人教版高二物理选修3-3第10章第4节热力学第二定律 （2）（共20张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高二物理选修3-3第10章第4节热力学第二定律 （2）（共20张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-05-17 19:01:26 | ||
图片预览
文档简介
(共20张PPT)
§10.4 热力学第二定律
知识回顾：
1、热力学第一定律
2、能量守恒定律
思考
根据热力学第一定律：
在一切热力学过程中能量必须守恒。
满足能量守恒的过程是否都能发生呢？
视频
自发过程：在自然条件下（不需要人为加入功的条件），能够发生的过程，称为自发过程。
非自发过程：自发过程的逆过程或需要加入功才能进行的过程。
自发过程举例 ：
陈述性知识：
一：自发过程
自发过程
天然过程 生命 化学反应之方向性
“黄河之水天上来，
奔流到海不复回。”（自然）
“君不见高堂明镜悲白发，
朝如青丝暮成雪” （生命）
“欲死灰之复燃，艰乎为力 ”（化学反应）
自发过程的共同特征：自发过程必为不可逆过程。
并不是说自发过程的逆过程就不能进行，要使自发过程的逆向进行,必须让外界对系统作功。
1）热机：是一种把内能转化为机械能的装置。
原理：燃料燃烧产生热量 Q1（高温热库）
推动活塞对外做功 W
排出废气向外界（低温热库）放热Q2
陈述性知识
（二）机械能与内能转化的方向性
2） 工质：蒸汽机中的水蒸气、汽油燃烧后
在内燃机气缸中形成的高温气体、
火箭喷出的炽热燃气，都是工作物质，
简称工质.
教学目标
1.了解热传导过程的方向性。
2.知道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。
3.知道什么是第二类永动机，理解第二类永动机不可能制成。
思考与讨论：P58
结论1.
热量自动地由高温物体向低温物体传递的过程是不可逆的。
结论2.
扩散现象进行是有方向的,过程是不可逆的。
结论3.
功可以自动转化为热，但热却不能自动转化为功。通过摩擦而使功转变为热的过程是不可逆的。
结论4.
气体膨胀(绝热自由膨胀)的过程是不可逆的。
一.自然过程的方向
结论：无数事实告诉我们：凡是实际的过程，只要涉及热现象，如热传递、气体的膨胀、扩散、有摩擦的机械运动??都有特定方向。也就是说，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。
（2）开尔文表述: 不可能从单一热源吸热使之完全转变为功而不产生其它影响。
热力学第二定律
克劳修斯表述反映了传热过程的不可逆性。
此定律是人类长期生产实践与科学实验的总结。它有很多种说法。主要为：
（1）克劳修斯表述：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其它影响。
开尔文表述表达了功转变热这一过程的不可逆性。
1.两种表述是等价的．
可以从一种表述导出另一种表述，两种表述都称为热力学第二定律
2.热力学第二定律的意义
提示了有大量分子参与的宏观过程的方向性，是独立于热力学第一定律的一个重要自然规律．
对热力学第二定律的理解
电冰箱的内部温度比外部温度低，为什么致冷系统还能不断地把箱内热量传给外界的空气？
电冰箱工作时违反热力学第二定律吗？
因为电冰箱消耗了电能，对制冷系统做了功，一旦切断电源，电冰箱就不能把其内部的热量传给外界的空气了．相反，外界的热量会自发地传给电冰箱，使其温度逐渐升高．
贮藏的食品
大气
电冰箱制冷系统
①热机：是一种把内能转化为机械能的装置。(汽油机、柴油机、蒸汽轮机、喷气发动机等）
②原理：燃料燃烧产生热量 Q1（高温热库）——燃料中化学能 转化为工作物质的内能。
推动活塞对外做功 W——工作物质内能变成机械能
排出废气向外界（低温热库）放热 Q2
机械能与内能转化的方向性的进一步讨论
热机能流图
燃料产生的热量Q
输出机械功W
漏气热损
散热热损
摩擦热损
④效率：由能量守恒定律知道 Q1 = W +Q2
热机的效率
高温热库
低温热库
Q1
Q2
对外做功
W
热机的效率小于100%，就不可能把从高温热源吸收的热量全部转化为机械能，总有一部分热量散发到冷凝器或大气中。
机械能与内能转化的方向性的进一步讨论
③热机工作时的能流分配
第二类永动机
1.第二类永动机：人们把想象中能够从单一热源吸收热量，全部用来做功而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机。
2.第二类永动机不可能制成！表示机械能和内能的转化过程具有方向性．尽管机械能可以全部转化为内能，内能却不能全部转化成机械能，同时不引起其他变化．
3.第一类永动机和第二类永动机
它们都不可能制成，第一类永动机的设想违反了能量守恒定律；第二类永动机的设想虽不违反能量守恒定律，但违背了跟热现象相联系的宏观自然过程具有方向性的规律（热力学第二定律）。
热力学第二定律的一种表述就是：第二类永动机不可能制成。
1.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
BD
2.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
C
3.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
AD
4.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
AC
§10.4 热力学第二定律
知识回顾：
1、热力学第一定律
2、能量守恒定律
思考
根据热力学第一定律：
在一切热力学过程中能量必须守恒。
满足能量守恒的过程是否都能发生呢？
视频
自发过程：在自然条件下（不需要人为加入功的条件），能够发生的过程，称为自发过程。
非自发过程：自发过程的逆过程或需要加入功才能进行的过程。
自发过程举例 ：
陈述性知识：
一：自发过程
自发过程
天然过程 生命 化学反应之方向性
“黄河之水天上来，
奔流到海不复回。”（自然）
“君不见高堂明镜悲白发，
朝如青丝暮成雪” （生命）
“欲死灰之复燃，艰乎为力 ”（化学反应）
自发过程的共同特征：自发过程必为不可逆过程。
并不是说自发过程的逆过程就不能进行，要使自发过程的逆向进行,必须让外界对系统作功。
1）热机：是一种把内能转化为机械能的装置。
原理：燃料燃烧产生热量 Q1（高温热库）
推动活塞对外做功 W
排出废气向外界（低温热库）放热Q2
陈述性知识
（二）机械能与内能转化的方向性
2） 工质：蒸汽机中的水蒸气、汽油燃烧后
在内燃机气缸中形成的高温气体、
火箭喷出的炽热燃气，都是工作物质，
简称工质.
教学目标
1.了解热传导过程的方向性。
2.知道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。
3.知道什么是第二类永动机，理解第二类永动机不可能制成。
思考与讨论：P58
结论1.
热量自动地由高温物体向低温物体传递的过程是不可逆的。
结论2.
扩散现象进行是有方向的,过程是不可逆的。
结论3.
功可以自动转化为热，但热却不能自动转化为功。通过摩擦而使功转变为热的过程是不可逆的。
结论4.
气体膨胀(绝热自由膨胀)的过程是不可逆的。
一.自然过程的方向
结论：无数事实告诉我们：凡是实际的过程，只要涉及热现象，如热传递、气体的膨胀、扩散、有摩擦的机械运动??都有特定方向。也就是说，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。
（2）开尔文表述: 不可能从单一热源吸热使之完全转变为功而不产生其它影响。
热力学第二定律
克劳修斯表述反映了传热过程的不可逆性。
此定律是人类长期生产实践与科学实验的总结。它有很多种说法。主要为：
（1）克劳修斯表述：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其它影响。
开尔文表述表达了功转变热这一过程的不可逆性。
1.两种表述是等价的．
可以从一种表述导出另一种表述，两种表述都称为热力学第二定律
2.热力学第二定律的意义
提示了有大量分子参与的宏观过程的方向性，是独立于热力学第一定律的一个重要自然规律．
对热力学第二定律的理解
电冰箱的内部温度比外部温度低，为什么致冷系统还能不断地把箱内热量传给外界的空气？
电冰箱工作时违反热力学第二定律吗？
因为电冰箱消耗了电能，对制冷系统做了功，一旦切断电源，电冰箱就不能把其内部的热量传给外界的空气了．相反，外界的热量会自发地传给电冰箱，使其温度逐渐升高．
贮藏的食品
大气
电冰箱制冷系统
①热机：是一种把内能转化为机械能的装置。(汽油机、柴油机、蒸汽轮机、喷气发动机等）
②原理：燃料燃烧产生热量 Q1（高温热库）——燃料中化学能 转化为工作物质的内能。
推动活塞对外做功 W——工作物质内能变成机械能
排出废气向外界（低温热库）放热 Q2
机械能与内能转化的方向性的进一步讨论
热机能流图
燃料产生的热量Q
输出机械功W
漏气热损
散热热损
摩擦热损
④效率：由能量守恒定律知道 Q1 = W +Q2
热机的效率
高温热库
低温热库
Q1
Q2
对外做功
W
热机的效率小于100%，就不可能把从高温热源吸收的热量全部转化为机械能，总有一部分热量散发到冷凝器或大气中。
机械能与内能转化的方向性的进一步讨论
③热机工作时的能流分配
第二类永动机
1.第二类永动机：人们把想象中能够从单一热源吸收热量，全部用来做功而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机。
2.第二类永动机不可能制成！表示机械能和内能的转化过程具有方向性．尽管机械能可以全部转化为内能，内能却不能全部转化成机械能，同时不引起其他变化．
3.第一类永动机和第二类永动机
它们都不可能制成，第一类永动机的设想违反了能量守恒定律；第二类永动机的设想虽不违反能量守恒定律，但违背了跟热现象相联系的宏观自然过程具有方向性的规律（热力学第二定律）。
热力学第二定律的一种表述就是：第二类永动机不可能制成。
1.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
BD
2.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
C
3.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
AD
4.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
AC