物理粤教版高二年级选修3-3第三章第4节热力学第二定律教学课件
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物理粤教版高二年级选修3-3第三章第4节热力学第二定律教学设计
热力学第二定律教学设计——选修3-3 第三章第四节【教材分析】一、本节的热力学第二定律，解决热力学过程进行的方向性，是整个热力学知识的理论基础，要使学生了解此定律与热力学第一定律的区别与联系二、对于热力学第二定律，教材先从学生生活中比较熟悉的热传导过程的方向性和机械能和内能转化的方向性入手，以一定的感性认识为基础，再通过逻辑分析，研究与热现象有关的过程的方向性问题。
三、对第二类永动机不可能制成做分析，并区别于第一类永动机四、教材介绍了热力学第二定律的两种表述，要注意说明这两种不同表述的只是表述的角度不同，但物理实质是等效的。
五、本教材为了降低学生理解的难度，也换了一个角度，从微观角度解释热力学第二定律，即无序系性增加，并由此引入并了解熵的概念。
【设计思想】一、从身边的生活现象的实例导入，并借助生动的图片与动画，积极创设情景，尽量使问题简单化，开展讨论与交流，让学生从自己的学习体验和感悟中获得知识。
二、热力学第二定律不象以往的实验定律可以推导和验证，是在大量实验事实的基础上总结出来，内容的表述比较抽象和难以理解，教师要引导学生对关键词的作深刻地理解，要引导学生多运用实例来辅助理解。
三、通过及时的反馈训练检验学生学习效果并设计合理的课后练习【教学目标】一、知识与技能：1.了解热传递过程的方向性，机械能和内能转化的方向性2.知道热力学第二定律的两种不同的表述，以及这两种表述的物理实质。
3.知道什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可能制成。
4.知道热力学第二定律的微观解释5.知道熵是描述物体无序程度的物理量二、过程与方法：1.从大量生活生动实例入手，分析各种热学现象的过程，归纳出现象背后的普遍规律──热力学第二定律2.通过对热力学第二定律两种经典表述的等效，以及从宏观、微观两个角度理解热力学第二定律，学会多角度、多方位考虑问题三、情感、态度与价值观：1.通过学习热力学第二定律，使我们知道自然界一切现象都是由规律可循的，违背自然定律做研究是不可能成功的（热机的效率不会达到100%，第二类永动机不可能做成）2.自然界发生的一切过程中的能量都是守恒的，但不违背能量守恒定律的宏观过程并不都能发生。
高二下学期粤教版选修3-3 第三章第二节 热力学第一定律 课件(17张)
Q 物体吸收的热量
ΔU = W + Q 该式表示的是内能的变化量跟功、热 量的定量关系，在物理学中叫做热力学 第一定律.
二、热力学第一定律中各量的正、
负号及含义
物理量 符号 意义
符 号
意义
W
+
外界对物 体做功
－
物体对外 界做功
Q
+
物体吸收 热量
－
物体放出 热量
ΔU + 内能增加 － 内能减少
练习
类型一 绝热过程中内能变化 类型二 热力学定律的应用
作业课本65页1-3题
由热力学第一定律 ΔU=W总+Q总=0
Q总= - W总
∴ Q1—Q2=W2—W1
小结
一、热力学第一定律 如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过
程，那么物体内能的增加ΔU就等于物体吸收的 热量Q 和外界对物体做的功W 之和。 表达式 ΔU = W + Q
二、热力学第一定律中各量的正、负号及含义 三、应用
第三章热力学基础 第二节热力学第一定律
学习重点：
1、能量守恒定律。
2、从能量转化的观点理解热力学第一定 律，会用ΔU = W + Q 分析和计算有关问 题。
学习难点：
1、如何用能量转化和守恒的观点分析物理 现象；
2、热力学第一定律ΔU = W + Q中各物
理量的意义及正负号的确定。
[问]：改变物体内能的方式有哪些？
答案：BD
5.一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过
一系列变化后又回一开始W2表示气体对外界做的功，Q1表示气
体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则在整个
过程中一定有
（A）
ΔU = W + Q 该式表示的是内能的变化量跟功、热 量的定量关系，在物理学中叫做热力学 第一定律.
二、热力学第一定律中各量的正、
负号及含义
物理量 符号 意义
符 号
意义
W
+
外界对物 体做功
－
物体对外 界做功
Q
+
物体吸收 热量
－
物体放出 热量
ΔU + 内能增加 － 内能减少
练习
类型一 绝热过程中内能变化 类型二 热力学定律的应用
作业课本65页1-3题
由热力学第一定律 ΔU=W总+Q总=0
Q总= - W总
∴ Q1—Q2=W2—W1
小结
一、热力学第一定律 如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过
程，那么物体内能的增加ΔU就等于物体吸收的 热量Q 和外界对物体做的功W 之和。 表达式 ΔU = W + Q
二、热力学第一定律中各量的正、负号及含义 三、应用
第三章热力学基础 第二节热力学第一定律
学习重点：
1、能量守恒定律。
2、从能量转化的观点理解热力学第一定 律，会用ΔU = W + Q 分析和计算有关问 题。
学习难点：
1、如何用能量转化和守恒的观点分析物理 现象；
2、热力学第一定律ΔU = W + Q中各物
理量的意义及正负号的确定。
[问]：改变物体内能的方式有哪些？
答案：BD
5.一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过
一系列变化后又回一开始W2表示气体对外界做的功，Q1表示气
体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则在整个
过程中一定有
（A）
新教材高中物理第3章热力学定律第3节热力学第二定律课件粤教版选择性
第二类永动机不可能制成的原因是违背机械能和内能 转化的方向性．
知识点三 扩散的方向性 1．两种不同的气体可以自发地混合，最后成为一种均匀的混合 气体． 2．一种均匀的混合气体却不会自发地分开成为两种气体． 3．使用物理或化学方法可以把混合气体分开，但这必然 会产生其他影响．
一种均匀混合气体可以在产生其他影响的情况下分开， 但不能自发地分开．
知识点四 热力学第二定律 1．自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性． 2．克劳修斯表述：热பைடு நூலகம்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． 3．开尔文表述：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．
述．
学习目标 通过实验探究宏观过程的方向性，能够尊重客观实 际，提高探究能力和与他人合作的能力 体验第二类永动机不可能制成的原因，体会科学对 生活的指导作用，培养探索科学的能力
自主预习·探新知
知识点一 知识点二 知识点三 知识点四
知识点一 热传导的方向性 1．热传导过程是有方向性 的． 2．热量从高温物体向低温物体的热传导过程是自发进行的. 3．要使热量从低温物体传递给高温物体，则必 须 借助外界的作用．
合作探究·提素养
考点1 考点2
考点 1 热力学第二定律的理解
1．一杯热水放在教室里，热水中的热量会自发地传递给空气．其 中“自发地”的含义是什么？
2．空调和电冰箱工作时，热量从低温物体传递给高温物体．电 冰箱和空调违反热力学第二定律吗？为什么？
[提示] 1．“自发地”是指没有受到任何外界影响或者干扰． 2．不违反；因为这不是自发的过程，这个过程必须有第三者的 介入，即必须开动空调、电冰箱的压缩机消耗电能．
知识点三 扩散的方向性 1．两种不同的气体可以自发地混合，最后成为一种均匀的混合 气体． 2．一种均匀的混合气体却不会自发地分开成为两种气体． 3．使用物理或化学方法可以把混合气体分开，但这必然 会产生其他影响．
一种均匀混合气体可以在产生其他影响的情况下分开， 但不能自发地分开．
知识点四 热力学第二定律 1．自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性． 2．克劳修斯表述：热பைடு நூலகம்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． 3．开尔文表述：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．
述．
学习目标 通过实验探究宏观过程的方向性，能够尊重客观实 际，提高探究能力和与他人合作的能力 体验第二类永动机不可能制成的原因，体会科学对 生活的指导作用，培养探索科学的能力
自主预习·探新知
知识点一 知识点二 知识点三 知识点四
知识点一 热传导的方向性 1．热传导过程是有方向性 的． 2．热量从高温物体向低温物体的热传导过程是自发进行的. 3．要使热量从低温物体传递给高温物体，则必 须 借助外界的作用．
合作探究·提素养
考点1 考点2
考点 1 热力学第二定律的理解
1．一杯热水放在教室里，热水中的热量会自发地传递给空气．其 中“自发地”的含义是什么？
2．空调和电冰箱工作时，热量从低温物体传递给高温物体．电 冰箱和空调违反热力学第二定律吗？为什么？
[提示] 1．“自发地”是指没有受到任何外界影响或者干扰． 2．不违反；因为这不是自发的过程，这个过程必须有第三者的 介入，即必须开动空调、电冰箱的压缩机消耗电能．
高中物理 第三章 热力学基础 第一节 内能 功 热量课件 粤教版选修3-3.pptx
√D.发生热传递的条件是两物体之间存在温度差
解析 15 答案
课堂要点小结 内能 功 热量内能决 内定 能因 的素 变： 化温度、体积、物质的量 改变物体内能的两种方式做 热功 传递二者等效
17
达标检测
18
1.(做功和内能的变化)在给自行车轮胎打气时，会发现胎内气体温度升高， 这是因为 A.胎内气体压强不断增大，而容积不变 B.轮胎从外界吸热 C.外界空气温度本来就高于胎内气体温度
解析 10 答案
针对训练 如图3所示，一定质量的理想气体密封在绝热
(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动
的绝热活塞．今对活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞
缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小．若忽略活塞
与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体
图3
A.温度升高，压强增大，内能减少
B.温度降低，压强增大，内能减少
√B.一定是物体吸收了50 J的热量
C.一定是物体分子动能增加了50 J
√D.物体的分子平均动能可能不变
解析 13 答案
三、内能与相关概念的辨析
例3 关于温度、热量、功和内能，以下说法正确的是 A.同一物体温度高时，含有的热量多 B.物体的内能越大，含有的热量就越多，温度也越高 C.外界对系统做功W，内能必定增加
8
题型探究
9
一、做功和内能的变化
例1 如图2所示，活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸、活塞(连同拉 杆)是绝热的，且不漏气．以E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内 能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中
A.E甲不变，E乙减小 C.E甲增大，E乙不变
图2 B.E甲不变，E乙增大
√D.E甲增大，E乙减小
D.高温物体内能大，低温物体内能小
解析 15 答案
课堂要点小结 内能 功 热量内能决 内定 能因 的素 变： 化温度、体积、物质的量 改变物体内能的两种方式做 热功 传递二者等效
17
达标检测
18
1.(做功和内能的变化)在给自行车轮胎打气时，会发现胎内气体温度升高， 这是因为 A.胎内气体压强不断增大，而容积不变 B.轮胎从外界吸热 C.外界空气温度本来就高于胎内气体温度
解析 10 答案
针对训练 如图3所示，一定质量的理想气体密封在绝热
(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动
的绝热活塞．今对活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞
缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小．若忽略活塞
与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体
图3
A.温度升高，压强增大，内能减少
B.温度降低，压强增大，内能减少
√B.一定是物体吸收了50 J的热量
C.一定是物体分子动能增加了50 J
√D.物体的分子平均动能可能不变
解析 13 答案
三、内能与相关概念的辨析
例3 关于温度、热量、功和内能，以下说法正确的是 A.同一物体温度高时，含有的热量多 B.物体的内能越大，含有的热量就越多，温度也越高 C.外界对系统做功W，内能必定增加
8
题型探究
9
一、做功和内能的变化
例1 如图2所示，活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸、活塞(连同拉 杆)是绝热的，且不漏气．以E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内 能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中
A.E甲不变，E乙减小 C.E甲增大，E乙不变
图2 B.E甲不变，E乙增大
√D.E甲增大，E乙减小
D.高温物体内能大，低温物体内能小
物理：粤教版 选修3-3 3.4 热力学第二定律 (课件)
[例2]第二类永动机不可以制成，是 因为[ ]
A. 违背了能量的守恒定律 B．热量总是从高温物体传递到低温物 体 C．机械能不能全部转变为内能 D．内能不能全部转化为机械能，同时 不引起其他变化
• [解析]第二类永动机设想虽然符合能量 守恒定律，但是违背了能量转化中有 些过程是不可逆的规律。所以不可能 制成，选项D正确。
• [例3]试对热力学第一定律和热力学第二定 律做一简单的评析 • [解析]热力学第一定律和热力学第二定律是 构成热力学知识的理论基础，前者对自然 过程没有任何限制，只指出在任何热力学 过程中能量不会有任何增加或损失，反映 的是物体内能的变化与热量、做功的定量 关系；后者则是解决哪些过程可以自发地 发生，哪些过程必须借助于外界条件才能 进行。
• 1．第二类永动机：人们把想象中能够从单 一热源吸收热量，全部用来做功而不引起 其他变化的热机叫做第二类永动机。 • 2．第二类永动机不可能制成
• 表示机械能和内能的转化过程具有方向 性．尽管机械能可以全部转化为内能，内 能却不能全部转化成机械能，同时不引起 其他变化。
• 3．第一类永动机和第二类永动机
• 2．热传导的过程具有方向性
• 热传导的过程可以向一个方向自发地进行 (热量从高温物体自发地传给低温物体)；但 向相反的方向不会自发地产生(热量不会自 发地从低温物体传给高温物体)，只有借助 外界的帮助才能进行。
（二）机械能与内能转化的方向性
①热机：是一种把内能转化为机械能的装置。 ②原理：燃料燃烧产生热量 Q1（高温热源）
• 它们都不可能制成，第一类永动机的设想 违反了能量守恒定律；第二类永动机的设 想虽不违反能量守恒定律，但违背了跟热 现象相联系的宏观自然过程具有方向性的 规律。
三、热力学第二定律
2018-2019学年高中物理第三章热力学第一定律第四节热力学第二定律课件粤教版选修3_3
(3)热力学第二定律的微观实质： 与热现象有关的自发的宏观过程，总是朝着分子热运动 状态无序性增加的方向进行的。
2．熵 (1)熵的物理意义： 熵是反映系统无序程度的物理量，正如温度反映物体内 分子平均动能大小一样。系统越混乱，无序程度越大，就称 这个系统的熵越大。 (2)热力学系统中熵的变化： 系统自发变化时，总是向着无序程度增加的方向发展， 至少无序程度不会减少。从熵的意义上来说，系统自发变化 时，总是向着熵增加的方向进行，不会使熵减小。
热力学第二定律 1．热力学第二定律的概念 反映自然界过程进行方向和条件的定律。 2．自然过程的方向性 (1)热传导：两个温度不同的物体相互接触时，热量会自 发地从高温物体传给低温物体，而低温物体不可能自发地将 热量传给高温物体，要实现低温物体向高温物体传递热量， 必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化。
热力学第二定律的应用
[例 1] 随着世界经济的快速发展，能源短缺问题日显突
出，近期油价不断攀升，已对各国人民的日常生活造成了各
种影响，如排长队等待加油的情景已经多次在世界各地发生，
能源成为困扰世界经济发展的重大难题之一，下列有关能量
转化的说法中正确的是
()
A．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而
5．热力学第二定律常见的有两种表述，克劳修斯的表述 是按照_热__传__导__的方向性表述的，开尔文的表述是按照_机__械__能_ _与__内__能__转__化__过__程___的方向性表述的，两种表述是 等价 的。
6．从微观看，热力学第二定律表明：与热现象有关的自 发的宏观过程，总是朝着分子热运动状态 无序性 增加的方 向，即熵 增大 的方向进行的。
“不引起其他变化”的含义是使热量从低温物体传递到 高温物体或从单一热源吸收热量全部用来做功，不须通过第 三者的帮助。这里的帮助是指提供能量等方式。
物理粤教版选修3-3 第三章第四节热力学第二定律 课件
第三章
热力学基础
第四节
热力学第二定律
第三章
热力学基础
学习目标 1.了解热现象中宏观自然过程的方向性． 2．理解热力学第二定律的两种不同的表述，以及这两种表述 的物理实质． 3．了解什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可能制 成． 4．了解熵是反映系统无序程度的物理量．
一、热传导的方向性 1．两个温度不同的物体互相接触时，热量会自发地从 高温 低温 _________________ 物体传给_________________ 物体，但不
[想一想] 4.随着科技的不断发展，假如能够使热机没有漏气 没有摩擦也没有机体热量损失，是不是能够使热机效率达
100%?
提示：不能，原因是热机的工作物质吸收的热量不能全部用 来做功，如汽车尾气会带走一部分热量．
对热力学第二定律的理解
1．克劳修斯表述指明热传递等热力学宏观现象的方向性，不
需要借助外界提供能量的帮助，其物理本质是揭示了热传递
D．在一绝热容器内盛有液体，不停地搅动它，使它温度升
和“不引起其他变化”的物理意义．
(单选)根据热力学第二定律，下列说法中不正确的是 ( A ) 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．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
[思路点拨] 热力学第二定律反映了与热现象有关的宏观过程
低温 高温 会自发地从_________________ 物体传给_________________ 方向性 物体．这说明：热传导过程是有_________________ 的． 2．热力学第二定律是一条反映自然界过程进行 方向 条件 _________________ 和_________________ 的规律．
热力学基础
第四节
热力学第二定律
第三章
热力学基础
学习目标 1.了解热现象中宏观自然过程的方向性． 2．理解热力学第二定律的两种不同的表述，以及这两种表述 的物理实质． 3．了解什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可能制 成． 4．了解熵是反映系统无序程度的物理量．
一、热传导的方向性 1．两个温度不同的物体互相接触时，热量会自发地从 高温 低温 _________________ 物体传给_________________ 物体，但不
[想一想] 4.随着科技的不断发展，假如能够使热机没有漏气 没有摩擦也没有机体热量损失，是不是能够使热机效率达
100%?
提示：不能，原因是热机的工作物质吸收的热量不能全部用 来做功，如汽车尾气会带走一部分热量．
对热力学第二定律的理解
1．克劳修斯表述指明热传递等热力学宏观现象的方向性，不
需要借助外界提供能量的帮助，其物理本质是揭示了热传递
D．在一绝热容器内盛有液体，不停地搅动它，使它温度升
和“不引起其他变化”的物理意义．
(单选)根据热力学第二定律，下列说法中不正确的是 ( A ) 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．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
[思路点拨] 热力学第二定律反映了与热现象有关的宏观过程
低温 高温 会自发地从_________________ 物体传给_________________ 方向性 物体．这说明：热传导过程是有_________________ 的． 2．热力学第二定律是一条反映自然界过程进行 方向 条件 _________________ 和_________________ 的规律．
2019_2020学年高中物理第3章热力学基础第4节热力学第二定律课件粤教版选修3_3
二、机械能和内能转化过程的方向性 1．机械能和内能转化过程具有__方__向____性，即机械能全 部转化为内能的过程是可以__自__发____进行的，内能全部转化为 机械能的过程，是不能__自__发____进行的，要将内能全部转化为 机械能，必然会引起其他影响． 2．第二类永动机 (1)定义 从_单__一__热__源____吸热全部用来_做__功____，而不引起其他变化 的热机． (2)第二类永动机不可能制成原因是它违背了__热__力__学__第__二_ 定律．
随着科技的不断发展，假如能够使热机没有漏气没有摩擦 也没有机体热量损失，是不是能够使热机效率达100%?
【答案】不能，原因是热机的工作物质吸收的热量不能全 部用来做功，如汽车尾气会带走一部分热量．
自然过程的方向性
1．可逆过程与不可逆过程 一个系统由某一状态出发，经过某一过程到达另一状态， 如果存在另一过程，它能使系统和外界完全复原，即系统回到 原来的状态，同时消除原来过程对外界的一切影响，则原来的 过程称为可逆过程；如果用任何方法都不能使系统和外界完全 复原，则原来的过程称为不可逆过程．
解析：根据热力学第二定律和实验事实都可以说明，热传 导的过程是有方向性的，热量可以从高温物体自发地传给低温 物体，却不能自发地从低温物体传给高温物体，A选项正确； 如果借助外界的帮助，热量是可以从低温物体传给高温物体 的，但肯定引起其他的变化，比如电冰箱制冷时需要消耗电 能，B选项错误；机械能可以全部转变成内能，而内能却不能 全部转变成机械能，C选项错误．热力学第二定律指出了所有 大量分子参与的宏观过程具有方向性，即涉及热现象的宏观过 程具有方向性，但并不是指所有的物理过程都具有方向性，D 选项错误．
A．温度降低，密度增大 B．温度降低，密度减小 C．温度升高，密度增大 D．温度升高，密度减小
高中物理 第3章 第4节 热力学第二定律课件 粤教版选修3-3
►课堂训练
1．下列哪个过程具有方向性(D)
①热传导过程
②机械能向内能的转化过程
③气体的扩散过程 ④气体向真空中的膨胀
A．①② B．②③
C．①②③ D．①②③④
解析：这四个过程都是与热现象有关的宏观过程，根据热力 学第二定律可知，它们都是不可逆的，具有方向性．
考点二 热力学第二定律的微观实质 熵
固体自发地熔化为液体，固体结晶要比液体整齐有序；液体自 发地蒸发为气体，液体分子的分布比气体分子要集中有序．两 种不同气体相互扩散，由有序变为无序，这些现象都说明了什 么问题？ 提示：自发过程总是向着无序性增加的方向进行．
②定律中几个关键词的理解．
“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．
“不引起其他变化”的含义是使热量从低温物体传递到高温物 体或从单一热源吸收热量全部用来做功，不须通过第三者的帮 助．这里的帮助是指提供能量等方式．
“不可能”既包括从单一热源吸收热量全部用来对外做功、热 量从低温热源传到高温热源，也包括过程产生的其他变化，即 不论用任何手段都不可能消除其他变化．
(3)热力学第二定律的微观实质： 与热现象有关的自发的宏观过程，总是朝着分子热运动状态 无序性增加的方向进行的．
2．熵 (1)熵的物理意义： 熵是反映系统无序程度的物理量，正如温度反映物体内分子 平均动能大小一样．系统越混乱，无序程度越大，就称这个 系统的熵越大．
(2)热力学系统中熵的变化：
系统自发变化时，总是向着无序程度增加的方向发展，至少 无序程度不会减少．从熵的意义上来说，系统自发变化时， 总是向着熵增加的方向进行，不会使熵减小．
②开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做 功，而不引起其他变化．即机械能与内能的转化具有方向性．
粤教版物理选修3-3：第3章-第4节 热力学第二定律
1．热力学第二定律使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程() A．都具有方向性B．只是部分具有方向性C．没有方向性D．无法确定【解析】自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性．【答案】 A2．空调制冷，把热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外，在此过程中()A．既遵守热力学第二定律，又遵守能量守恒定律B．遵守热力学第二定律，而不遵守能量守恒定律C．遵守能量守恒定律，而不遵守热力学第二定律D．既不遵守热力学第二定律，又不遵守能量守恒定律【解析】空调制冷时，把热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外，要消耗电能即引起了其他变化，所以整个过程既遵守热力学第二定律，又遵守能量守恒定律．故正确答案为A.【答案】 A3．关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是() A．第二类永动机违反能量守恒定律B．如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加C．外界对物体做功，则物体的内能一定增加D．做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能量转化或转移的观点来看这两种改变方式是有区别的【解析】第二类永动机违反热力学第二定律，并不是违反能量守恒定律，故A错．根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W知，内能的变化由做功W和热传递Q两个方面共同决定，只知道做功情况或只知道热传递情况无法确定内能的变化情况，故B、C项错误．做功和热传递都可改变物体内能，但做功是不同形式能的转化，而热传递是同种形式能间的转移，这两种方式是有区别的，故D项正确．【答案】 D4．地球上有很多的海水，它的总质量约为1.4×1018吨，如果这些海水的温度降低0.1 ℃，将要放出5.8×1023焦耳的热量，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，但这种机器是不能制成的，其原因是()A．内能不能转化成机械能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【解析】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，故只有C项叙述正确．【答案】 C5．下列过程中，可能发生的是()A．某工作物质从高温热库吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响B．打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发溢进去，恢复原状C．利用其他手段，使低温物体的温度更低，高温物体的温度更高D．将两瓶不同液体自发混合，然后它们又自发地各自分开【解析】根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传递给高温物体，而不引起其他变化，但通过一些物理手段是可以实现的，故C项正确；内能转化为机械能不可能自发地进行，故A项错；气体膨胀具有方向性，故B 项错；扩散现象也有方向性，D项错．【答案】 C。
高中物理 第四节 热力学第二定律课件 新人教版选修33
4．热力学第二定律(dìnglǜ)的上述两种表述是完_全_______等
价的，可以从一种表述推导出另一种表述，对任何一类宏观自 栏
目
然过程_进__行__方__向_的说明，都可以作为热力学第二定律(dìnglǜ)的
链 接
表述．
5．热力学第二定律(dìnglǜ)的每一种表述都揭示了大量分
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．
凝器释放热量Q2.
目 链
接
(3)效率．
由能量守恒定律Q1＝W＋Q2，我们把热机做的功W和它从热源 吸收的热量Q1的比值叫做热机效率，用η表示，即η＝W/Q1.
第二十页，共33页。
(4)热机的组成部分．
①热源：指燃烧燃料而获得能量的部件．
②工作物质：指利用获得的热量来做功的物质，如蒸汽机里的蒸
汽，内燃机里燃烧后的高温气体．
目
次要因素，抽象出一个仅仅工作于一个高温热源和一个低温热源(冷
链 接
源)间的理想热机(卡诺热机)．他把这样一个热机比拟为水轮机：“我
们可以足够确切地把热的动力比之于瀑布……瀑布的动力取决于液
体的高度和液体的量；而热的动力同样取决于所用热质的量以及热质
的“下落高度”，即交换热质的两物体之间的温度差”．
第十章 热力学定律(dìnglǜ) 第四节 热力学第二定律(dìnglǜ)
第一页，共33页。
栏 目 链 接
第二页，共33页。
热力学第二定律的建立
热力学第二定律是在热力学第一定律建立后不久建立起来的，它
的建立与 19 世纪 20 年代卡诺对于热机的研究有着密切的关系．卡诺
高中物理 第三章 第四节 热力学第二定律课件 粤教选修33
•11、凡为教者必期于达到不须教。对人以诚信，人不欺我;对事以诚信，事无不成。 •12、首先是教师品格的陶冶，行为的教育，然后才是专门知识和技能的训练。 •13、在教师手里操着幼年人的命运，便操着民族和人类的命运。2022/1/162022/1/16January 16, 2022 •14、孩子在快乐的时候，他学习任何东西都比较容易。 •15、纪律是集体的面貌，集体的声音，集体的动作，集体的表情，集体的信念。 •16、一个人所受的教育超过了自己的智力，这样的人才有学问。 •17、好奇是儿童的原始本性，感知会使儿童心灵升华，为其为了探究事物藏下本源。2022年1月2022/1/162022/1/162022/1/161/16/2022 •18、人自身有一种力量，用许多方式按照本人意愿控制和影响这种力量，一旦他这样做，就会影响到对他的教育和对他发生作用的环境。 2022/1/162022/1/16
热力学第二定律的理解 [例 2]一种冷暖两用型空调，铭牌标注：输入功率 1 kW，制冷能力 1.2×104 kJ/h，制热能力 1.3×104 kJ/h.这样， 该空调在制热时，每消耗 1 J 电能，将放出 3 J 多热量，是 指标错误还是能量不守恒？ 解析：都不是．空调制冷、制热靠压缩机做功，从室 内(室外)吸收热量放到室外(室内)．在制热时，放出的热量 等于消耗的电能与从室外吸收的热量之和，完全可以大于 电能消耗．这既不违背热力学第一定律，也不违背热力学 第二定律． 答案：见解析
2．开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量，使之完 全变为有用的功而不引起其他变化．
表述中说的其他变化，是指除了单一热源放热和对外 界做功这两者以外的任何其他变化．其实，并非热不能完 全转化为功，而是在不引起其他变化的条件下热不能完全 转化为功．例如：理想气体从单一热源吸热做等温膨胀时． 内能不变，即ΔU＝0，按热力学第一定律，得 Q＝W，即 所吸收热量全部转化为功，但是在这一过程中却引起了其 他变化，即气体的体积膨胀，不能自动地缩回．
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选修3-3第三章第四节
热力学第二定律
复习巩固 违背热力学第一定律的过 不可能 （选填可能或 程 者不可能）发生。 那么不违背热力学第一定 律的过程都一定可以发生吗？
自然界一些变化不可以自发进行！
气体能够自发地向空中 扩散，其相反过程虽不 违背热力学第一定律却 不能自发进行
热量
将一杯热咖啡放 到一个较冷的房 间里，热量必由 热咖啡传入室内 （高温传入低 温），而不可能 反过来（由低温 传入高温）
热量
热传致电线无法自发 产生电
热力学第一定律不能说明自然界过程进行的方向
一.热传导的方向性
高温物体 低温物体 高温物体 低温物体
Q
Q
热量 会自动发生
热量 不会自动发生
热传导的过程具有方向性
问：冰箱内的热量是自动 从冰箱内的低温环境传入 外界的高温环境吗？
电冰箱消耗了电能，对冷 却系统做了功，可以不断 地把热量从冰箱内部的低 温区传给外界环境
等价
2.开尔文表述(1851年)：“不可能从单一热源吸取热 量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。”
四.热力学第二定律的微观实质
微观角度 大量分子 有序运动 无序运动
机械能
分子热运 动较有序
A
内能
Q
B T1 > T2
无序状态
热力学第二定律的微观实质：与热现象有 关的自发的宏观过程，总是朝着分子热运动状 态无序性增加的方向进行
热传导的过程具有方向性
二.机械能与内能转化过程的方向性
水平面运动的汽车刹车后，由于克服 摩擦力做功，会自发停下来 静止的汽车可能靠自行降低温度而加 速启动吗?
自发进行
机械能
内能
不能自发进行
机械能与内能转化过程有方向性
第二类永动机:热机从单一的热源吸收 热全部用来做功,而不引起其他变化
热机效率η=机 械功/热能
装有气体
真空
打开阀门K,气体会自 发膨胀,但要恢复B真 空,要借助抽气机
热力学第二定律
人类分析大量自然现象后,确立热力学第二定律,常见 的两种表述: Q 1.克劳修斯表述(1850年)：热量不 能自动从低温物体传递到高温物体， 或说，不可能把热从低温物体传到 A B 高温物体而不引起其他变化”
T1 > T2
七.课堂针对练习
1.下列哪些物理过程具有方向性：（ A. 热传导过程 B．机械能和内能的转化过程 C．气体的扩散过程 D．气体向真空中膨胀的过程。 ）
ABCD
2.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．在火力发电站中，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，热量不可能从低温物体传递给 高温物体．
BC
3.第二类永动机不可以制成，是因为：（
）
A. 违背了能量的守恒定律 B．热量总是从高温物体传递到低温物体 C．机械能不能全部转变为内能 D．内能不能全部转化为机械能，同时 不引起 其他变化
D
4.什么是第二类永动机?为什么第二类永动机不 可能造成?
课后作业P76
1,2,3,4
六、本节小结
一、热现象的方向性
1.热传导具有方向性 2.机械能与内能转化过程具有方向性 3.第二类永动机不可能制成
二、热力学第二定律
1.克劳修斯表述
等价 2.开尔文表述
三.热力学第二定律的微观实质
与热现象有关的自发宏观过程总朝着分子热运动状态无序 性增加的方向进行
四、熵.描述物体的无序程度，物体内部分子热运动 无序程度越高，物体的熵就越大
内能
第二类永动机
效率100%
机械能
思考:第二类永动机可能制造成功吗?与第 一类永动机有什么区别?
点拨:不可能成功!!!!由于内能全部转化为机械能是不可能 自发进行的,不可能不引起其他变化而效率达到100%
三.热力学第二定律
自然界还有很多实例宏观过程是有方向性的
例:气体扩散现象具有方向性
B
气体的扩散具有方 向性是不可逆的
五. 熵
描述物体无序程度，物体内部的分子热 运动的无序程度越高，物体的熵就越大
B
分子自由膨胀的过程是向大量分子热 运动无序性增加方向进行,气体熵增 加,此过程是可自发的
蜂箱里的蜜蜂
散放到大的空间,显得更无序了
讨论与交流
1、一滴墨水在水中扩散，扩散前后熵增大了还 是减小了？
2.你能用熵的概念来解释气体扩散现象的方向性 吗？请开展小组讨论和交流
热力学第二定律
复习巩固 违背热力学第一定律的过 不可能 （选填可能或 程 者不可能）发生。 那么不违背热力学第一定 律的过程都一定可以发生吗？
自然界一些变化不可以自发进行！
气体能够自发地向空中 扩散，其相反过程虽不 违背热力学第一定律却 不能自发进行
热量
将一杯热咖啡放 到一个较冷的房 间里，热量必由 热咖啡传入室内 （高温传入低 温），而不可能 反过来（由低温 传入高温）
热量
热传致电线无法自发 产生电
热力学第一定律不能说明自然界过程进行的方向
一.热传导的方向性
高温物体 低温物体 高温物体 低温物体
Q
Q
热量 会自动发生
热量 不会自动发生
热传导的过程具有方向性
问：冰箱内的热量是自动 从冰箱内的低温环境传入 外界的高温环境吗？
电冰箱消耗了电能，对冷 却系统做了功，可以不断 地把热量从冰箱内部的低 温区传给外界环境
等价
2.开尔文表述(1851年)：“不可能从单一热源吸取热 量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。”
四.热力学第二定律的微观实质
微观角度 大量分子 有序运动 无序运动
机械能
分子热运 动较有序
A
内能
Q
B T1 > T2
无序状态
热力学第二定律的微观实质：与热现象有 关的自发的宏观过程，总是朝着分子热运动状 态无序性增加的方向进行
热传导的过程具有方向性
二.机械能与内能转化过程的方向性
水平面运动的汽车刹车后，由于克服 摩擦力做功，会自发停下来 静止的汽车可能靠自行降低温度而加 速启动吗?
自发进行
机械能
内能
不能自发进行
机械能与内能转化过程有方向性
第二类永动机:热机从单一的热源吸收 热全部用来做功,而不引起其他变化
热机效率η=机 械功/热能
装有气体
真空
打开阀门K,气体会自 发膨胀,但要恢复B真 空,要借助抽气机
热力学第二定律
人类分析大量自然现象后,确立热力学第二定律,常见 的两种表述: Q 1.克劳修斯表述(1850年)：热量不 能自动从低温物体传递到高温物体， 或说，不可能把热从低温物体传到 A B 高温物体而不引起其他变化”
T1 > T2
七.课堂针对练习
1.下列哪些物理过程具有方向性：（ A. 热传导过程 B．机械能和内能的转化过程 C．气体的扩散过程 D．气体向真空中膨胀的过程。 ）
ABCD
2.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．在火力发电站中，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，热量不可能从低温物体传递给 高温物体．
BC
3.第二类永动机不可以制成，是因为：（
）
A. 违背了能量的守恒定律 B．热量总是从高温物体传递到低温物体 C．机械能不能全部转变为内能 D．内能不能全部转化为机械能，同时 不引起 其他变化
D
4.什么是第二类永动机?为什么第二类永动机不 可能造成?
课后作业P76
1,2,3,4
六、本节小结
一、热现象的方向性
1.热传导具有方向性 2.机械能与内能转化过程具有方向性 3.第二类永动机不可能制成
二、热力学第二定律
1.克劳修斯表述
等价 2.开尔文表述
三.热力学第二定律的微观实质
与热现象有关的自发宏观过程总朝着分子热运动状态无序 性增加的方向进行
四、熵.描述物体的无序程度，物体内部分子热运动 无序程度越高，物体的熵就越大
内能
第二类永动机
效率100%
机械能
思考:第二类永动机可能制造成功吗?与第 一类永动机有什么区别?
点拨:不可能成功!!!!由于内能全部转化为机械能是不可能 自发进行的,不可能不引起其他变化而效率达到100%
三.热力学第二定律
自然界还有很多实例宏观过程是有方向性的
例:气体扩散现象具有方向性
B
气体的扩散具有方 向性是不可逆的
五. 熵
描述物体无序程度，物体内部的分子热 运动的无序程度越高，物体的熵就越大
B
分子自由膨胀的过程是向大量分子热 运动无序性增加方向进行,气体熵增 加,此过程是可自发的
蜂箱里的蜜蜂
散放到大的空间,显得更无序了
讨论与交流
1、一滴墨水在水中扩散，扩散前后熵增大了还 是减小了？
2.你能用熵的概念来解释气体扩散现象的方向性 吗？请开展小组讨论和交流