《高中物理 3.4 熱力學(xué)第二定律課件 粵教版選修3-3.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 3.4 熱力學(xué)第二定律課件 粵教版選修3-3.ppt（24頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,五,一、熱傳導(dǎo)的方向性 兩個(gè)溫度不同的物體互相接觸時(shí),熱量會(huì)自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體,但不會(huì)自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體.這說(shuō)明:熱傳導(dǎo)過(guò)程是有方向性的. 熱量不能從低溫物體傳遞到高溫物體嗎? 答案:熱量能從低溫物體傳遞到高溫物體,只不過(guò)不能自發(fā)進(jìn)行,即需要其他能量的介入.,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,五,二、機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過(guò)程的方向性 1.機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過(guò)程具有方向性,即機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過(guò)程是可以自發(fā)進(jìn)行的,內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過(guò)程,是不能自發(fā)進(jìn)行的,要將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,必然會(huì)引起其他影響. 2

2、.第二類永動(dòng)機(jī) (1)定義:從單一熱源吸熱全部用來(lái)做功,而不引起其他變化的熱機(jī). (2)第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成.原因是內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能是不可能自發(fā)進(jìn)行的.,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,五,三、熱力學(xué)第二定律的表述 1.第一種表述(克勞修斯表述):熱量不能自動(dòng)地從低溫物體傳遞到高溫物體.或者說(shuō),不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體,而不引起其他變化.(按照熱傳導(dǎo)的方向性來(lái)表述) 2.第二種表述(開(kāi)爾文表述):不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)做功,而不引起其他變化.(按照機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過(guò)程的方向性來(lái)表述) 熱力學(xué)第二定律的這兩種表述是等價(jià)的. 3.自然界中一切與熱現(xiàn)象

3、有關(guān)的自然過(guò)程都具有方向性.,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,五,有可能制成第二類永動(dòng)機(jī)嗎? 答案:第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成.盡管機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,但內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其他變化;機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程具有方向性.,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,五,四、熱力學(xué)第二定律的微觀實(shí)質(zhì) 1.做功總是與分子群體的有序運(yùn)動(dòng)聯(lián)系在一起,內(nèi)能是和分子的無(wú)序運(yùn)動(dòng)聯(lián)系在一起的.機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過(guò)程,從微觀上來(lái)說(shuō),是大量分子的有序運(yùn)動(dòng)朝無(wú)序運(yùn)動(dòng)的方向轉(zhuǎn)換的過(guò)程;其相反方向的過(guò)程是大量分子從無(wú)序運(yùn)動(dòng)朝有序運(yùn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)換的過(guò)程. 2.熱傳導(dǎo)過(guò)程是使物體內(nèi)部分子的熱運(yùn)動(dòng)由比較有序的狀

4、態(tài)向無(wú)序的狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過(guò)程. 3.熱力學(xué)第二定律的微觀實(shí)質(zhì)是與熱現(xiàn)象有關(guān)的自發(fā)的宏觀過(guò)程,總是朝著分子熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)序性增加的方向進(jìn)行的.,,,,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,五,五、熵 意義:描述物體的無(wú)序程度,物體內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序程度越高,物體的熵就越大.,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,一、對(duì)熱力學(xué)第二定律的理解 1.在熱力學(xué)第二定律的表述中,正確地理解“自發(fā)地”“不引起其他變化”的確切含義是理解熱力學(xué)第二定律的關(guān)鍵所在. (1)“自發(fā)地”是指熱量從高溫?zé)嵩醋园l(fā)地傳給低溫?zé)嵩吹姆较蛐?在傳遞過(guò)程中不會(huì)對(duì)其他物體產(chǎn)生影響或借助其他物體提供能量等. (2)“不

5、引起其他變化”的含義是指熱量從低溫?zé)嵩磦鬟f到高溫?zé)嵩椿驈膯我粺嵩次諢崃咳坑脕?lái)做功,不需通過(guò)第三方的幫助,這里的幫助就是第三方提供能量等方式.,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,2.熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì):熱力學(xué)第二定律的每一種表述,都揭示了大量分子參與宏觀過(guò)程的方向性,使人們認(rèn)識(shí)到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都是有方向性的. 3.兩種表述是等價(jià)的. 如果克勞修斯表述不成立,則開(kāi)爾文表述也不成立.,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,熱量能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體,我們所說(shuō)的“自發(fā)地”指的是沒(méi)有任何的外界影響或者幫助. 電冰箱是讓“熱”由低溫環(huán)境傳遞到高溫

6、環(huán)境,這是不是自發(fā)進(jìn)行的?說(shuō)明理由. 答案:電冰箱能夠把熱量從低溫物體傳給高溫物體,在該過(guò)程中電冰箱要消耗電能.電冰箱能夠把熱量從低溫物體傳給高溫物體,一旦切斷電源,電冰箱就不能把其內(nèi)部的熱量傳給外界的空氣了,相反,外界的熱量會(huì)自發(fā)地傳給電冰箱,使其溫度逐漸升高.,,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,【例1】 (多選)下列有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的說(shuō)法中,錯(cuò)誤的是() A.不可能從單一熱庫(kù)吸收熱量并把它全部用來(lái)做功,而不引起其他的變化 B.只要對(duì)內(nèi)燃機(jī)不斷改進(jìn),就可以把內(nèi)燃機(jī)得到的全部?jī)?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 C.滿足能量守恒定律的物理過(guò)程不一定能自發(fā)地進(jìn)行 D.外界對(duì)物體做功,物體的內(nèi)能必然增加,

7、一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,解析:逐項(xiàng)分析如下: 答案:BD,,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,下列說(shuō)法正確的是() A.機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能是不可能的 B.第二類永動(dòng)機(jī)不可能制造成功的原因是能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生,也不會(huì)憑空消失,只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,或從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式 C.根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知,熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體 D.從單一熱源吸收的熱量全部變?yōu)楣κ强赡艿?答案:D,,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,解析:機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,故A錯(cuò)誤;第二類永動(dòng)機(jī)不

8、可能制造成功是因?yàn)樗`背了熱力學(xué)第二定律,故B錯(cuò)誤;熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,但如果不是自發(fā)地,是可以進(jìn)行的,故C錯(cuò)誤;從單一熱源吸收的熱量全部用來(lái)做功而不引起其他變化,是不可能的,但如果是從單一熱源吸收的熱量全部變?yōu)楣Φ耐瑫r(shí)也引起了其他的變化,是可能的,故D正確.,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,二、熱力學(xué)第二定律的微觀解釋 1.熱力學(xué)第二定律的微觀解釋 (1)一切自發(fā)過(guò)程總是大量分子從有序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向無(wú)序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過(guò)程. (2)自發(fā)過(guò)程是不可逆轉(zhuǎn)的過(guò)程,即不可能使大量分子無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為有序的運(yùn)動(dòng). (3)大量分子無(wú)序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的方向是向無(wú)序性增大的方向進(jìn)行的,而

9、一切自然過(guò)程總是沿著無(wú)序性增大的方向進(jìn)行的. 2.熵的意義 熵較大的宏觀狀態(tài)就是無(wú)序程度較大的宏觀狀態(tài),也就是出現(xiàn)概率較大的宏觀狀態(tài).在自發(fā)過(guò)程中,熵總是增加的. 3.用熵表示的熱力學(xué)第二定律 在任何自然過(guò)程中,一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)減少.,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,【例2】 (多選)關(guān)于熱力學(xué)第二定律的微觀意義,下列說(shuō)法正確的是()(導(dǎo)學(xué)號(hào)51140037) A.大量分子無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)能夠自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蜻\(yùn)動(dòng) B.熱傳遞的自然過(guò)程是大量分子從有序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向無(wú)序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過(guò)程 C.熱傳遞的自然過(guò)程是大量分子從無(wú)序程度小的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向無(wú)序程度大的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過(guò)程 D.一切自然過(guò)程總

10、是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性增大的方向進(jìn)行,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,解析:分子熱運(yùn)動(dòng)是大量分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),系統(tǒng)的一個(gè)宏觀過(guò)程包含著大量的微觀狀態(tài),這是一個(gè)無(wú)序的運(yùn)動(dòng),根據(jù)熵增加原理,熱運(yùn)動(dòng)的結(jié)果只能使分子熱運(yùn)動(dòng)更加無(wú)序,而不是變成了無(wú)序,熱傳遞的自然過(guò)程從微觀上講就是大量分子從無(wú)序程度小的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向無(wú)序程度大的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過(guò)程,故選項(xiàng)C、D正確. 答案:CD,,,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,質(zhì)量相同、溫度相同的水,如圖所示分別處于固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種狀態(tài)下,它們的熵的大小有什么關(guān)系?為什么? 答案:見(jiàn)解析 解析:根據(jù)大量分子運(yùn)動(dòng)對(duì)系統(tǒng)無(wú)序程度的影響,熱力學(xué)第二定律又有

11、一種表述:由大量分子組成的系統(tǒng)自發(fā)變化時(shí),總是向著無(wú)序程度增加的方向發(fā)展,至少無(wú)序程度不會(huì)減少,這也就是說(shuō),任何一個(gè)系統(tǒng)自發(fā)變化時(shí),系統(tǒng)的熵要么增加,要么不變,但不會(huì)減少.質(zhì)量相同、溫度相同的水,可以由固態(tài)自發(fā)地向液態(tài)、氣態(tài)轉(zhuǎn)化,所以,氣態(tài)時(shí)的熵最大,其次是液態(tài),固態(tài)時(shí)的熵最小.,,,案例探究,方法規(guī)律,理解熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì) (多選)根據(jù)熱力學(xué)第二定律,下列判斷正確的有() A.熱機(jī)中燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部變成機(jī)械能 B.電流的能不可能全部變成內(nèi)能 C.在火力發(fā)電機(jī)中,燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部變成電能 D.在熱傳導(dǎo)中,熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體,思悟升華,案例探究,方法規(guī)律,解析:

12、凡是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀熱現(xiàn)象都具有方向性.無(wú)論采用任何設(shè)備和手段進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化,總是遵循“機(jī)械能可全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,而內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能”,故A正確.火力發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí),能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程為內(nèi)能機(jī)械能電能,因?yàn)閮?nèi)能機(jī)械能的轉(zhuǎn)化過(guò)程中會(huì)對(duì)外放出熱量,故燃?xì)獾膬?nèi)能必然不能全部變?yōu)殡娔?C正確.熱量從低溫物體傳遞到高溫物體不能自發(fā)進(jìn)行,必須借助外界的幫助,結(jié)果會(huì)帶來(lái)其他影響,這正是熱力學(xué)第二定律第一種(克氏)表述的主要思想,故D正確.由電流熱效應(yīng)中的焦耳定律可知,電流的能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,故B錯(cuò)誤. 答案:ACD,思悟升華,,案例探究,方法規(guī)律,熱力學(xué)第二定律的兩種表述是等價(jià)的,都說(shuō)明一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都是不可逆的.其中“自發(fā)地”是指熱量從高溫物體“自發(fā)地”傳給低溫物體的方向性,在傳遞過(guò)程中不會(huì)對(duì)其他物體產(chǎn)生影響或借助其他物體提供能量等的幫助.,思悟升華,案例探究,方法規(guī)律,思悟升華,熱力學(xué)第二定律的每一種表述,都揭示了大量分子參與的宏觀過(guò)程的方向性,使人們認(rèn)識(shí)到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性.,