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2019-2020年高中物理 第3章 第4節(jié) 熱力學第二定律學案 粵教版選修3-3 1．通過自然界中客觀過程的方向性，了解熱力學第二定律． 2．了解熱力學第二定律的兩種不同表述，以及兩種表述的物理實質． 3．了解什么是第二類永動機，知道為什么它不能制成． 4．了解熱力學第二定律的微觀實質． 5．了解熵是反映系統(tǒng)無序程度的物理量． 1．自然界發(fā)生的過程一定遵守熱力學第一定律，但遵守熱力學第一定律的過程不一定能發(fā)生，因為它不能說明自然界過程進行的方向，熱力學第二定律就是反映自然界過程進行方向和條件的定律． 2．熱傳導過程中，熱量會自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，但人們從來沒有發(fā)現熱量自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體，這說明熱傳導過程具有方向性，要想使熱量從低溫物體傳給高溫物體，必須借助外界的作用． 3．機械能和內能的轉化過程具有方向性，機械能轉化為內能是可以自發(fā)進行的，而相反過程不能自發(fā)進行，要將內能全部轉化為機械能，必然會引起其他影響． 4．第二類永動機不可能制成，它是指從單一熱源吸熱全部用來對外做功又不引起其他變化，把得到的內能全部轉化為機械能，效率達到100%的熱機． 5．熱力學第二定律常見的有兩種表述，克勞修斯的表述是按照熱傳導的方向性表述的，開爾文的表述是按照機械能與內能轉化過程的方向性表述的，兩種表述是等價的． 6．從微觀看，熱力學第二定律表明：與熱現象有關的自發(fā)的宏觀過程，總是朝著分子熱運動狀態(tài)無序性增加的方向，即熵增大的方向進行的． 1．(多選)關于熱傳導的方向性，下列說法正確的是(AC) A．熱量能自發(fā)地由高溫物體傳給低溫物體 B．熱量能自發(fā)地由低溫物體傳給高溫物體 C．在一定條件下，熱量也可以從低溫物體傳給高溫物體 D．熱量不可能從低溫物體傳給高溫物體 解析：在有外力做功的情況下，熱量可以從低溫物體傳給高溫物體，但熱量只能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體． 2．(多選)下列說法中正確的是(AC) A．一切涉及熱現象的宏觀過程都具有方向性 B．一切不違反能量守恒與轉化定律的物理過程都是可能實現的 C．由熱力學第二定律可以判斷物理過程能否自發(fā)進行 D．一切物理過程都不可能自發(fā)地進行 解析：能量轉移和轉化的過程都是具有方向性的，A對．第二類永動機不違背能量守恒定律，但是不能實現，B錯．在熱傳遞的過程中，能量可以自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，但其逆過程不可能自發(fā)地進行，C對、D錯． 3．下列說法正確的是(C) A．熱力學第二定律否定了以特殊方式利用能量的可能性 B．電流流過導體轉化為內能，反過來，可將內能收集起來，再轉化成相同大小的電流 C．可以做成一種熱機，由熱源吸取一定的熱量而對外做功 D．冰可以熔化成水，水也可以結成冰，這個現象違背了熱力學第二定律 解析：熱力學第二定律說明了一切與熱現象有關的宏觀過程都是有方向性的，但并沒有否認以特殊方式利用能量的可能性，故A錯；功和內能的轉化具有方向性，其逆過程是不可能自發(fā)實現的，故B錯；冰熔化成水，水結成冰，伴隨著能量的轉移，不是自發(fā)進行的，沒有違背熱力學第二定律． 4．根據熱力學第二定律，下列判斷不正確的是(A) A．電流的能不可能全部變?yōu)閮饶? B．在火力發(fā)電機中，燃氣的內能不可能全部變?yōu)殡娔? C．熱機中，燃氣內能不可能全部變?yōu)闄C械能 D．在熱傳導中，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體 解析：根據熱力學第二定律可知，凡與熱現象有關的宏觀過程都具有方向性，電流的能可全部變?yōu)閮饶?由焦耳定律可知)，而內能不可能全部變成電流的能，而不產生其他影響．機械能可全部變?yōu)閮饶?，而內能不可能全部變成機械能．在熱傳導中，熱量只能自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體． 5．(多選)關于制冷機制冷過程的說法中，正確的是(BD) A．此過程違反了熱力學第二定律 B．此過程沒有違反熱力學第二定律 C．此過程違反了能量守恒定律 D．此過程沒有違反能量守恒定律 解析：制冷機可以從低溫物體吸收熱量傳給高溫物體，但必須消耗電能．熱力學第二定律并不否認熱量可從低溫物體傳給高溫物體，關鍵是“不產生其他影響”，A錯誤、B正確．任何物理過程都不違反能量守恒定律，C錯誤、D正確． 6．(多選)下列說法正確的是(BD) A．第二類永動機和第一類永動機一樣，都違背了能量守恒定律 B．第二類永動機違背了能量轉化的方向性 C．自然界中的能量是守恒的，所以不用節(jié)約能源 D．自然界中的能量盡管是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要節(jié)約能源 解析：第一類永動機違背了能量守恒定律；第二類永動機違背了能量轉化的方向性，故B、D選項正確． 7．(多選)下列關于熵的說法中正確的是(AC) A．熵是熱力學中的一個狀態(tài)量 B．熵是熱力學中的一個過程量 C．熵值越大，無序程度越大 D．熵值越小，無序程度越大 解析：熵值越大，無序程度越大，而熵是狀態(tài)量． 8．關于熱力學定律和分子動理論，下列說法中正確的是(B) A．我們可以利用高科技手段，將流散到周圍環(huán)境中的內能重新收集起來加以利用而不引起其他變化 B．利用淺層海水和深層海水之間的溫度差制造一種熱機，將海水的一部分內能轉化為機械能，這在原理上是可行的 C．在分子力作用范圍內，分子力總是隨分子間距離的增大而減小 D．溫度升高時，物體中每個分子的運動速率都將增大 解析：由熱力學第二定律可知，A錯誤、B正確；由分子間作用力與分子間距的關系可知，C項錯誤；溫度升高時，物體中分子平均動能增大，但并不是每個分子的動能都增大，即并不是每個分子的運動速率都增大，故D項錯誤． 9．(多選)如圖為電冰箱的工作原理示意圖．壓縮機工作時，強迫制冷劑在冰箱內外的管道中不斷循環(huán)．在蒸發(fā)器中制冷劑汽化吸收箱體內的熱量，經過冷凝器時制冷劑液化，放出熱量到箱體外．下列說法正確的是(BC) A．熱量可以自發(fā)地從冰箱內傳到冰箱外 B．電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內的熱量傳到外界，是因為其消耗了電能 C．電冰箱的工作原理不違反熱力學第一定律 D．電冰箱的工作原理違反熱力學第一定律 解析：熱力學第一定律是熱現象中內能與其他形式能的轉化規(guī)律，是能量守恒定律的具體表現，適用于所有的熱現象，故C正確、D錯誤；根據熱力學第二定律，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，必須借助于其他系統(tǒng)做功，A錯誤、B正確，故選B、C. 10．關于空調機，下列說法不正確的是(D) A．制冷空調機工作時，熱量從低溫物體傳到高溫物體 B．制暖空調機工作時，熱量從高溫物體傳到低溫物體 C．冷暖空調機工作時，熱量既可以從低溫物體傳到高溫物體，也可以從高溫物體傳到低溫物體 D．冷暖空調機工作時，熱量只能從低溫物體傳到高溫物體 解析：空調機工作時，熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，因為這里有外界做功．