人教版 (2019)选择性必修 第三册4 热力学第二定律课前预习课件ppt

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　　　　　热力学第二定律的克劳修斯表述1．热传导的方向性(1)热量可以自发地由________物体传给________物体．(2)热量不能自发地由________物体传给________物体．(3)热传导过程是有________的．2．热力学第二定律的克劳修斯表述热量不能自发地从________物体传到________物体．即热传导的过程具有_________．
热量能自发从高温物体传递到低温物体，也能从低温物体传递到高温物体吗？【答案】热量能自发地从高温物体传递到低温物体，可以不产生其他影响；也能从低温物体传递到高温物体，但需要一定的条件．
　　　　　(多选)关于热传导的方向性．下列说法正确的是(　　)A．热量能自发地由高温物体传给低温物体B．热量能自发地由低温物体传给高温物体C．在一定条件下，热量也可以从低温物体传给高温物体D．热量一定不可能从低温物体传给高温物体【答案】AC【解析】在有外力做功的情况下，热量可以从低温物体传递给高温物体；而在自发的条件下，热量只能从高温物体传给低温物体，故A、C正确．
　　　　　热力学第二定律的开尔文表述1．热机(1)热机工作的两个阶段：第一个阶段是燃烧燃料，把燃料中的__________变成工作物质的________．第二个阶段是工作物质对外________，把自己的内能变成__________．(2)热机的效率：热机输出的__________与燃料燃烧产生的________的比值．用公式表示η＝______．
2．开尔文表述不可能从单一热库吸收热量，使之______________，而不产生其他影响．(该表述阐述了机械能与内能转化的方向性)3．热力学第二定律的理解(1)一切宏观自然过程的进行都具有__________．(2)气体向真空的自由膨胀是__________的．(3)第二类永动机是不可能制成的．(4)机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功而转化成机械能．
4．第二类永动机(1)定义：只从单一热库吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化．(2)第二类永动机不可能制成的原因：虽然第二类永动机不违背________________，但大量的事实证明，在任何情况下，热机都不可能只有一个热库，热机要不断地把吸收的热量变为有用的功，就不可避免地将一部分热量传给低温热库．
科技发达后，热机的效率可以达到100%吗？【答案】凡是与热现象有关的宏观热现象都具有方向性，无论采用任何设备和手段进行能量转化，热机的效率不可能达到100%．
　　　　　(多选)根据热力学第二定律，下列说法中正确的是(　　)A．不可能从单一热源吸热并把它全部用来做功，而不引起其他变化B．没有冷凝器，只有单一的热源，将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机是可以实现的C．制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气而不引起其他变化D．在火力发电中，燃气的内能不可能全部变成电能
【答案】AD【解析】热力学第二定律揭示了与热现象有关的物理过程的方向性，A正确；机械能和内能的转化过程具有方向性，机械能可以全部转化为内能，而内能要全部转化为机械能必须有外界的帮助，故B错误；冰箱向外传递热量时消耗了电能，故C错误；火力发电时，能量转化的过程为内能→机械能→电能，因为内能向机械能转化过程中会对外放出热量，故燃气的内能必然不会全部变为电能，故D正确．
－对热力学第二定律的理解
1．对热力学第二定律的理解在热力学第二定律的表述中，正确地理解“自发地”“不产生其他影响”的确切含义是理解热力学第二定律的关键所在．
(1)“自发地”过程就是不受外来干扰进行的自然过程，如重物下落、植物的开花结果等都是自然界客观存在的一些过程，它不受外界干扰．在热传递过程中，热量可以自发地从高温物体传向低温物体，却不能自发地从低温物体传向高温物体．要将热量从低温物体传向高温物体，必须有“外界的影响或外界的帮助”，就是要有外界对其做功才能完成．电冰箱就是一例，它是靠电流做功的帮助把热量从低温处“搬”到高温处的．(2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响．如吸热、放热、做功等．
2．热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，进而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方向性．3．热力学第二定律的两种表述的等价性两种表述是等价的，即一个说法是正确的，另一个说法也必然是正确的；如一个说法是错误的，另一个说法必然是不成立的．
对热力学第二定律的理解例1　下列关于热力学第二定律的说法，正确的是(　　)A．所有符合能量守恒定律的宏观过程都能发生B．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的C．机械能可以全部转化为内能，在不产生其他影响的情况下，内能也可以全部用来做功而转化成机械能D．气体向真空自由膨胀的自然过程是可逆的【答案】B
【解析】符合能量守恒定律，但违背热力学第二定律的宏观过程不能发生，A错误；根据热力学第二定律可知热现象具有方向性，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，B正确；机械能可以全部转化为内能，在不产生其他影响的情况下，内能无法全部用来做功而转化成机械能，C错误；根据热力学第二定律可知热现象具有方向性，气体向真空的自由膨胀是不可逆的，D错误．
变式1　下列宏观过程不能用热力学第二定律解释的是(　　)A．大米和小米混合后小米能自发地填充到大米空隙中而经过一段时间大米、小米不会自动分开B．将一滴红墨水滴入一杯清水中，会均匀扩散到整杯水中，经过一段时间，墨水和清水不会自动分开C．冬季的夜晚，放在室外的物体随气温的降低，内能不会自发地转化为机械能而动起来D．随着节能减排措施的不断完善，最终也不会使汽车热机的效率达到100%【答案】A
【解析】大米和小米混合后小米能自发地填充到大米空隙中，这种现象与温度无关，不是热现象，不能用热力学第二定律解释，A符合题意；将一滴红墨水滴入一杯清水中，会均匀扩散到整杯水中，经过一段时间，墨水和清水不会自动分开，这种现象与温度有关，温度越高，分子运动越激烈，扩散越快，根据热力学第二定律，墨水和清水不会自动分开，B不符合题意；冬季的夜晚，放在室外的物体随气温的降低，物体的内能减少，根据热力学第二定律，内能不会自发地转化为机械能而动起来，C不符合题意；随着节能减排措施的不断完善，根据热力学第二定律，最终也不会使汽车热机的效率达到100%，D不符合题意．
　　　　　理解热力学第二定律的关键理解热力学第二定律的实质，即自然界中进行的所有涉及热现象的宏观过程都具有方向性．理解的关键在于“自发”和“不引起其他变化”．
－对第二类永动机的理解
1．在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不产生其他影响”“单一热库”“不可能”的含义(1)“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其他物体提供能量等．(2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响，如吸热、放热、做功等．
(3)“单一热库”：指温度均匀并且恒定不变的系统．若一系统各部分温度不相同或者温度不稳定，则构成机器的工作物质可以在不同温度的两部分之间工作，从而可以对外做功．据报道，有些国家已在研究利用海水上下温度不同来发电．(4)“不可能”：实际上热机或制冷机系统从单一热库吸收热量对外做功，以及热量从低温热库传到高温热库过程所产生的其他一切影响，不论用任何的办法都不可能加以消除．
2．热力学第二定律的其他描述(1)一切宏观自然过程的进行都具有方向性．(2)气体向真空的自由膨胀是不可逆的．(3)第二类永动机是不可能制成的．
对第二类永动机的理解例2　(多选)关于第二类永动机，下列说法正确的是(　　)A．没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机叫作第二类永动机B．第二类永动机违反了能量守恒定律，所以不可能制成C．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能D．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能，同时不引起其他变化
【答案】AD【解析】根据第二类永动机的定义可知A正确；第二类永动机不违反能量守恒定律，但是违反热力学第二定律，B错误；内能在引起其他变化时可能全部转化为机械能，C错误，D正确．
变式2　(2023年苏州阶段检测)根据你学过的热学中的有关知识，判断下列说法正确的是(　　)A．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功转化成机械能B．第一类永动机违背热力学第一定律，第二类永动机违背热力学第二定律，都不可以制造出来C．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在传热中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体D．随着科技不断进步，热机的效率能达到100%
【答案】B【解析】机械能可以全部转化为内能，内能也可以用来做功转化成机械能，但后者会引起其他变化，且不能全部转化成机械能，因为任何物体内能都不会为0，A错误；第一类永动机违背热力学第一定律，第二类永动机违背热力学第二定律，都不可以制造出来，B正确；根据热力学第二定律可知，凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在传热中，热量只能自发地从高温物体传递给低温物体，但在一定条件下也能从低温物体传递给高温物体，C错误；尽管科技不断进步，但热机的效率也不能达到100%，D错误．
1．热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的一种表述形式，是从能的角度揭示不同物质运动形式相互转化的可能性．告诫人们：第一类永动机不可能制成．2．热力学第二定律揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性．如机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能而不引起其他变化，进一步揭示了各种有关热的物理过程都具有方向性．告诫人们：第二类永动机不可能制成．
1．关于热力学第二定律，下列说法正确的是(　　)A．热力学第二定律是通过实验总结出来的实验定律B．热力学第二定律是通过大量自然现象的不可逆性总结出来的经验定律C．热力学第二定律是物理学家由理论推导得出来的结果D．由于热力学第二定律没有理论和实验的依据，因此没有实际意义【答案】B
【解析】热力学第二定律是物理学家通过对大量自然现象的分析，又总结了生产和生活经验得到的结论，是一个经验定律，它并不能通过理论和实验来证明，但它符合客观事实，因此是正确的，它揭示了宏观自然过程的方向性，使人们认识到第二类永动机不可能制成，对我们认识自然和利用自然有着重要的指导意义．
2．关于热力学定律，下列说法正确的是(　　)A．在一定条件下物体的温度可以降到0 KB．物体从单一热库吸收的热量可全部用于做功C．吸收了热量的物体，其内能一定增加D．压缩气体总能使气体的温度升高【答案】B【解析】绝对零度只能无限趋近，永远无法达到， A错误；物体从单一热库吸收的热量可以全部用来对外做功，只不过会引起其他变化，B正确；由热力学第一定律可知，内能的变化决定于做功和热传递两个方面，所以吸收了热量的物体，其内能不一定增加，C、D错误．
3．下列说法中正确的是(　　)A．电动机是把电能全部转化为机械能的装置B．热机是将内能全部转化为机械能的装置C．随着技术不断发展，可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能D．虽然不同形式的能量可以相互转化，但不可能将已转化成内能的能量全部收集起来加以完全利用【答案】D
【解析】由于电阻的存在，电流通过电动机时一定发热，电能不能全部转化为机械能，A错误；根据热力学第二定律知，热机不可能将内能全部转化为机械能，B错误；C项说法违背热力学第二定律，因此错误；由于能量耗散，能源的可利用率降低，D正确．
4．(多选)采用涡轮增压技术可提高汽车发动机效率．将涡轮增压简化为以下两个过程，一定质量的理想气体首先经过绝热过程被压缩，然后经过等压过程回到初始温度，则(　　)A．绝热过程中，气体分子平均动能增加B．绝热过程中，外界对气体做负功C．等压过程中，外界对气体做正功D．等压过程中，气体内能不变【答案】AC
5．(2023年梅州联考)在党的二十大会议中要求坚定实施创新驱动发展战略，向创新要动力．压缩空气储能(CAES)是一种利用压缩空气来储存能量的新型储能技术，绝热压缩空气储能方式是压缩空气并将产生的热能储存在各种介质当中，
比如混凝土、石头、矿洞矿石中等．需要发电的时候让压缩空气推动发电机工作，这种方式能够将压缩空气储能的效率提升．对于上述过程的理解，下列说法正确的是(　　)
A．绝热压缩空气，分子平均动能不变B．绝热压缩空气，温度升高，气体内能一定增大C．该方式能够将压缩空气储能的效率提升到100%D．压缩空气推动发电机工作，是气体对外做功，内能增大【答案】B【解析】绝热压缩空气前后，外界对气体做功，根据热力学第一定律，内能增大，温度升高，分子平均动能增大，A错误，B正确；压缩空气储能的过程涉及热运动的能量转换过程，任何转换过程效率都不可能达到100%，C错误；压缩空气膨胀推动发电机工作，是气体体积增大对外做功，根据热力学第一定律可知，内能减少，D错误．
6．关于两类永动机和热力学两大定律，下列说法正确的是(　　)A．第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律B．第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律C．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能D．由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热库吸收热量，完全变成功也是可能的【答案】D