高中4 热力学第二定律图片课件ppt

这是一份高中4 热力学第二定律图片课件ppt，共39页。PPT课件主要包含了不可逆的，方向性，机械能，完全变成功，自动聚集起来，高品质等内容，欢迎下载使用。
整体感知·自我新知初探
[学习任务]　任务1．了解传热、扩散现象、机械能与内能的转化等过程都具有方向性。知道具有方向性的过程是不可逆的。任务2．了解热力学第二定律的两种表述，并能用热力学第二定律解释第二类永动机不能制造成功的原因。任务3．能用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移反方向性问题，并能解决一些实际问题。任务4．了解能量与能源的区别以及能源的有限性。
[问题初探]　问题1．什么叫可逆过程？什么叫不可逆过程？问题2．热现象的方向性含义是什么？问题3．既然能量守恒，为什么还要节约能源？问题4．气体向真空的自由膨胀可逆吗？
探究重构·关键能力达成
[链接教材]　一滴黑色颜料滴进一杯清水中扩散，整杯水将均匀地变黑。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？这说明扩散现象有什么特点？
知识点一　热力学第二定律
提示：不能；扩散现象具有方向性，是不可逆的。
1．热力学第二定律的克劳修斯表述(1)传热的方向性：一切与热现象有关的宏观自然过程都是________。(2)克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。即传热的过程具有______。
2．热力学第二定律的开尔文表述(1)热机①热机的工作分为两个阶段：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____；第二个阶段是工作物质对外做功，把自己的内能变成______。②热机用于做功的热量一定____它从高温热库吸收的热量，即W＜Q。(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______。(3)热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述是____的。
覆水难收；破镜难圆；水从高山流到河谷，不可能自己再返回高山；一滴墨水滴入一杯清水，会均匀地扩散开来，不可能再自动地凝成一滴墨水……问题1．这些现象说明了什么道理？问题2．热量能否从温度低的物体传递给温度高的物体？
提示：1．自然界的与热现象有关的宏观自然过程不可能自发地逆向进行。2．能，但是需要第三方的介入。
1．对热力学第二定律的理解(1)克劳修斯表述中“自发”的含义：当两个物体接触时，不需要任何第三者的介入，不会对任何第三者产生任何影响，热量就能从高温物体传到低温物体。“自发”的方向是从高温物体指向低温物体。(2)开尔文表述中“不可能从单一热库吸收热量”的含义：不仅要从一个热库吸热，而且一定会向另一个热库放热。即热机工作时须有高温热库和低温热库。
(3)开尔文表述中“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两种表述是等价的，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，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方向性。
3．热力学过程方向性实例
【典例1】　(对热力学第二定律的理解)(多选)下列现象中能够发生的是(　　)A．一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热B．蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能C．桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离D．电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体
CD　[一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热，蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能，都违背了热力学第二定律，故不能发生，A、B错误；泥、水分离是由于重力作用，能够发生，C正确；由热力学第二定律可知，电冰箱通电后把热量由低温物体传到高温物体是可以通过消耗电能的方式实现的，故能够发生，D正确。]
【典例2】　(对热力学第二定律的理解)如图所示，两种不同的金属丝组成一个回路，接触头1置于热水杯中，接触头2置于冷水杯中，此时回路中电流计指针发生偏转，这是温差电现象。假设此过程电流做功为W，接触头1从热水中吸收的热量为Q1，冷水从接触头2吸收的热量为Q2，根据热力学第二定律可得(　　)A．Q1＝W 　B．Q1＞WC．Q1＜Q2 　D．Q1＋Q2＝W
B　[根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸收热量使之全部用来做功，而不产生其他影响，所以从热水中吸收的热量Q1应该大于电流做的功W，即Q1>W，A错误，B正确；根据能量守恒定律和热力学第二定律，从热水中吸收的热量转化成了两部分，一部分是电能W，另一部分是冷水吸收的热量Q2，即Q1＝Q2＋W，C、D错误。]
规律方法　应用热力学第二定律解决问题时的两个关键点(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不需要借助其他物体提供能量等。(2)“不产生其他影响”的含义是使热量从低温物体传递到高温物体或从单一热库吸收热量全部用来做功，必须通过第三者的帮助，这里的帮助是指做功或提供能量等方式，否则是不可能实现的。
【教用·备选例题】地球上有很多的海水，它的总质量约为1.4×1018 t，如果这些海水的温度降低0.1 ℃，将要放出5.8×1023 J的热量，有人曾设想利用海水放出的热量使它完全变成机械能来解决能源危机，但这种机器是不可能制成的，其原因是(　　)A．内能不可以转化成机械能B．内能转化成机械能不满足热力学第一定律C．只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能的机器不满足热力学第二定律D．上述三种原因都不正确
C　[内能可以转化成机械能，如热机，选项A错误；内能转化成机械能的过程满足热力学第一定律，即能量守恒定律，选项B错误；热力学第二定律告诉我们：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化，选项C正确，D错误。]
1．第一类永动机和第二类永动机的比较
知识点二　热力学第一定律和热力学第二定律的比较
2．热力学第一定律与热力学第二定律的区别与联系
【典例3】　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
D　[第一类永动机违反能量守恒定律，第二类永动机违反热力学第二定律，选项A、B错误；由热力学第一定律可知，W≠0，Q≠0时ΔU＝W＋Q可以等于零，选项C错误；由热力学第二定律可知D中现象是可能的，但必然引起其他变化，选项D正确。]
【典例4】　(多选)关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列说法正确的是(　　)A．一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，气体的内能减少B．气体向真空的自由膨胀是不可逆的C．热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成D．热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”
ABC　[一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，则Q＝0，W