物理教案(人教版选修3-3)10.4热力学第二定律
2024-2025学年高中物理第十章热力学定律4热力学第二定律教案1新人教版选修3-3
教学资源拓展
1.拓展资源：
-《热力学导论》：提供更深入的的热力学基础知识，帮助学生构建完整的知识体系。
- “热力学第二定律”的科普文章：通过通俗易懂的语言，解释“热力学第二定律”的原理和应用。
-在线实验模拟软件：如“卡诺循环”模拟软件，让学生可视化地观察和理解卡诺定理的应用。
4.行为习惯：学生在学习热力学定律时，需要积极参与课堂讨论、实验操作等，良好的行为习惯有利于提高学习效果。然而，部分学生可能存在上课走神、作业拖延等不良习惯，这会影响他们对热力学定律的理解和掌握。
教学资源准备
1.教材：确保每位学生都有《2024-2025学年高中物理第十章热力学定律4热力学第二定律》的教材或学习资料，以便学生能够跟随教学进度进行学习和复习。
鼓励学生分享学习“热力学第二定律”的心得和体会，增进师生之间的情感交流。
（六）课堂小结（预计用时：2分钟）
简要回顾本节课学习的“热力学第二定律”内容，强调“热力学第二定律”重点和难点。
肯定学生的表现，鼓励他们继续努力。
布置作业：
根据本节课学习的“热力学第二定律”内容，布置适量的课后作业，巩固学习效果。
错题订正：
针对学生在随堂练习中出现的“热力学第二定律”错误，进行及时订正和讲解。
引导学生分析错误原因，避免类似错误再次发生。
（五）拓展延伸（预计用时：3分钟）
知识拓展：
介绍与“热力学第二定律”内容相关的拓展知识，拓宽学生的知识视野。
引导学生关注学科前沿动态，培养学生的创新意识和探索精神。
情感升华：
结合“热力学第二定律”内容，引导学生思考学科与生活的联系，培养学生的社会责任感。
-学术研究报告：提供最新的热力学研究成果，让学生了解该领域的最新动态。
物理选修3-3学案：第十章4热力学第二定律5热力学第二定律的微观解释含解析
4热力学第二定律5热力学第二定律的微观解释1．热传导的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进行(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。
①“自发地”过程就是在不受外来干扰的条件下进行的自然过程。
②热量可以自发地从高温物体传向低温物体，却不能自发地从低温物体传向高温物体。
③要将热量从低温物体传向高温物体，必须有“外界的影响或帮助"，就是要由外界对其做功才能完成。
电冰箱、空调就是例子。
【例1】两个温度不同的物体接触时，热量会自发地从高温物体传向低温物体,直到两者温度相等；一个温度处处相等的物体,不可能自发地变得一部分温度高、另一部分温度低。
怎样从分子热运动的角度解释热传递的方向性？解析：两个物体温度不同，分子热运动的平均动能不同，一个物体分子平均动能大，另一个物体分子平均动能小，总体来看,分子热运动的分布较为有序，能量适当集中，而热量由高温物体传到低温物体的过程中，能量变得分散和退降，分子热运动的分布较为无序。
由于一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。
所以热传递是由高温物体传向低温物体的，即热传递具有方向性.答案：见解析点技巧：热现象的方向性自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。
无论是有生命的或是无生命的，所有的宏观自发过程都具有单向性，都有一定的方向性，都是不可逆过程。
如河水向下流，重物向下落，山岳被侵蚀，人的一生从婴儿到老年到死亡等.2．第二类永动机(1)定义：只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的热机。
(2)第二类永动机不可能制成,因为尽管机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化成机械能而不引起其他变化.释疑点:第一类永动机和第二类永动机的比较它们都不可能制成，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.【例2】我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体,靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来,其原因是(）A．违反了能量守恒定律B．在任何条件下内能不可能转化成机械能，只有机械能才能转化成内能C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D．以上说法均不正确解析:机械能和内能的相互转化必须通过做功来实现。
高中物理 10.4热力学第二定律教案 新人教版选修3-3
第四节热力学第二定律教学目标：（一）知识与技能1、了解热传递过程的方向性。
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。
（二）过程与方法1、热力学第二定律的表述方式与其他物理定律的表述方式有一个显著不同，它是用否定语句表述的。
2、热力学第二定律的表述不只一种，对任何一类宏观自然过程进行方向的说明，都可以作为热力学第二定律的表述，学习本节时注意这一方法。
（三）情感、态度与价值观1、通过学习热力学第二定律，可以使学生明白热机的效率不会达到100%，我们只能想办法尽量提高热机的效率，但不能渴求达到100%。
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是都能发生。
教学重点：热力学第二定律两种常见的表述。
教学难点：1、热力学第二定律的开尔文表述。
2、自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。
教学方法：实验法、讲述法、讨论法教学用具：多媒体课件，电冰箱模型，一盆凉水，一个酒精灯和一个铁块，铁钳。
教学过程：（一）引入新课我们在初中学过，当物体温度升高时，就要吸收热量；当物体温度降低时，就要放出热量。
而且热量公式Q = cm△t，这里有一个有趣的问题：地球上有大量的海水,它的总质量约为1.4×1018 t , 如果这些海水的温度降低0.1o C,将要放出多少焦耳的热量?海水的比热容为C=4.2×103J/(kg·℃)。
下面请大家计算一下。
学生计算：Q = 4.2×103×1.4×1018×103×0.1 J = 5.8×1023J这相当于1800万个功率为100万千瓦的核电站一年的发电量。
为什么人们不去研究这“新能源”呢？原来，这样做是不可能的，这涉及物理学的一个基本定律，这就是本节要讨论的热力学第二定律。
高中物理10.4热力学第二定律教案新人教版选修3_3
第4节热力学第二定律一、教材分析本节介绍热力学第二定律，该定律与热力学第一定律是构成热力学知识的理论基础，热力学第一定律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，热力学第二定律解决哪些过程可以发生，教学时要注意讲清二者的关系。
二、教学目标知识和技能: 1、能判断涉及热现象的宏观过程是具有方向性的；2、知道并理解热力学第二定律的两种经典表述；3、形成关于宏观热现象都具有不可逆性的概念；4、认识到热力学第一定律与热力学第二定律具有同样重要的意义。
过程和方法分析: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。
情感、态度和价值观: 1、体会科学发现的曲折性和必然性；2、体会热力学第二定律对于人类实践的指导意义。
三、教学重难点重点：热力学第二定律内容的理解。
难点：热力学第二定律的两种表述的理解。
四、学情分析学生已经掌握了热力学第一定律，能够说出一些热现象的方向性，如热传递从高温到低温，本节要求学生更加深入的理解热现象的方向性，从现象到本质，具有一定难度。
五、教学方法思考、讨论、总结发言，多媒体。
六、课前准备预习学案阅读课本七、课时安排 1课时八、教学过程预习内容： 1、复习提问①热力学第一定律的内容是什么？②第一类永动机为什么没有制成？③能量守恒定律是怎样表述的？2、可逆与不可逆过程（1）.热传导的方向性热传导的过程可以自发地由物体向物体进行，但相反方向却不能自发地进行，即热传导具有方向性，是一个不可逆过程。
(2).说明：①“自发地”过程就是在不受外来干扰的条件下进行的自然过程。
②热量可以从高温物体传向低温物体，热量却不能自发地从物体传向物体。
③要将热量从低温物体传向高温物体，必须有“外界的影响或帮助”，就是要由外界对其做功才能完成。
电冰箱、空调就是例子。
3.热力学第二定律的两种表述①.克劳修斯表述：；②.开尔文表述：。
4.热机热机是把内能转化为机械能的装置。
【物理】10.4《热力学第二定律》学案导学(新人教版选修3-3)
第4节热力学第二定律目标导航1.了解热传导过程的方向性。
2.了解热力学第二定律的两种不同表述，以及这两种表述的物理实质。
3.了解什么是第二类永动机。
4.理解第二类永动机不可能制成。
诱思导学1.可逆与不可逆过程（1）.热传导的方向性热传导的过程可以自发地由高温物体向低温物体进行，但相反方向却不能自发地进行，即热传导具有方向性，是一个不可逆过程。
热量Q能自发传给低温物体高温物体热量Q不能自发传给(2).说明：①“自发地”过程就是在不受外来干扰的条件下进行的自然过程。
②热量可以自发地从高温物体传向低温物体，热量却不能自发地从低温物体传向高温物体。
③要将热量从低温物体传向高温物体，必须有“外界的影响或帮助”，就是要由外界对其做功才能完成。
电冰箱、空调就是例子。
2.热力学第二定律的两种表述①.克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。
②.开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。
3.热机热机是把内能转化为机械能的装置。
其原理是热机从热源吸收热量Q1，推动活塞做功W，然后向冷凝器释放热量Q2。
由能量守恒定律可得：Q1=W+Q2我们把热机做的功和它从热源吸收的热量的比值叫做热机效率，用η表示，即η=W Q4.第二类永动机①.设想：只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的热机。
②.第二类永动机不可能制成，表示尽管机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化成机械能而不引起其他变化；机械能和内能的转化过程具有方向性。
典例探究例1 下列所述过程是可逆的，还是不可逆的？A.气缸与活塞的组合内装有气体，当活塞上没有外加压力，活塞与气缸间没有摩擦，气体缓慢地膨胀时；B.上述装置，当活塞上没有外加压力，活塞与气缸上摩擦很大，使气体缓慢地膨胀时；C.上述装置，没有摩擦，但调整外加压力，使气体能缓慢地膨胀时；D.在一绝热容器内盛有液体，不停地搅动它，使它温度升高；E.在一传热容器内盛有液体，容器放在一恒温的大水池内，液体不停地搅动，可保持温度不变；F.在一绝热容器内，不同温度的液体进行混合；G.在一绝热容器内，不同温度的氦气进行混合；解析：A.发生自由膨胀，则是不可逆的；B.有摩擦发生，也是不可逆的；C.是准静态无摩擦的膨胀，则为可逆过程。
2020-2021物理3-3教师用书：第10章 4热力学第二定律
2020-2021学年人教版物理选修3-3教师用书：第10章4热力学第二定律4 热力学第二定律［学习目标] 1.知道热传递、扩散现象、机械能与内能的转化等都具有方向性．具有方向性的过程是不可逆的．(重点)2.理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可能制成．（难点、重点)3.学会用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移及方向性问题．(重点)4。
学会运用热力学第二定律解决一些实际问题．(难点)一、热力学第二定律的一种表述1．热传导的方向性(1)热量可以自发地由高温物体传给低温物体．（2）热量不能自发地由低温物体传给高温物体．（3)热传导过程是有方向性的．2．热力学第二定律的克劳修斯表述热量不能自发地从低温物体传到高温物体．即热传导的过程具有方向性．二、热力学第二定律的另一种表述1．热机（1）热机工作的两个阶段：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内能．第二个阶段是工作物质对外做功,把自己的内能变成机械能．(2）热机的效率:热机输出的机械功W与燃料产生的热量Q的比值．用公式表示：η＝错误!。
2．开尔文表达不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．（该表述阐述了机械能与内能转化的方向性）3．热力学第二定律的其他描述（1）一切宏观自然过程的进行都具有方向性．（2）气体向真空的自由膨胀是不可逆的．(3)第二类永动机是不可能制成的．4．第二类永动机(1)定义：只从单一热库吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化的热机．（2）第二类永动机不可能制成的原因：虽然第二类永动机不违背能量守恒定律，但大量的事实证明，在任何情况下，热机都不可能只有一个热库,热机要不断地把吸收的热量变为有用的功，就不可避免地将一部分热量传给低温热库．1．思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”）（1)热传导的过程是具有方向性的．（√)(2)热量不能由低温物体传给高温物体．（×）(3）第二类永动机违背了热力学第二定律．（√)(4）科技发达后，热机的效率可以达到100%; (×）(5)机械能可以全部转化为内能，而内能不能自发地全部转化为机械能．（√）2．（多选）关于热传导的方向性．下列说法正确的是()A．热量能自发地由高温物体传给低温物体B．热量能自发地由低温物体传给高温物体C．在一定条件下，热量也可以从低温物体传给高温物体D．热量一定不可能从低温物体传给高温物体E．热量既可以从高温物体传递到低温物体，也可以从低温物体传递到高温物体ACE［在有外力做功的情况下，热量可以从低温物体传递给高温物体；而在自发的条件下，热量只能从高温物体传给低温物体，故A、C、E选项正确．]3．（多选）根据热力学第二定律，下列说法中正确的是(）A．不可能从单一热源吸热并把它全部用来做功，而不引起其他变化B．没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机是可以实现的C．制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气而不引起其他变化D．在火力发电中，燃气的内能不可能全部变成电能E．空调机在制冷过程中,从室内吸收的热量少于向室外放出的热量ADE［热力学第二定律揭示了与热现象有关的物理过程的方向性，A对；机械能和内能的转化过程具有方向性，机械能可以全部转化为内能，而内能要全部转化为机械能必须有外界的帮助，故B错；冰箱向外传递热量时消耗了电能，故C错;火力发电时，能量转化的过程为内能→机械能→电能，因为内能向机械能转化过程中会对外放出热量，故燃气的内能必然不会全部变为电能,故D对;不可能从单一热源吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响，即第二类永动机不存在，故E正确．]热力学第二定律1在热力学第二定律的表述中，正确地理解“自发地"“不产生其他影响”的确切含义是理解热力学第二定律的关键所在．（1）“自发地”过程就是不受外来干扰进行的自然过程，如重物下落、植物的开花结果等都是自然界客观存在的一些过程,它不受外界干扰．在热传递过程中，热量可以自发地从高温物体传向低温物体，却不能自发地从低温物体传向高温物体．要将热量从低温物体传向高温物体，必须有“对外界的影响或有外界的帮助",就是要有外界对其做功才能完成．电冰箱就是一例，它是靠电流做功的帮助把热量从低温处“搬"到高温处的．（2)“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每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，进而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．对热力学第二定律的两种表述等价性的证明两种表述是等价的，即一个说法是正确的，另一个说法也必然是正确的;如一个说法是错误的,另一个说法必然是不成立的．【例1】对热力学第二定律的理解，下列说法正确的是（) A．热量不能由低温物体传递到高温物体B．外界对物体做功，物体的内能必定增加C．第二类永动机不可能制成,是因为违反了能量守恒定律D．不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化D［根据热力学第二定律，热量不能自发地由低温物体传递到高温物体，但在一定条件下，热量可以由低温物体传递到高温物体，例如电冰箱的工作过程，故选项A错误；根据热力学第一定律,物体内能的变化取决于吸收或放出的热量和做功的正负两个因素，所以选项B错误；第二类永动机不违反能量守恒定律,而违反了热力学第二定律,选项C错误;选项D是热力学第二定律的表述形式之一，是正确的．]理解热力学第二定律的实质，即自然界中进行的所有涉及热现象的宏观过程都具有方向性．理解的关键在于“自发"和“不引起其他变化"．1．(多选）根据热力学第二定律,下列说法正确的是(）A．热机中燃气的内能不可能全部变成机械能B．电能不可能全部转变成内能C．在火力发电机中,燃气的内能不可能全部转变成电能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E．第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律ACD［凡是与热现象有关的宏观热现象都具有方向性．无论采用任何设备和手段进行能量转化，热机的效率不可能达到100％，故热机中燃气的内能不能全部转化为机械能”，故A正确；火力发电机发电时，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对外放出热量,故燃气的内能必然不能全部变为电能，C正确；热量从低温物体传递到高温物体不能自发进行，必须借助外界的帮助，结果会带来其他影响，这正是热力学第二定律第一种（克氏)表述的主要思想，故D正确；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．故B 错误;第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律，故E错误．]第二类永动机1(1)热机：热机是把内能转化成机械能的一种装置．如蒸汽机把水蒸气的内能转化为机械能；内燃机是把燃烧后的高温高压气体的内能转化为机械能．（2)热机的工作原理工作物质从热库吸收热量Q1，推动活塞做功W,然后排出废气,同时把热量Q2散发到冷凝器或大气中．根据能量守恒有Q1＝W＋Q2.(3)热机的效率把热机做的功W与它从热库中吸收的热量Q1的比值叫作热机的效率，用η表示，有η＝错误!。
高二物理人教版选修3-3 10.4热力学第二定律教案
热力学第二定律重/难点重点：热力学第二定律及所反映出的热现象的宏观过程的方向性。
难点：热力学第二定律中所描述的"不发生其他变化"。
重/难点分析重点分析：不可能使热量从低温物体传递到高温物体而不产生其他变化。
不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其他变化。
难点分析：不产生其他变化是指没有其他物理过程参与。
能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有的方向性。
说明能量耗散不是能量损失，只是可便于利用的能量减少了。
突破策略一、引入新课教师说明：在能量守恒定律中，存在着能量的"转移"和"转化"，具体到热力学第二定律，内能和内能之间存在着"转移"以及内能和机械能之间也存在着"转化"的过程，引入课题：热力学第二定律。
二、新课教学（一）内能的转移内能转移实质就是热传递。
举例：1 冰箱中的冰激凌在停电时的融化过程，引导学生分析融化的原因。
（热量可以从高温物体传递给低温物体）2 冰箱里的冰激凌在冰箱正常工作时并没有融化。
进一步引导学生思考热量只能从高温物体传递给低温物体这种说法是否妥当。
如果不妥当应该怎样说。
从而得出所谓的热量从高温物体向低温物体传递是一个自发的过程，热量从低温物体向高温物体转移需要其他的物理过程参与。
（以模拟动画说明内能转移过程的方向性）得出热力学第二定律克劳修斯表述：不可能使热量从低温物体传递到高温物体而不产生其他变化。
内能转移过程的方向性。
说明: 不产生其他变化是指没有其他物理过程参与。
例1. “热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体”这一说法是否正确?为什么?解析：这一说法是不正确的。
热力学第二定律只是说热量不能自发地从低温物体传向高温物体，略去了“自发地”，通过外力做功是可以把热量从低温物体提取到高温物体的，例如电冰箱的致冷就是这一情况。
显然这已引起了其他的变化。
《热力学第二定律》教学设计
《热力学第二定律》教学设计人民教育出版社《高中新课标物理教材》选修三【设计思想】1.从实际问题导入，从简单的实验开始，尽可能引导学生联系自己熟悉的，身边的生活现象的实例，在教学内容上使物理贴近学生生活、联系社会实际，体现《标准》倡导的“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念。
2.积极创设情景，开展师生、生生间的对话交流，开展小组合作讨论学习，使教学过程能够确立学生在教学活动中的中心地位，让学生从自己的学习体验和感悟中获得知识，向学生学习活动要效益，体现以学生为中心的原则。
3.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。
4.夯实知识基础，灵活运用技能是三维教学目标中第一要素，本节课除了使用教材中“问题与练习”外，还设计了一些练习题，在教学过程中结合学生的学习状况灵活使用，帮助学生更好理解定律。
【教材分析】《热力学第二定律》是人民教育出版社《高中新课标物理教材》选修3第三章《热力学定律》的第四节。
本节介绍热力学第二定律，该定律与热力学第一定律是构成热力学知识的理论基础，热力学第一定律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，热力学第二定律解决哪些过程可以发生，要注意讲清二者的关系。
对于热力学第二定律，教材先从学生比较熟悉的热传导过程的方向性入手，研究与分子热运动有关的过程的方向性问题，以期引起学生思维的深化，也作为学习热力学第二定律的基础。
教材介绍了热力学第二定律的两种表述：一种是按照热传导过程的方向性表示，另一种是按照机械能与内能转化过程的方向性表述，这两种表述都表明：自然界中一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的，授课时，要注意说明这两种不同表述的内在联系，讲清这两种表述的物理实质。
第二类永动机是指设想中的效率达到100%的热机，由于在自然界中把热转化为功时，不可避免地把一部分热传递给低温的环境，所以第二类永动机不可能制成。
10.4热力学第二定律教案新人教版选修3-32
10.4、热力学第二定律教学目标①、了解热力学第二定律的发展简史，②、了解什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可以制成。
③、了解热传导的方向性，④、了解热力学第二定律的两种表述方法，以及这两种表述的物理实质，⑤、了解什么是能量耗散教学重点热力学第二定律及所反映出的热现象的宏观过程的方向性。
教学难点热力学第二定律中所描述的 "不发生其他变化"教学方法多媒体辅助教学，分析讨论讲解相结合教学器材多媒体演示系统、自制电脑教学软件教学过程引入新课复习提问①热力学第一定律的内容是什么？②第一类永动机为什么没有制成？③能量守恒定律是怎样表述的？引入新课在能量守恒定律中，存在着能量的 "转移"和 "转化"，具体到热力学第二定律，内能和内能之间存在着"转移"以及内能和机械能之间也存在着"转化"的过程，引入课题：热力学第二定律。
新课教学一、内能的转移内能转移实质就是热传递。
举例：1 冰箱中的冰激凌在停电时的融化过程，引导学生分析融化的原因。
（热量可以从高温物体传递给低温物体）2 冰箱里的冰激凌在冰箱正常工作时并没有融化。
进一步思考热量只能从高温物体传递给低温物体这种说法是否妥当。
如果不妥当应该怎样说。
从而得出所谓的热量从高温物体向低温物体传递是一个自发的过程，热量从低温物体向高温物体转移需要其他的物理过程参与。
（以模拟动画说明内能转移过程的方向性）得出热力学第二定律克劳修斯表述：不可能使热量从低温物体传递到高温物体而不产生其他变化。
（内能转移过程的方向性）说明: 不产生其他变化是指没有其他物理过程参与二、内能和机械能之间的转化瓦特蒸汽机的发明说明人们开始了热机理论的研究，（"热机"就是一种把内能转化为机械能的机械）1824年，卡诺在《论火的动力》中指出 "凡是有温度差的地方就能够发生动力"1834年，克拉珀龙把卡诺这一思想几何化为"卡诺循环"热机从高温热源吸收热量Q，其中一部分对外做功W，另一部分被释放给低温热源，根据能量守恒定律Q1 = Q2 + Wη=W/ Q1 = (Q1- Q2) /Q1 =1 - Q2/ Q1可以知道Q2 越少，η越高于是人们就考虑能否让Q2不存在，这样就可以产生一个η=100％的热机，就可以产生另一种永动机，可以看到这种机械并不违反能量守恒定律，这一类永动机叫第二类永动机。
人教版高中物理10.4《热力学第二定律》教案(新人教版选修3-3)(2篇)
10.4 热力学第二定律【教学目的】1、了解某些热学过程的方向性2、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3、了解热力学第二定律的两种表述，理解热力学第二定律的物理实质4、知道什么是能量耗散5、知道什么是热力学第三定律【教学重点】1、热力学第二定律的实质，定律的两种不同表述2、知道什么是第二类永动机，以及它不能制成的原因【教学难点】热力学第二定律的物理实质【教具】扩散装置【教学过程】○、引入学生答问：1、热力学第一定律的形式若何，符号法则怎样？2、什么是第一类永动机？热力学第一定律和能量守恒定律具有相同的实质，表征的是能量转移或转化过程中总量不变。
既然能量只是在不停地转移或转化，而不会消失，我们为什么还在面临能源危机，还在不停地呼吁节约能源呢？我们今天来探讨一下这个问题——一、某些热学过程的方向性人们认识问题，总是先有素材，再有思索，然后才有理论的总结与上升。
我们先看这样的事实：根据初中学过的物理常识，我们知道热传导会在两个有温差的物体间产生，会自发的从高温物体传至低温物体，那么，热传导会不会从低温物体传至高温物体呢？不会。
我们把这种现象称之为——热传导的方向性在看另一个事实：表述教材P85图11-12的物理情形…（人们也做过理论上的预测：扩散既然是分子无规则运动引起，那么，原来A容器中的气体分子恰好全部回到A容器是可能的，只是这种几率非常非常小，以至于在现实中还从来没有发生过）这说明——扩散现象有方向性事实三：有初速度的物体，在水平面上运动，总要停下来，因为摩擦生热，机械能转化成了内能；但是，由于内能的增量一部分转移到物体和地面，另一部分转移到了空中（通常称之为耗散），我们要把这部分内能收集起来，然后通过某种机器或装置让它转化成物体重新运动的机械能，这可能吗？答案必然是否定的。
甚至人们还尝试过，即便能够把这部分内能完全收集（不散失），要使它完全转化成机械能，也是绝对不可能的。
所以，我们说，涉及到热现象的——能量转化有方向性怎样表征这种热学过程的方向性呢？——二、热力学第二定律在介绍热力学第二定律之前，先介绍相关概念——热机：将内能转化成机械能的装置。
高中物理《热力学第二定律》教案4 新人教版选修3-3
课题：§9.7 热力学第二定律教学目的：1、了解某些热学过程的方向性2、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3、了解热力学第二定律的两种表述，理解热力学第二定律的物理实质4、知道什么是能量耗散教学重点：热力学第二定律的实质，定律的两种不同表述教学难点：热力学第二定律的物理实质教学过程：热力学第一定律和能量守恒定律具有相同的实质，表征的是能量转移或转化过程中总量不变。
既然能量只是在不停地转移或转化，而不会消失，我们为什么还在面临能源危机，还在不停地呼吁节约能源呢？我们今天来探讨一下这个问题——一、某些热学过程的方向性根据初中学过的物理常识，我们知道热传导会在两个有温差的物体间产生，会自发的从高温物体传至低温物体，那么，热传导会不会从低温物体传至高温物体呢？不会。
我们把这种现象称之为—— ⒈热传导的方向性在看另一个事实：扩散既然是分子无规则运动引起，那么，原来A 容器中的气体分子扩散到B 容器后，在自发的分离回到初始状态在现实中还从来没有发生过，这是不可能的，这说明—— ⒉扩散现象有方向性事实三：有初速度的物体，在水平面上运动，总要停下来，因为摩擦生热，机械能转化成了内能；但是，由于内能的增量一部分转移到物体和地面，另一部分转移到了空中（通常称之为耗散），我们要把这部分内能收集起来，然后通过某种机器或装置让它转化成物体重新运动的机械能，这可能吗？答案必然是否定的。
甚至人们还尝试过，即便能够把这部分内能完全收集（不散失），要使它完全转化成机械能，也是绝对不可能的。
所以，我们说，涉及到热现象的——⒊能量转化有方向性怎样表征这种热学过程的方向性呢？——二、热力学第二定律在介绍热力学第二定律之前，先介绍相关概念——热机：将内能转化成机械能的装置。
它们的主要工作原理都是利用高温高压的气体或蒸汽膨胀做功。
如蒸汽机、汽轮机、燃气轮机、内燃机和喷气发动机等。
内能的来源有燃料燃烧所放出的内能、地热以及原子能（转化）、太阳能（转化）等。
高中物理人教版选修3-3教案《热力学第二定律的微观解释》
热力学第二定律的微观解说目标导航1. 认识有序和无序，宏观态和微观态的看法。
2. 认识热力学第二定律的微观意义。
3. 认识熵的看法，知道熵是反应系统无序程度的物理量。
4. 知道跟着条件的变化，熵是变化的。
诱思导学1. 有序和无序有序：只需确立了某种规则，切合这个规则的就叫做有序。
无序：不切合某种确立规则的称为无序。
无序意味着各处都相同，均匀、没有差异，有序则相反。
有序和无序是相对的。
2. 宏观态和微观态宏观态：切合某种规定、规则的状态，叫做热力学系统的宏观态。
微观态：在宏观状态下，切合此外的规定、规则的状态叫做这个宏观态的微观态。
系统的宏观态所对应的微观态的多少表现为宏观态无序程度的大小。
假如一个“宏观态”对应的“微观态”比许多，就说这个“宏观态”是比较无序的，同时也决定了宏观过程的方向性——从有序到无序。
3. 热力学第二定律的微观意义全部自然过程老是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。
4. 熵和系统内能相同都是一个状态函数，仅由系统的状态决定。
从分子运动论的看法来看，熵是分子热运动无序 ( 杂乱 ) 程度的定量量度。
一个系统的熵是跟着系统状态的变化而变化的。
在自然过程中，系统的熵是增添的。
在绝热过程或孤立系统中，熵是增添的，叫做熵增添原理。
关于其余状况，系统的熵可能增添，也可能减小。
从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律：一个孤立系统老是从熵小的状态向熵大 的状态发展，而熵值较大代表着较为无序，因此自觉的宏观过程老是向无序程度更大的方向 发展。
典例研究例 1 一个物体在粗拙的平面上滑动，最后停止。
系统的熵如何变化？分析：因为物体因为遇到摩擦力而停止运动，其动能变为系统的内能，增添了系统分子无规则运动的程度，使得无规则运动增强，也就是系统的无序程度增添了，因此系统的熵增添。
友谊提示：此题考察的是对熵增添原理的理解和应用。
课后问题与练习点击：1. 分析：①全部是甜的，对应的微观态1 个，宏观态出现的概率是 1/32 ；②全部是咸的，对应的 微观态 1 个，宏观态出现的概率是1/32 ；③ 1 甜 4 咸，对应的微观态 5 个，宏观态出现的概 率是 5/32 ；④ 4 甜 1 咸，对应的微观态5 个，宏观态出现的概率是 5/32 ；⑤ 2 甜 3 咸，对应 的微观态 10 个，宏观态出现的概率是10/32 ；⑥ 3 甜 2 咸，对应的微观态10 个，宏观态出现的概率是 10/32 ； 1 1 1 1p 2 2 82. 分析： (1) 概率2p1 ( 1 24 ) 1 (2) 概率2 2 A 4 48A 33 1 p120 (3) 概率A 66(4) 无序性增大了3. 略基础训练1. 必定质量的气体被压缩，进而放出热量，其熵如何变化？2. 保持体积不变，将一个系统冷却，熵如何变化？ 多维链接1. 熵与熵增添原理“熵”是什么？“熵”是德国物理学家克劳修斯在 1850 年创建的一个术语，他用熵来表示任何一种能量在空间散布的均匀程度。
2019-2020年高中物理 10.4《热力学第二定律》教案 新人教版选修3-32
2019-2020年高中物理 10.4《热力学第二定律》教案新人教版选修3-32教学目标①、了解热力学第二定律的发展简史，②、了解什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可以制成。
③、了解热传导的方向性，④、了解热力学第二定律的两种表述方法，以及这两种表述的物理实质，⑤、了解什么是能量耗散教学重点热力学第二定律及所反映出的热现象的宏观过程的方向性。
教学难点热力学第二定律中所描述的 "不发生其他变化"教学方法多媒体辅助教学，分析讨论讲解相结合教学器材多媒体演示系统、自制电脑教学软件教学过程引入新课复习提问①热力学第一定律的内容是什么？②第一类永动机为什么没有制成？③能量守恒定律是怎样表述的？引入新课在能量守恒定律中，存在着能量的 "转移"和 "转化"，具体到热力学第二定律，内能和内能之间存在着"转移"以及内能和机械能之间也存在着"转化"的过程，引入课题：热力学第二定律。
新课教学一、内能的转移内能转移实质就是热传递。
举例：1 冰箱中的冰激凌在停电时的融化过程，引导学生分析融化的原因。
（热量可以从高温物体传递给低温物体）2 冰箱里的冰激凌在冰箱正常工作时并没有融化。
进一步思考热量只能从高温物体传递给低温物体这种说法是否妥当。
如果不妥当应该怎样说。
从而得出所谓的热量从高温物体向低温物体传递是一个自发的过程，热量从低温物体向高温物体转移需要其他的物理过程参与。
（以模拟动画说明内能转移过程的方向性）得出热力学第二定律克劳修斯表述：不可能使热量从低温物体传递到高温物体而不产生其他变化。
（内能转移过程的方向性）说明: 不产生其他变化是指没有其他物理过程参与二、内能和机械能之间的转化瓦特蒸汽机的发明说明人们开始了热机理论的研究，（"热机"就是一种把内能转化为机械能的机械）1824年，卡诺在《论火的动力》中指出 "凡是有温度差的地方就能够发生动力"1834年，克拉珀龙把卡诺这一思想几何化为"卡诺循环"热机从高温热源吸收热量Q，其中一部分对外做功W，另一部分被释放给低温热源，根据能量守恒定律Q1 = Q2 + Wη=W/ Q1 = (Q1- Q2) /Q1 =1 - Q2/ Q1可以知道Q2 越少，η越高于是人们就考虑能否让Q2不存在，这样就可以产生一个η=100％的热机，就可以产生另一种永动机，可以看到这种机械并不违反能量守恒定律，这一类永动机叫第二类永动机。
高中物理第10章热力学定律4热力学第二定律教案4新人教版选修3
热力学第二定律【教学目标】一、知识和技能1、能判断涉及热现象的宏观过程是具有方向性的；2、知道并理解热力学第二定律的两种经典表述；3、形成关于宏观热现象都具有不可逆性的概念；4、认识到热力学第一定律与热力学第二定律具有同样重要的意义。
二、过程和方法：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。
三、情感、态度和价值观1、体会科学发现的曲折性和必然性；2、体会热力学第二定律对于人类实践的指导意义。
【教学重点和难点】重点：热力学第二定律内容的理解。
难点：热力学第二定律的两种表述的理解。
【教学用具】多媒体课件、烧杯、钢笔、冰淇淋【教学过程】一、课程引入1、播放录像《电冰箱》，问：电冰箱的作用是什么？答：把热量从冷藏室转移到冰箱外。
那么，在一个封闭的房间里，把正在工作的电冰箱门打开，请问：室内温度有变化吗？升高？不变？降低？想预测这个结论而且能解释它，这就涉及到我们今天学习的内容——热力学第二定律。
2、复习能的转化和守恒定律, 指出第一类永动机不能制成的原因是因为它违反能量守恒定律。
然后提出问题：凡是违反能量守恒定律的过程都是不可能实现的。
那么反过来, 是不是遵守能量守恒定律的过程就可以实现呢? 如果都能实现的话, 就可以实现下面一个例子(课本上P83-84 的例子) 。
×1018℃, 由公式Q=cm△×1023J。
这个能量相当于地球上1800万个功率为100万千瓦的核电站一年的发电量, 如果我们拿来利用的话, 我们的能源问题不就可以解决了吗? 为什么我们人类不去开发利用它? 但可以肯定的一点是, 它并没有违反能量守恒定律。
事实上是不可能的, 因为它还要遵循另外一条定律——热力学第二定律。
二、热力学第二定律建立的历史背景19世纪初, 由巴本、纽卡门等人发明的蒸汽机经过许多人特别是瓦特的重大改进, 已广泛应用于工厂、矿山、交通运输, 可以说它给世界工业带来了一场前所未有的巨大革命。
2020-2021学年物理人教版选修3-3教案：10.4 热力学第二定律 2
《热力学第二定律》教学设计【教学目标】一、知识和技能1、能判断涉及热现象的宏观过程是具有方向性的；2、知道并理解热力学第二定律的两种经典表述；3、形成关于宏观热现象都具有不可逆性的概念；4、认识到热力学第一定律与热力学第二定律具有同样重要的意义。
二、过程和方法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。
三、情感、态度和价值观1、体会科学发现的曲折性和必然性；2、体会热力学第二定律对于人类实践的指导意义。
【教学重点和难点】重点：热力学第二定律内容的理解。
难点：热力学第二定律的两种表述的理解。
【设计思路与教学流程】设计思路：本节内容的课程标准是：“通过自然界中宏观过程的方向性，了解热力学第二定律。
”热力学第二定律是紧跟在热力学第一定律之后的一节内容。
学生早在初中就知道了能量的转化与守恒定律，在学完了热力学第一定律之后，对于能量守恒的认识就更深刻了。
因此在此基础上提出“利用海水降温释放的热量作为新能源”这一设想，让学生思考、讨论而引入新课。
然后再列举一些自发的热学现象，归纳出其中共同的特征：过程的不可逆性。
然后就其中的热传导与功热转化两个过程具体分析，归纳出热力学第二定律的两种经典表述：克劳修斯表述和开尔文表述。
热力学第二定律的实质就是指宏观自发的涉及热现象的过程都是不可逆的，任何一类宏观自发的热学过程都可以作为热力学第二定律的表述。
本节课的难点在于如何理解热力学第二定律的两种表述，特别是开尔文表述。
教学中尽可能多地让学生分析实例，再借助于一些多媒体素材（我利用了一些视频及热机、内燃机两个flash动画），从正、反两方面帮助学生形成对热学现象中的过程认识：热量可以自发地从高温物体传到低温物体；功可以全部转化为热；热量可以从低温物体传到高温物体（但要有条件）；热可以转化为功（但不完全）。
最终认识到热力学第二定律是与热力学第一定律并重的一条客观规律。
教学流程：【教学资源】多媒体课件（包括视频及flash动画）【教学实录】一、引入新课师：我们刚刚学过了热力学第一定律，即能量的转化与守恒定律。
人教版选修3-3 10.4热力学第二定律 教案(8)
10.4、热力学第二定律教学设计1、学情分析：学生对宏观自然过程的方向性有一定的认识，如自然界的四季更替，生命进程，燃烧等化学反应的不可逆，热传递、扩散等物理变化的不可逆等，但对能量的认识只知道能量守恒定律，不了解或了解少量的能量转化方向性的知识，这是在教学中重点注意的，教学中涉及的现象都是身边例子或是初中教学中涉及过的，有一定的感性认识，理解起来不难。
另外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，这需要教师引导学生对关键词作深刻地理解，如自发的，不产生其它影响等。
这些通过概念辨析、课堂典例强化理解，消除疑问。
2、教学目标：2.1 知识与技能：（1）形成有关热现象的宏观过程都具有方向性的观点．（2）通过对冰箱及热机的分析总结热力学第二定律的两种经典表述（3）理解热力学第二定律的两种表述，并能应用热力学第二定律解释自然界中的能量变化、转移及方向性问题．（4）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及两类永动机的区别。
2.2 过程和方法（1）能运用科学的思维分析冰箱和热机的工作原理，总结规律。
（2）能辩证的对待宏观过程的方向性（3）能理解理想热机这一模型在解决实际问题中的作用。
3、重点和难点3.1 重点：（1）有关热现象的宏观过程都具有方向性（2）热力学第二定律的及第二类永动机的理解（3）能用辩证态度宏观过程的方向性3.2 难点：（1）冰箱原理的分析（2）外界介入下可逆过程的理解4、课前准备4.1 发导学案，预习测评卷，统计预习检测信息，确定教学加强点。
4.2 推送实验微视频和有关热力学定律的知识拓展，帮助学生减轻课堂压力，学习前置。
5、设计思路与教学流程5.1设计思路课程标准对本节内容的要求是“通过自然界中宏观过程的方向性，了解热力学第二定律”，热力学第二定律的学习是建立在学生学习了热力学第一定律和能量守恒定律基础之上，热力学第一定律是和热现象有关的物理过程中能量守恒的特殊表达形式，说明功及热量与内能改变的定量关系，而第二定律指出了能量转化与守恒能否实现的条件和过程进行的方向，指出了一切变化过程的自然发展方向不可逆，所以这节课从多角度列举宏观自然现象的方向性入手，进而引出热力学第二定律。
人教版高中物理选修3-310.4热力学第二定律导学案
人教版高中物理选修3-3热力学第二定律导教案人教版高中物理选修3-3 热力学第二定律导教案【知识重点】1.热力学第二定律的两种表述（1）克劳修斯表述：热量不可以自觉地从低温物体传达到高温物体。
（2）开尔文表述：不行能从单调热库汲取热量，使之完整变为功，而不产生其余影响。
2.第二类永动机（1）假想：只从单调热源汲取热量，使之完整变为实用的功而不惹起其余变化的热机。
（2）第二类永动机不行能制成，表示只管机械能能够所有转变为内能，但内能却不可以所有转变为机械能而不惹起其余变化；机械能和内能的转变过程拥有方向性。
3.热力学第二定律的微观意义和熵增添原理（1）热力学第二定律的微观意义：全部自然过程老是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。
（2）熵：熵和系统内能同样都是一个状态函数，仅由系统的状态决定。
从分子运动论的看法来看，熵是分子热运动无序 (杂乱 )程度的定量量度。
（3）熵增添原理：在绝热过程或孤立系统中，熵是增添的，叫做熵增添原理。
对于其余状况，系统的熵可能增添，也可能减小。
从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律：一个孤立系统老是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值较大代表着较为无序，所以自觉的宏观过程老是向无序程度更大的方向发展。
4．能量耗散：系统的内能流散到四周环境中，没有方法把这些内能采集起来加以利用，这类现象叫做能量耗散。
【典型例题】例 1．以下说法中能够实现的是（）A．气体在某状态变化过程中从单调热源吸热，所有用来对外做功；B．制造一种机器，把物体与地面摩擦所产生的热量所有采集起来再所有加以使用；C．只需对内燃机不停进行改良，它能够把气体的内能所有转变为机械能；D．即便没有漏气，没有摩擦的能量损失，内燃机也不行能把内能所有转变为机械能。
例 2．下边对于熵的说法错误的选项是（）A．熵是物体内分子运动无序程度的量度B．在孤立系统中，一个自觉的过程老是向熵减少的方向进行C．热力学第二定律的微观实质是熵是增添的，所以热力学第二定律又叫熵增添原理D．熵值越大，代表系统分子运动越无序例３．热现象过程中不行防止地出现能量耗散的现象．所谓能量耗散是指在能量转变的过程中没法把流散的能量从头采集、从头加以利用．以下对于能量耗散的说法中正确的选项是（）A．能量耗散说明能量不守恒B．能量耗散不切合热力学第二定律C．能量耗散过程中能量仍守恒D．能量耗散是从能量转变的角度反应出自然界中的宏观过程拥有的方向性例 4．热力学第二定律常有的表述有两种。
人教版选修3-3 10.4热力学第二定律 教案(6)
12、思考物理、化学和生物学中的其它不可逆过程。
13、理解能量耗散现象的物理实质。
14、回顾热力学温度表示方法，理解绝对零度不可能达到结论。
15、归纳热力学定律的意义，热力学第一定律指出各种形式的能量在相互转化过程必遵循能量守恒定律，热力学第二定律指出涉及热现象的宏观过程都具有方向性。
能源问题，并不是所有能量都能根据需要而利用的。
问题2：在不违背能量守恒定律的前提下，使热机的效率达到100%可能吗？
科学研究表明，各种宏观热现象除了遵循能量守恒定律外，还受另外的规律约束。
1、调整好上课心态，明确这一节课的教学重点。
2、引发思考，产生探索宏观热现象进行的内在规律的欲望。
1、导入过程中，教师起着“导航者”的作用，应充分激发学生的学习兴趣，使学生做好思想准备，为热力学第二定律这一知识内容的探索学习打下基础。
《热力学第二定律》教学设计方案
一、学习目标与任务
1、学习目标描述
l知识目标
（A）了解热传导过程的方向性。
（B）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。
（C）了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。
（D）了解什么是能量耗散。
l能力目标
（A）通过学生的观察和分析，培养学生分析、归纳、总结的能力。
分析、操作、协作讨论、总结、提交结论。
问和咨询。
(2) 式
（ ）
课堂练习
2、协作学习设计（打√并填写相关内容）
类型
相应
内容
使用资源
分组情况
学生活动
教师活动
（1）伙伴
（√）
自然界中的不可逆现象举例
人教版高二物理选修3-3导学案：10.4热力学第二定律 和10.5热力学第二定律的微观解释 无答案
10.4热力学第二定律—10.5热力学第二定律的微观解释预习案教学班_____行政班_姓名_______学号_____面批时间_______[学习目标]1、了解热传导过程的方向性2、了解什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可制成3、了解热力学第二定律的两种表述方法以及这两种表述的物理实质[自主学习]一.自然过程的方向性热传导的方向性:凡是实际的过程,只要涉及热现象,如热传递、气体的膨胀、扩散、有摩擦的机械运动……都具有特定的________性。
这些过程可以_______地朝某个方向进行，例如热由高温物体传向低温物体，而相反的过程，即使不违背能量守恒定律，也不能自发地进行。
这就是说，一切与热现象有关的宏观自然过程都是___ _____。
二．热力学第二定律的一种表述1．热力学第二定律是反映宏观自然过程的____ ____的定律。
2．克劳修斯表述热量不能自发地从________物体传到________物体。
即热传导的过程具有________。
三、热力学第二定律的另一种表述1．热机（1）热机工作的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内能。
第二个阶段是工作物质对外__做功_，把自己的内能变成________。
（2）热机的效率：热机输出的____机械功__与燃料产生的_热量__的比值。
用公式表示为____ ___ _。
2、开尔文表述不可能从________吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。
（即机械能与内能的转化具有________）。
3、热力学第二定律的其他描述（1）气体向真空的自由膨胀是的不可逆的。
（2）一切宏观自然过程的进行都具有方向性。
4、阅读课本61——65页，了解以下概念：有序和无序；宏观态和微观态3)热力学第二定律的微观意义：4）熵增加原理：[预习自测]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2、关于第二类永动机，下列说法中正确的是（）A.它既不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律B.它既违反了热力学第一定律，也违反了热力学第二定律C.它不违反热力学第一定律，但违反热力学第二定律D.它只违反热力学第一定律，不违反热力学第二定律10.4热力学第二定律—10.5热力学第二定律的微观解释探究案知识点一：热力学定律的第一种表述例1：下列关于热传导的说法中，正确的是（）A、热量只能由高温物体传给低温物体，而不能由低温物体传给高温物体B、热量只能由低温物体传给高温物体，而不能由高温物体传给低温物体C、热量既能从高温物体传给低温物体，又能从低温物体传给高温物体D、热量只能会自发地从高温物体传给低温物体，而不能自发地由低温物体传给高温物体针对训练1：下列说法正确的是（）A、一切涉及热现象的宏观过程都有方向性B、一切不违背能量守恒定律的物理过程都是可能实现的C、由热力学第二定律可以判断物理过程都是可能实现的D、一切物理过程都不可能自发进行知识点二：热力学定律的另一种表述阅读课本p59相关内容，思考讨论下列问题：1.热机是一种把什么能转化成什么能的装置？2.热机的效率能否达到100%？为什么？3. 什么是第二类永动机？4. 第一类永动机，不能制成的原因是什么？为什么第二类永动机不可能制成？例2：下列说法正确的是A.热机是把内能转化为机械能的装置B.热机是把机械能转化为内能的装置C.只要对内燃机不断进行革新，它可以把气体的内能全部转化为机械能D.即使没有漏气、也没有摩擦等能量损失，内燃机也不能把内能全部转化为机械能针对训练2：关于第二类永动机，下列说法正确的是（）A、没有冷凝器，只有单一热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机B、第二类永动机违背了能量守恒定律，所以不可能制成C、第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不能全部转化为机械能D、第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化知识点三：热力学第一、第二定律的比较及两类永动机的比较热力学第一定律和第二定律的比较[当堂检测]1、根据热力学第二定律，下列判断正确的是( )A.电流的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2.下列所述过程是可逆的，还是不可逆的?A汽缸与活塞组合中装有气体，当活塞上没有外加压力，活塞与汽缸上摩擦很大，使气体缓慢地膨胀时.B上述装置，没有摩擦，但调整外加压力，使气体能缓慢地膨胀时.C在一绝热容器内盛有液体，不停地搅动它，使它温度升高.D在一绝热容器内，不同种类的液体进行混合.E在一绝热容器内，不同温度的氦气进行混合.10.4热力学第二定律—10.5热力学第二定律的微观解释拓展案A组（）1．下列说法中正确的是A，热量可以自发地从低温物体传给高温物体B，内能不能转化为动能C，摩擦生热是动能向内能的转化D，热机的效率最多可以达到100％（）2．下列说法中，正确的是A．一切形式的能量间的相互转化都具有方向性B．热量不可能由低温物体传给高温物体C．气体的扩散过程具有方向性D．.一切形式的能量间的相互转化都不具有方向性（）3．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（）4．下列说法中正确的是A.热机是把内能转化为机械能的装置B. 功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功.C.只要对内燃机不断进行革新，它可以把气体的内能全部转化为机械能d.即使没有漏气、也没有摩擦等能量损失，内燃机也不能把内能全部转化为机械能B组5.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6.第二类永动机不可能制成，表示能和能的转化过程具有性.C组7．如图所示，气缸内盛有一定质量的理想气体，气缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与气缸壁的接触是光滑的，但不漏气．现通过活塞杆使活塞缓慢地向右移动，这样气体将等温膨胀并通过对外做功，若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法中正确的是（）A．气体从单一热源吸热，并全部用来对外做功，因此该过程违反热力学第二定律B．气体从单一热源吸热，但并未全部用来对外做功，所以该过程违反热力学第二定律C．气体是从单一热源吸热，并全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律D．以上三种说法都不对杆恒温8.成语“覆水难收”指的是一盆水泼出后是不可能再回到盆中的。
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10.4 热力学第二定律
三维教学目标
1、知识与技能
（1）了解热力学第二定律的发展简史；
（2）了解什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可以制成；
（3）了解热传导的方向性；
（4）了解热力学第二定律的两种表述方法，以及这两种表述的物理实质；
（5）了解什么是能量耗散。
2、过程与方法：
3、情感、态度与价值观：
教学重点：热力学第二定律及所反映出的热现象的宏观过程的方向性。
教学难点：热力学第二定律中所描述的 "不发生其他变化"。
教学方法：多媒体辅助教学，分析讨论讲解相结合。
教学器材：多媒体演示系统、自制电脑教学软件。
教学过程：
第四节热力学第二定律
（一）引入新课
提问：热力学第一定律的内容是什么？第一类永动机为什么没有制成？能量守恒定律是怎样表述的？
在能量守恒定律中，存在着能量的 "转移"和 "转化"，具体到热力学第二定律，内能和内能之间存在着"转移"以及内能和机械能之间也存在着"转化"的过程，引入课题：热力学第二定律。
（二）新课教学
1、内能的转移:内能转移实质就是热传递。
例1：冰箱中的冰激凌在停电时的融化过程，引导学生分析融化的原因。
（热量可以从高温物体传递给低温物体）
冰箱里的冰激凌在冰箱正常工作时并没有融化。
进一步引导学生思考热量只能从高温物体传递给低温物体这种说法是否妥当。
如果不妥当应该怎样说。
从而得出所谓的热量从高温物体向低温物体传递是一个自发的过程，热量从低温物体向高温物体转移需要其他的物理过程参与。
（以模拟动画说明内能转移过程的方向性）
（1）热力学第二定律克劳修斯表述：不可能使热量从低温物体传递到高温物体而不产生其他变化。
内能转移过程的方向性
说明:不产生其他变化是指没有其他物理过程参与。
2、内能和机械能之间的转化
（1）第二类永动机
瓦特蒸汽机的发明说明人们开始了热机理论的研究，（"热机"就是一种把内能转化为机械能的机械） 1824年，卡诺在《论火的动力》中指出 "凡是有温度差的地方就能够发生动力"
1834年，克拉珀龙把卡诺这一思想几何化为"卡诺循环"
热机从高温热源吸收热量Q，其中一部分对外做功W，另一部分被释放给低温热源，根据能量守恒定律Q1 = Q2 + W η=W/ Q1 = (Q1- Q2) /Q1 =1 - Q2/ Q1，可以知道Q2 越少，η越高，于是人们就考虑能否让Q2不存在，这样就可以产生一个η=100％的热机，就可以产生另一种永动机，可以看到这种机械并不违反能量守恒定律，这一类永动机叫第二类永动机。
第二类永动机：能从单一热源吸收热量全部用来做功而不引起其他变化的机械。
如果这一类永动机能够制成，它就可以从外界诸如空气、海洋、土壤等单一热源中不断地吸取能量，而对外做功。
众所周知在空气和海洋中内能是取之不尽的，这样的话飞机不用带油箱，轮船不用带燃料。
人们为此做出了许多努力，做了大量的尝试，但是第二类永动机始终还是没能制成。
伴随着一次次的失败，终于认识到第二类永动机是不可能制成的。
这个结论是开尔文首先提出来的。
（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，而不产生其他变化。
即:第二类永动机是不可能制成的。
说明：热力学第二定律两种表述形式实质是一样的，只是侧重角度不同：
（1）克劳修斯表述体现热传导的方向性
（2）开尔文表述体现机械能和内能之间转化的方向性
3、能量耗散
自然界中的能量有的便于利用而有的不便于利用，内能作为能量发展的最终形式是没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用。
举例：电能转化为光能再转化为内能：烤火时高温物体的内能变为低温物体的内能都是无法将散失的内能重新再利用能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有的方向性。
说明能量耗散不是能量损失，只是可便于利用的能量减少了。
总结：热力学第二定律提示了有大量分子参与的宏观过程的方向性，使得它成为独立于热力学第一定律的一个重要自然规律。
说明：不仅仅在物理上存在这种"方向性"，在其他领域也都存在。
比如：化学中的不可逆反应;生物中的进化过程的不可逆都说明了这一点。