粤教版 (2019)选择性必修 第三册第三节 热力学第二定律一等奖ppt课件

这是一份粤教版 (2019)选择性必修 第三册第三节 热力学第二定律一等奖ppt课件，共20页。PPT课件主要包含了液态的氨，气态的氨等内容，欢迎下载使用。

了解自然界中宏观过程的方向性。了解什么是第二类永动机，以及为什么第二类永动机不可能制成。体会热力学第二定律对人们认识自然、利用自然的重要指导意义。了解热力学第二定律的两种不同表述，以及两种表述的物理本质。通过学习热力学第二定律培养尊重客观事实，按自然规律办事的科学态度和科学精神。
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？
克劳修斯的表述：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。或者说，不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化。
二、机械能和内能转化过程的方向性
开尔文的表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其他影响。
如图所示是两个相同的容器，容器A中装有气体，容器B是真空，打开阀门K，容器A中的气体会自发向容器B扩散，最后两个容器都充满压强相等的气体，这个过程被称为自由膨胀。
克劳修斯的表述：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。或者说，不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化。开尔文的表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其他影响。
五、热力学第二定律的应用
例1：有人设想如图所示的装置(假设活塞与缸壁无摩擦)，并提出“理想气体可从单一热源吸热并进行等温膨胀，从而实现百分之百对外做功”。这引发了同学们的争论:有同学认为是可能实现的，有的同学则认为不可能。你赞同哪一种观点?为什么?
提示：根据气体实验定律，如果气体进行等温膨胀，即气体温度不变，体积增大，则气体压强应减小，而从图中可知，该气体压强是恒定的。显然该气体是不可能进行等温膨胀的。事实上，该过程是一个等压膨胀的过程，气体压强不变，体积增大，温度升高，内能增大，气体吸收的热量不可能百分之百对外做功。
例2：目前，市场上有一种叫“空气能热水器”的产品受到了大家的热捧，空气能热水器通过空气中的热量来揭高水温，其消耗的电能仅仅压缩机用来搬运空气所用的能量，据说其“热效率可达300%以上"。"热效率可达300%以上”的说法是否属实？
答：热机从高温热源吸收热量，一部分用来做功，一部分向低温热源放出热量，那么从做功效率的角度来讲，做功的部分小于吸收热量的部分，也就是内能没办法全部转化成机械能，也就是热机效率小于100%。
例3：下列说法正确的是(　　)A.第二类永动机违背了能量守恒定律B.第二类永动机违背了热力学第二定律C.根据能量守恒定律，经过不断的技术改造，热机的效率有可能达到100%D.电冰箱和空调机工作时，热量从低温热源传到高温热源，违背了热力学第二定律
答：第二类永动机没有违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律，A错误，B正确；热机的效率永远小于100%，因为要向低温热源散热，C错误；电冰箱和空调机工作时，是通过压缩机做功，来实现热量从低温热源到高温热源的传递，所以并没有违背热力学第二定律，D错误。
例4.(多选)根据热力学第二定律，下列判断正确的是(　　)A.电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物体
答：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，电能可全部变为内能(由焦耳定律可知)，而内能不可能全部变成电能，而不产生其他影响。机械能可全部变为内能，而内能不可能全部变成机械能.在热传导中，热量只能自发地从高温物体传递给低温物体，而不能自发地从低温物体传递给高温物体。
1.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
【解析】A对，B错：热量能自发地由高温物体传到低温物体，但不能自发地由低温物体传到高温物体。C错：热量可能由低温物体传到高温物体，如电冰箱将内部的热量传到外部。D错：热传递存在方向性的含义是指热量可以自发地从高温物体传递到低温物体，而不能自发地从低温物体传递到高温物体，但若有其他影响也可以将热量从低温物体传递到高温物体，空调机制冷时必须通过压缩机做功才能实现热量从低温物体传递到高温物体。
2.［多选］根据热力学第二定律，下列说法中正确的是（　　）A.电流的电能不可能全部变成内能B.在火力发电中，燃气的内能不可能全部变为电能C.在热机中，燃气的内能不可能全部变为机械能D.机械能可以全部转化为内能，内能不可以全部用来做功转化成机械能
解析：A错：由电流热效应中的焦耳定律可知，电能可以全部转化为内能。B对：火力发电时，能量转化的过程为内能——机械能——电能，因为内能——机械能的转化过程中会放出热量，故燃气的内能不可能全部变为电能。C对：因为热机工作时内能——机械能的转化过程中会对外放出热量，内能必然不可能全部变为机械能。D错：机械能可以全部转化为内能，在特殊情形下（如理想气体等温膨胀），气体吸收的内能可以全部转化为机械能。
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
【解析】　热力学第一定律揭示了内能与其他形式的能之间的转化关系，是能量守恒定律在热学中的具体体现。热力学第二定律则进一步阐明了内能与其他形式的能转化时的方向性，二者表述的角度不同，本质不同，并不矛盾，故B项正确。
4.［多选］下列说法中正确的是（　　）A.第一类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律B.第二类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律C.热力学第一定律和热力学第二定律是相互独立的D.热力学第二定律的两种表述是等效的
解析：A对，B错：第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了热力学第二定律。C对：热力学第一定律与热力学第二定律相互独立。D对：热力学第二定律的两种表述是等效的。