表述的物理实质
【学习过程】
一、阅读思考与讨论，思考并讨论是不是所有符合能量守恒定律的宏观过程都能 自发的发生？（能，不能）。无数事实告诉我们，凡是实际过程中涉及到热现象，如 、 、 、 ，都有特定的 ___。
二、热传递的方向性
1．热传导的过程可以自发地由 _物体向 物体进行，但相反方向却不能 地进行，即热传导具有 ，是一个不可逆过程。
热量Q能自发传给
高温物体 低温物体
热量Q不能自发传给
说明：
①“自发地”过程就是在不受外来干扰的条件下进行的自然过程。
②热量可以自发地从高温物体传向低温物体，热量却不能自发地从低温物体传向高温物体。
③要将热量从低温物体传向高温物体，必须有“外界的影响或帮助”，就是要由外界对其做功才能完成。电冰箱、空调就是例子。
2．热力学第二定律的第一种表述
克劳修斯表述：
三、.热机
1．热机是把内能转化为机械能的装置。其原理是热机从热源吸收热量Q1，推动活塞做功W，然后向冷凝器释放热量Q2。
由能量守恒定律可得： Q1=W+Q2
我们把热机做的功和它从热源吸收的热量的比值叫做热机效率，用η表示，即η=
W3．热力学第二定律的第二种表述
开尔文表述：
四、有序和无序
如果一个‘宏观态’对应的‘微观态’比较多就说这个宏观态是比较无序的。
五、热力学第二定律的微观意义。
一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性_______________的方向进行。这就是热力学第二定律的微观意义。
六、熵
引入熵后，关于自然过程的方向性就可以表述为：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵______________。从微观角度看，热力学的第二定律是一个统计规律，一个孤立系统总是从熵_______的状态向熵________的状态发展，而熵值较大代表着较为无序，所以自发的宏观过程总是向无序度______________的方向发展
例题： 一种冷暖两用型空调，铭牌标注：输入功率1kW，制冷能力1.2×104kJ/h，制热能力1.3×104kJ/h。这样，该空调在制热时，每消耗1J电能，将放出3J多热量。是指标错误还是能量不守恒？
解析：都不是。空调制冷、制热靠压缩机做功，从室内（室外）吸收热量放到室外(室内)。在制热时，放出的热量等于消耗的电能与从室外吸收的热量之和，完全可以大于电能消耗。这既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律。
【达标检测】
1．热量会自发地从 物体传到 物体，而不能自发地从 物体传到 物体，这就是热传导的 性。
2．设想有这样一种热机，它没有冷凝器，只有第一热源，它从第一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其它变化，设想中的这种热机叫 ，它 制成（填“能”或“不能”）
3．下列关于能量转化的说法中，正确的是（ ）
A．机械能可以转化为内能，但内能不能转化为机械能
B．机械能可以转化为内能，内能也能转化为机械能
C．机械能不可以转化为内能，但内能可以转化为机械能
D．机械能可以转化为内能，但内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化
4．关于第二类永动机，下列说法正确的是 （ ）
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，只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
5．下列关于热机的说法中，正确的是（ ）
A．热机是把内能转化成机械能的装置
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．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．一切不违背能量守恒与转化定律的物理过程都是可以实现的
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
7．第二类永动机不可能制造出来的原因是因其工作原理违背（ ）
A．热力学第一定律
B．能的转化与守恒定律
C．热力学第二定律
D．上述三个定律