2018年鲁科版物理选修3-3第5章-第3节 热力学第二定律+第4节 熵——无序程度的量度
物理鲁科版选修3-3学案：第5章第4节熵——无序程度的量度含解析
第4节熵—-无序程度的量度1．知道热力学第二定律的微观本质.2．知道熵的概念,了解熵增加原理.3．能用熵增加原理解释生活中一些现象。
把一滴墨水滴入一杯清水中，很快清水就变得不透明了。
试想，水会自然变清吗？提示：水不会自然变清。
在孤立系统中，一切不可逆过程必然朝着熵增加的方向进行。
1．有序与无序一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动无序程度增大的方向进行。
这就是热力学第二定律的微观本质。
2．熵和熵增加原理(1）用来量度系统无序程度的物理量叫做熵。
(2)在孤立系统中，一切不可逆过程必然朝着熵增加的方向进行,这就是熵增加原理.孤立系统是指与外界既没有物质交换，又没有能量交换的系统。
3．无处不在的熵（1）熵与能量退降在熵增加的同时,一切不可逆过程总是使得能量逐渐丧失做功的本领,从可利用状态转化为不可利用状态，能量品质退化了,这种现象称为能量退降。
（2）熵与环境人们已经认识到在经济发展过程中造成的对环境的破坏、污染及资源的浪费，提出了可持续发展的思想。
1．热力学第二定律的微观意义(1）系统的热力学过程就是大量分子无序运动状态的变化。
从微观看，在通过做功使系统内能增加的过程中，自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程，但其逆过程却不能自发地进行，即不可能由大量分子无规则的热运动自发转变为有序运动。
(2）从微观看，热传递的过程中，自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程，其逆过程不能自发进行。
（3）大量分子无序运动状态变化的方向总是向无序性增大的方向进行，即一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行，这就是热力学第二定律的微观意义。
2．熵增加原理系统自发变化时，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。
也就是说，系统自发变化时,总是由热力学概率小的状态向热力学概率大的状态进行.从熵的意义上说，系统自发变化时总是向着熵增加的方向发展，不会使熵减少。
类型一热力学第二定律的微观意义【例1】关于热力学第二定律的微观意义,下列说法中正确的是( )。
高中物理第5章热力学定律第3节热力学第二定律第4节熵无序程度的量度教师用书鲁科版选修33
第3节热力学第二定律第4节熵——无序程度的量度学习目标知识脉络1.了解热传导及宏观过程的方向性．(重点)2．了解热力学第二定律的多种表述，并用热力学第二定律解释第二类永动机不可能制成的原因．(重点)3．了解熵的概念及熵增加原理，并能解释生活中的有关现象．(难点)自然过程的方向性热力学第二定律的表述[先填空]1．自然进程的方向性(1)可逆进程和不可逆进程①可逆进程一个系统由某一状态动身，通过某一进程抵达另一状态，若是存在另一进程，它能使系统和外界完全恢复，即系统回到原先的状态，同时排除原先进程对外界的一切阻碍，则原先的进程称为可逆进程．②不可逆进程若是用任何方式都不能使系统与外界完全恢复，则原先的进程称为不可逆进程．(2)热传导的方向性①热量能够自发地由高温物体传给低温物体，或由物体的高温部份传给低温部份．②热量不能自发地由低温物体传给高温物体．③热传递是不可逆进程，具有方向性．(3)功和热彼此转变的方向性①功转变成热这一热现象是不可逆的，具有方向性．②热转变成功这一热现象也是不可逆的，具有方向性．(4)结论凡是与热现象有关的宏观进程都具有方向性．2．热力学第二定律的表述(1)第一种表述(克劳修斯表述)不可能使热量从低温物体传向高温物体而不引发其他转变．(说明热传导的方向性)(2)第二种表述(开尔文表述)不可能从单一热源吸取热量，使之完全变成有效功而不引发其他转变．(说明机械能与内能转化的方向性) 热力学第二定律的这两种表述是等价的．热现象的宏观进程是不可逆的．(3)第二类永动机①概念从单一热源吸取热量并使之完全转化为功而不产生其他阻碍的机械．②第二类永动机不可能制成第二类永动机并非违抗热力学第必然律，但违抗了热力学第二定律．③热力学第二定律的又一表述第二类永动机是不可能制成的．[再判断]1．第一类永动机违抗了能量守恒定律．(√)2．机械能能够转变成内能，内能不可以转变成功．(×)3．在必然条件下，热量也能够从低温物体传给高温物体．(√)[后思考](1)有可能制成第二类永动机吗？【提示】第二类永动机不可能制成，尽管机械能能够全数转化为内能，但内能却不能全数转化为机械能而不引发其他转变；机械能和内能的转化进程具有方向性．(2)请举出日常生活中的一些不可逆进程．【提示】①破镜不能重圆．②水从高山流到河谷，不可能自己再返回高山．③一滴墨水滴入一杯清水中，墨水扩散均匀后，不可能再自动地凝聚成一滴墨水．[合作探讨]探讨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？【提示】“自发地”是指没有受到任何外界阻碍或干扰．探讨2：空调和电冰箱工作时，热量从低温物体传递给高温物体．电冰箱和空调违背热力学第二定律吗？什么缘故？【提示】不违背；因为这不是自发的进程，那个进程必需有第三者的介入，即必需开动空调、电冰箱的紧缩机消耗电能．[核心点击]1．对两种表述的明白得(1)热力学第二定律的两种表述看上去似乎没有什么联系，但是事实上它们是等价的，即由其中一个，能够推导出另一个．(2)“不引发其他转变”是指使热量从低温物体传递到高温物体时外界不消耗任何功或从单一热源吸收热量全数用来做功而外界及系统都不发生任何转变．(3)克劳修斯表述是说热量不能自动地从低温物体转移到高温物体．若是外界消耗必然量的功，把热量从低温物体转移到高温物体是完全可能的，如电冰箱和空调机的制冷进程．(4)开尔文表述表明了在引发其他转变或产生其他阻碍的条件下，热量能够完全转化为功，如理想气体的等温自由膨胀，内能不变，吸收的热量全数转化为功，但却引发了体积的膨胀．2．热力学第二定律的普遍性热力学第二定律的每一种表述都揭露了大量分子参与的宏观进程的方向性，进而令人们熟悉到自然界中一切与热现象有关的宏观进程都具有方向性，都是不可逆的．图5313．热力学第二定律的推行对任何一类宏观自然进程进行方向的说明，都能够作为热力学第二定律的表述．例如，在图531中，盒子中间有一个挡板，左室为真空，右室有气体．撤去挡板后，右室的气体自发向左室扩散，而相反的进程不可能自发地进行．因此，热力学第二定律也能够表述为：气体向真空的自由膨胀是不可逆的．1．(2016·唐山检测)下列关于热力学第二定律的说法正确的是( )A．所有符合能量守恒定律的宏观进程都能真的发生B．一切与热现象有关的宏观自然进程都是不可逆的C．机械能能够全数转化为内能，而内能无法全数用来做功以转换成机械能而不引其他阻碍D．气体向真空的自由膨胀是可逆的E．热运动的宏观进程会有必然的方向性【解析】热运动的宏观进程会有必然的方向性，符合能量守恒定律的宏观进程并非能都真的发生，故A 错误，E正确；依照热力学第二定律，一切与热现象有关的宏观自然进程都是不可逆的，因此气体向真空的自由膨胀是不可逆的，故B正确，D错误；依照热力学第二定律，不可能从单一热源取热使之完全转换为有效的功而不产生其他阻碍，因此机械能能够全数转化为内能，而内能无法全数用来做功以转换成机械能，故C正确．【答案】BCE2．依照热力学第二定律，下列说法中正确的是( )A．电流的电能不可能全数转变成内能B．在火力发电中，燃气的内能不可能全数转变成电能C．在热机中，燃气的内能不可能全数转变成机械能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E．热量能够从低温物体传向高温物体，而不引发其他的阻碍【解析】电能能够全数转化为内能，如纯电阻电路，而燃气的内能不可能全数转化为电能和机械能，故A错误，B、C正确；依照热力学第二定律关于热传导的描述知，D正确，E错误．【答案】BCD3．下列说法中正确的是( )A．机械能全数转化为内能是不可能的B．机械能能够全数转化为内能C．第二类永动机不可能制造成功的缘故是因为能量既可不能消失，也可不能创生，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化为另一种形式D．依照热力学第二定律可知，热量可能从低温物体传到高温物体E．从单一热源吸收的热量全数变成功是可能的【解析】机械能能够全数转化为内能，故A错误，B正确；第二类永动机不可能制造成功是因为它违抗了热力学第二定律，故C错误；热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但如果是不是自发地，是能够进行的，故D正确；从单一热源吸收的热量全数用来做功而不引发其他转变，是不可能的，但如果是是从单一热源吸收的热量全数变成功的同时也引发了其他的转变，是可能的，故E正确．【答案】BDE明白得热力学第二定律的方式(1)明白得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进程都具有方向性．明白得的关键在于“自发”和“不引发其他转变”．(2)正确明白得哪些进程可不能达到100%的转化而不产生其他阻碍．熵[先填空]1．有序与无序(1)温度高低的区别在于分子的平均动能不同．热传导那个不逆进程使无序程度增加了．(2)热力学第二定律的微观本质：一切不可逆进程老是沿着大量分子热运动无序程度增大的方向进行．2．熵和熵增加原理(1)熵的概念用来量度系统无序程度的物理量叫做熵．(2)熵增加原理在孤立系统中，一切不可逆进程必然朝着熵增加的方向进行，孤立系统是指与外界既没有物质互换也没有能量互换的系统．3．无处不在的熵在熵增加的同时，一切不可逆进程老是使得能量慢慢丧失做功的本领，从可利用状态转化为不可利用状态，能量品质退化了，这种现象称为能量退降．[再判断]1．熵是系统内分子运动无序性的量度．(√)2．在自然进程中熵老是增加的．(√)3．熵值越大代表越有序．(×)[后思考]成语“覆水难收”指一盆水泼出后是不可能再回到盆中的，请结合熵的转变说明什么缘故水可不能自发地聚到盆中．【提示】由于盆的形状确信，水在盆中时，空间位置和所占据的空间的体积必然，显得“有序”“整齐”和“集中”，系统的熵低．当把水泼出后，它的形状再也不受盆的限制，各类可能的形状都有，占据的空间面积和所处的位置都有多种可能，显得“混乱”“分散”，较为“无序”，系统的熵高．水泼出的进程属于从有序向无序的转化进程，致使熵的增加，符合熵增加原理．反之，水聚到盆中的进程，属于从无序向有序的转化，即从高熵向低熵转化，不符合熵增加原理，因此水不能自发地聚到盆中．[合作探讨]探讨1：熵的大小与无序性的大小有什么关系？【提示】熵值越大其无序性越大．探讨2：在自然进程中，孤立系统的熵必然增大吗？【提示】在自然进程中，孤立系统的熵老是从熵小的状态向熵大的状态进展．[核心点击]1．对熵的明白得(1)熵是反映系统无序程度的物理量，系统越混乱，无序程度越大，那个系统的熵就越大．(2)在任何自然进程中，一个孤立系统的总熵可不能减小，若是进程可逆，则熵不变；若是进程不可逆，则熵增加．2．对熵增加原理的明白得(1)关于孤立的热力学系统而言，所发生的是由非平稳态向着平稳态的转变进程，因此，老是朝着熵增加的方向进行．或说，一个孤立系统的熵永久可不能减小．这确实是熵增加原理．(2)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进展，熵值越大代表着越无序，因此自发的宏观进程老是向无序程度更大的方向进展．4．在下列叙述中，正确的是( )A．熵是物体内分子运动无序程度的量度B．对孤立系统而言，一个自发的进程中熵老是向减少的方向进行C．热力学第二定律的微观实质是：熵老是增加的D．熵值越大，表明系统内分子运动越无序E．能量耗散说明能量在不断减小【解析】熵是物体内分子运动无序程度的量度，系统内分子运动越无序，熵值越大，故A、D正确；对孤立系统而言，一个自发的进程中熵老是向增加的方向进行，故B错误；依照热力学第二定律，扩散、热传递等现象与温度有关，凡是与热现象有关的宏观进程，都具有方向性，其实质表明熵老是增加的，故C正确；能量耗散是指能量的可利用率愈来愈低，但能量仍然是守恒的，故E错误．【答案】ACD5．关于孤立体系中发生的实际进程，下列说法中正确的是( )A．系统的总熵只能增大，不可能减小B．系统的总熵可能增大，可能不变，还可能减小C．系统慢慢从比较有序的状态向无序的状态进展D．系统慢慢从比较无序的状态向加倍有序的状态进展E．在自然的可逆进程中，孤立系统的总熵不变【解析】依照熵增加原理，一个孤立系统发生的实际进程，总熵只能增大，A正确，B错误；关于可逆的自然进程，总熵不变，E对；再依照熵的物理意义，它量度系统的无序程度，熵越大，无序程度越大，故C正确，D错误．【答案】ACE熵的五点注意(1)熵的微观意义：熵是系统内分子热运动无序性的量度．(2)熵是表示一个体系自由度的物理量．熵越大，表示在那个体系下的自由度越大，可能达到的状态越多．(3)熵不是守恒的量，在孤立体系中通过一个不可逆进程，熵老是增加的．(4)熵的本质：熵是体系微观混乱度的量度，混乱度越大，熵值也越大．(5)一个孤立系统的自然可逆进程中，总熵不变．学业分层测评(十二)(建议历时：45分钟)[学业达标]1．下列关于熵的有关说法正确的是( )A．熵是系统内分子运动无序性的量度B．在自然进程中熵老是增加的C．热力学第二定律也叫做熵减小原理D．熵值越大表示系统越无序E．熵值越小表示系统越无序【解析】依照熵的概念知A正确；从熵的意义上说，系统自发转变时老是向着熵增加的方向进展，B正确；热力学第二定律也叫熵增加原理，C错；熵越大，系统越混乱，无序程度越大，D正确，E错误．【答案】ABD2．下列说法正确的是( )A．热量能自发地从高温物体传给低温物体B．热量不能从低温物体传到高温物体C．热传导是有方向性的D．气体向真空中膨胀的进程是有方向性的E．气体向真空中膨胀的进程是可逆的【解析】若是是自发的进程，热量只能从高温物体传到低温物体，但这并非是说热量不能从低温物体传到高温物体，只是不能自发地进行，在外界条件的帮忙下，热量也能从低温物体传到高温物体，选项A、C对，B 错；气体向真空中膨胀的进程是不可逆的，具有方向性，选项D对，E错．【答案】ACD3．以下说法正确的是( )A．热传导进程是有方向性的，因此两个温度不同的物体接触时，热量必然是从高温物体传给低温物体的B．热传导进程是不可逆的C．两个不同的物体接触时热量会自发地从内能多的物体传向内能少的物体D．电冰箱制冷是因为电冰箱自发地将内部热量传给外界E．热量从低温物体传给高温物体必需借助外界的帮忙【解析】热量能够自发地由高温物体传递给低温物体，热量从低温物体传递给高温物体要引发其他转变，A、B、E选项正确．【答案】ABE4．下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是( )【导学号：】A．第一类永动机不可能制成，是因为违抗了能量守恒定律B．能量耗散进程中能量是守恒的C．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违抗了热力学第二定律D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观进程具有方向性E．物体从单一热源吸收的热量可全数用于做功【解析】第一类永动机是指不消耗能量却能够不断对外做功的机械，违抗了能量守恒定律，A正确；电冰箱在电机做功的情形下，不断把冰箱内的热量传到外界，没有违抗热力学第二定律，C错误；物体从单一热源吸收的热量不可全数用于做功，因为机械能和内能的转化进程具有方向性，尽管机械能能够全数转化成内能，但内能却不能全数转化成机械能，同时不引发其他转变，E错误．【答案】ABD5．下列说法中正确的是( )A．一切涉及热现象的宏观进程都具有方向性B．一切不违抗能量守恒定律的物理进程都是能够实现的C．由热力学第二定律能够判定物理进程可否自发进行D．一切物理进程都不可能自发地进行E．有的物理进程能够自发地进行【解析】由热力学第二定律的物理意义知，A、C、E正确，D错误；不违抗能量守恒定律的物理进程，若是违抗热力学第二定律，也是无法实现的，故B错误．【答案】ACE6．下列宏观进程能用热力学第二定律说明的是( )A．大米和小米混合后小米能自发地填充到大米间隙中而通过一段时刻大米、小米可不能自动分开B．将一滴红墨水滴入一杯清水中，会均匀扩散到整杯水中，通过一段时刻，墨水和清水可不能自动分开C．冬季的夜晚，放在室外的物体随气温的降低，可不能由内能自发地转化为机械能而动起来D．随着节能减排方法的不断完善，最终也可不能使汽车热机的效率达到100%E．杯子摔碎而不能恢复【解析】热力学第二定律反映的是与热现象有关的宏观进程的方向性的规律，A、E不属于热现象，故A、E错；由热力学第二定律可知B、C、D正确．【答案】BCD7．(2016·万州区高二检测)用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如图532所示，电流计指针会发生偏转，这确实是温差发电现象．这一实验是不是违背热力学第二定律？热水和冷水的温度是不是会发生转变？简述这一进程中能的转化情形.【导学号：】图532【解析】温差发电现象中产生了电能是因为热水的内能减少，一部份转化为电能，一部份传递给冷水，不违背热力学第二定律．【答案】不违背．热水温度降低，冷水温度升高．将热水的部份内能转化为电能，另一部份释放到低温热源冷水中．8．炎炎夏日，两位同窗在充满凉意的空调室内，就空调机的工作进程是不是遵循热力学第二定律的问题发生了争辩．一名同窗说：空调机工作时，不断地把热量从室内传到室外，即从低温物体传到高温物体，可见它并非遵循热力学第二定律．另一名同窗说：热力学第二定律是热力学系统的普遍规律，空调机的工作进程不可能违背它．两人各执一词，都无法使对方信服．请你对他们的论点作出评论．【答案】紧缩机是空调机的“心脏”，它消耗电能对来自蒸发器的制冷剂蒸汽做功，使它变成高温高压的蒸汽．然后这些高温高压的蒸汽来到冷凝器，向低温的环境放热，同时自身被冷却而凝成低温高压的液体．这些低温高压的液体制冷剂由过滤器滤掉水分和杂质，进入毛细管，经节流阀膨胀，变成低温低压的液体，随后进入空调机的蒸发器．在蒸发器内，这些低温低压的液态制冷剂在低压条件下迅速汽化，从外界(空调机内)吸收热量，使空调机的温度降低．如此就完成了一个制冷循环．由此可见乙同窗的论点正确．[能力提升]9．下列说法正确的是( )A．机械能全数变成内能是不可能的B．从热库吸收的热量全数变成功是可能的C．热机是一种把内能转化为机械能的装置D ．没有任何漏气和摩擦时，热机的效率η＝W Q×100%＝100%E ．第二类永动机不可能制成能够作为热力学第二定 律的一种表述【解析】 机械能能够全数转化成内能，A 错误；从热库吸收的热量全数变成功也是可能的，只是会引发其他转变，B 正确；热机是一种把内能转化为机械能的装置，C 正确；热机工作进程中，必然要放出部份热量，热机用于做机械功的热量必然小于它从高温热库那里吸收的热量．即便没有任何漏气和摩擦时，热机的效率也不可能达到100%，D 错误；任何一类宏观自然进程进行方向的说明，都能够作为热力学第二定律的表述，故E 正确．【答案】 BCE10．下列说法中正确的是( )A ．依照热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传递到高温物体B ．能量耗散说明能量在转化进程中具有方向性C ．当分子间的距离增大时，分子间的引力增大、斥力减小D ．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平稳时，两系统温度相同E ．第二类永动机不可能制成，说明机械能能够全数转化为内能，内能却不能全数转化为机械能同时又不引发其他转变【解析】 热量不能自发地从低温物体传到高温物体，选项A 错误；耗散掉的能量不能再从头搜集起来加以利用，说明能量的转化具有方向性，选项B 正确；当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力均要减小，选项C 错误；温度是描述热运动的物理量，是决定一个系统与另一个系统是不是达到热平稳状态的物理量，因此当一个系统与另一个系统达到热平稳时两系统温度相同，选项D 正确；由热力学第二定律可知，选项E 正确．【答案】 BDE11．如图533甲、乙、丙所示，质量、温度相同的水，别离处于固态、液态和气态三种状态下，它们的熵的大小有什么关系？什么缘故？甲 乙 丙图533【解析】 S 气>S 液>S 固．依照大量分子热运动对系统无序程度的阻碍，热力学第二定律又有一种表述：由大量分子组成的系统自发转变时，老是向着无序程度增加的方向进展，至少无序程度可不能减少．也确实是说，任何一个系统自发转变时，系统的熵要么增加，要么不变，但可不能减少．质量、温度相同的水，能够由固态自发地向液态、气态转化，由液态向气态转化，因此，气态时的熵最大，第二是液态，固态时的熵最小．【答案】 S 气>S 液>S 固 缘故观点析12．热力学第二定律常见的表述有两种．第一种表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引发其他转变；第二种表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全数用来做功，而不引发其他转变．图534(a)是依照热力学第二定律的第一种表述画出的示用意：外界对制冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体．请你依照第二种表述完成示用意534(b)．图534依照图534你的明白得，热力学第二定律的实质是什么？【解析】第二种表述的意思是：热机吸收热量，对外做功，同时把热量传给低温物体．其表述示用意如图所示．其实质是：一切与热现象有关的宏观进程都具有方向性．【答案】图观点析一切与热现象有关的宏观进程都具有方向性。
物理鲁科版选修3-3学案：课堂互动 第5章第3节热力学第二定律含解析
课堂互动各个击破方向性的理解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，使高温物体的温度降低，低温物体的温度升高.这个过程是自发地进行的，不需要任何外界的影响或者帮助.有时我们也能实现热量从低温物体传向高温物体，如电冰箱，但这不是自发地进行的，需要消耗电能.其实，自然界中很多宏观的自发的过程都具有单向性，是不可逆的，如：水往低处流，事物由新变旧，人的生老病死等.【例1】下列说法正确的是( )A.热量能自发地从高温物体传给低温物体B.热量不能从低温物体传到高温物体C.热传导是有方向性的D.气体向真空中膨胀的过程是有方向性的解析：如果是自发地进行，热量只能从高温物体传到低温物体，但这并不是说热量不能从低温物体传到高温物体，只是不能自发地进行，在外界条件的帮助下，热量也能从低温物体传到高温物体，A对，B错，C对.气体向真空中膨胀的过程也是不可逆的，具有方向性的，D对.答案：ACD第二类永动机的实质历史上也曾有不少人设想制造一种热机，用它把物体与地面摩擦所生成的热量都吸收过来，并对物体做功，将内能全部转化为动能，使因摩擦停止运动的物体在地面上运动起来，而不引起其他变化，这种机械称为第二类永动机.第二类永动机不违反能量守恒定律，但要注意：尽管机械能可以全部转化成内能，内能却不能全部转化成机械能，而不引起其他变化.比如，内燃机气缸中的气体吸收燃料燃烧时产生的热量Q1，推动活塞做功W，但排去的废气同时把一部分热量Q2散发到大气中，由能量守恒定律知道Q1=W+Q2，所以气体燃烧产生的热量并没有全部转化为机械能，热机的效率不可能达到100％，所以第二类永动机不可能制成，这表明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成内能，内能却不能全部转化成机械能，同时不引起其他变化.【例2】第二类永动机不可能制成，是因为…( )A.违背了能量守恒定律B.热量总是从高温物体传递到低温物体C.机械能不能全部转化为内能D.内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化解析：第二类永动机的设想并不违背能量守恒定律，但却违背了涉及热现象的能量转化过程是有方向性的规律，A错.在引起其他变化的情况下，热量也可由低温物体非自发地传递到高温物体，B错.机械能可以全部转化为内能，如物体克服摩擦力做功的过程，C错.但在不引起其他变化的情况下，内能却不能全部转化成机械能.D对.答案：D三点剖析类题演练1根据热力学第二定律，下列说法中正确的是…( )A.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B.热量能够从高温物体传到低温物体，也可能从低温物体传到高温物体C.机械能可以全部转化为内能，但内能不可能全部转化为机械能D.机械能可以全部转化为内能，内能也可能全部转化为机械能解析：因为自然界客观存在的热现象的宏观过程具有方向性，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但是可以实现由低温物体向高温物体的传递；内能不可能全部转化为机械能，而不引起其他变化，如果在热传递或能量转化过程引起其他变化，也可实现可逆转化.答案：BC类题演练2如图5-3-3所示，气缸内盛有定量的理想气体，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.现将活塞杆与外界连接使之缓慢地向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功.若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是( )图5-3-3A.气体是从单一热源吸收热量，全部用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律B.气体是从单一热源吸收热量，但并未全部用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律C.气体是从单一热源吸收热量，全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二。
鲁科版高中物理选修3-3第5章热力学定律第3节热力学第二定律第4节熵--无序程度的量度随堂演练巩固提升
第3节热力学第二定律第4节熵——无序程度的量度[随堂检测]1．关于热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是( )A．一定量气体吸收热量，其内能一定增大B．若两分子间距离减小，分子间引力和斥力都减小C．若两分子间距离增大，分子势能一定增大D．若两分子间距离减小，分子间引力和斥力都增大解析：选D.根据热力学第一定律，A错；当r<r0时，两分子间作用力表现为斥力，距离增大．分子力做正功，分子势能减小，C错；由分子力的特点知，B错，D对．2．(多选)关于一定量的气体，下列叙述正确的是( )A．气体吸收的热量可以完全转化为功B．气体体积增大时，其内能一定减少C．气体从外界吸收热量，其内能可能增加D．外界对气体做功，气体内能可能减少解析：选ACD.由热力学第二定律知，热量可以完全转化为功，但要引起其他变化，A 选项对．由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知，改变物体内能的两种方式是做功和热传递，B项只说明气体对外做功，没有考虑热传递，故B选项错，C、D选项对．3．(多选)下列说法正确的是( )A．热传递的过程是有方向性的B．第二类永动机不可能制成，因为它违反能量守恒定律C．第二类永动机不可能制成，因为机械能和内能的转化过程具有方向性D．热力学第二定律表明，所有的物理过程都具有方向性解析：选AC.根据热力学第二定律和实验事实都可以说明，热传递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，却不能由低温物体自发地传给高温物体，所以选项A正确；第二类永动机是一种热机，它希望能够从单一热源吸热且全部用来做有用功而不引起其他任何变化，这种设想并不违反能量守恒定律，但违反热力学第二定律，所以选项B 错误，选项C正确；热力学第二定律指出了所有与热现象有关的宏观物理过程都具有方向性，并不是所有的物理过程都具有方向性，因此选项D错误．1。
鲁科版高中物理选修(3-3)第5章《热力学定律》ppt课件
【精讲精析】
根据熵增加原理，在任何自然
过程中，孤立系统必然向熵增加的方向变化， 所以B、C选项正确． 【答案】 BC
本部分内容讲解结束
按ESC键退出全屏播放 点此进入课件目录Q＝0，Δ U＝W，用做功可 判断内能变化． (2)只有在气体体积不变时，W＝0，Δ U＝Q， 用吸热放热情况可判断内能的变化． (3)若物体内能不变，即ΔU＝0，则W＝－Q， 功和热量符号相反，大小相等．因此判断内能 变化问题一定要进行全面考虑．
3．应用能量守恒定律解题的方法步骤 (1)认清有多少种形式的能(例如动能、势能、 内能、电能、化学能、光能等)在相互转化． (2)分别写出减少的能量Δ E减和增加的能量Δ E 增的表达式． (3)根据下列两种思路列出能量守恒方程： Δ E减＝Δ E增． ①某种形式的能减少，一定存在其他形式的能 增加，且减少量与增加量一定相等．
②某个物体的能量减少，一定存在其他物体的 能量增加，且减少量与增加量一定相等． (4)解方程，代入数据，计算结果．
例1
如图 5－ 1所示， A、 B是两个完全相 同的金属铜球，其中 A球放在一个绝热板上， B 球用绝热细线悬挂在空中．现在让它们只吸 收热量，当它们升高相同的温度时，有关两球 吸收热量的情况，说法正确的是( ) A．两球吸收热量一样多 B．球A吸收热量多 C．球B吸收热量多 D．条件不足，不能判断 图 5－ 1
本章优化总结
知识网络构建
本 章 优 化 总 结
专题归纳整合
知识网络构建
热 力 学 定 律
专题归纳整合
热力学第一定律及能量守恒 热力学第一定律是能量守恒定律在热学中 的具体表现形式．它给出了做功和热传递 在改变物体内能上是等价的．
1．热力学第一定律揭示了内能的增量 (Δ U)与 外力对物体做功 (W) 与物体从外界吸热 (Q) 之 间的关系，即 Δ U ＝ W ＋ Q ，正确理解公式的 意义及符号的含义是解决此类问题的关键． (1)外界对物体做功， W>0；物体对外界做功， W<0. (2) 物体从外界吸热， Q>0 ；物体放出热量， Q<0. (3)Δ U>0，物体的内能增加；Δ U<0，物体的 内能减少．
鲁科版高中物理选修3-3课件 熵——无序程度的量度课件1
学
堂
教
法 的是( )
互 动
分
析
A．系统的总熵只能增大，不可能减小
探 究
B．系统的总熵可能增大，可能不变，还可能减小
教
当
学
C．系统逐渐从比较有序的状态向无序的状态发展
方
堂 双
案 设
基
D．系统逐渐从比较无序的状态向更加有序的状态发展 达
计
标
【审题指导】 熵是反映系统的无序程度的物理量，
课 前
根据熵增加原理，一个孤立系统熵永远不会减小．熵越
LK·物理 选修 3-3
教
第 4 节 熵——无序程度的量度
课
学
堂
教
互
法
动
分 析
教师用书独具演示
探 究
教 学
●课标要求
当 堂
方
双
案 设
知识
基 达
计
标
与技 1.知道熵的概念，了解熵增加原理．
2.能用熵增加原理解释生活中一些现象．
能
课
前
课
自
时
主
作
导
业
学
菜单
LK·物理 选修 3-3
教
●课标解读
课
学
堂
教 法
现象.
教
当
学
堂
方
双
案
基
设
达
计
标
课
前
课
自
时
主
作
导
业
学
菜单
LK·物理 选修 3-3
教 学
熵和熵增加原理
课 堂
教
法 分
1.基本知识
析
高中物理 第5章 热力学定律 第3节 热力学第二定律 第4节 熵——无序程度的量度课件 鲁科版选修
3.(多选)关于热力学第二定律的微观意义，下 列说法中正确的是( ) A．大量分子无规则的热运动能够自发转变为有序运动 B．热传递的自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动 状态转化的过程 C．热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向 无序程度大的运动状态转化的过程 D．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
质量相同、温度相同的水，如图所示分别处于气态、 液态和固态三种状态下，它们的熵的大小有什么关系？为什 么？
[思路点拨] 本题考查物体三种状态的无序程度，三种状态中 气态无序程度最大，熵最大．
[解析] 根据大量分子运动对系统无序程度的影响，热力学第 二定律又有一种表述：由大量分子组成的系统自发变化时，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，这 也就是说，任何一个系统自发变化时，系统的熵要么增加，要 么不变，但不会减少．质量相同、温度相同的水，可以由固态 自发地向液态、气态转化，所以，气态时的熵最大，其次是液 态，固态时的熵最小．
复习课件
高中物理 第5章 热力学定律 第3节 热力学第二定律 第4节 熵——无序程度 的量度课件 鲁科版选修3-3
第5章 热力学定律
第 3 节 热力学第二定律 第 4 节 熵——无序程度的量度
第5章 热力学定律
1.热力学第二定律的两种不同表述以及对两种表述 的理解．(重点) 2.对熵和熵增加原理的理解．(难点)
3．对于孤立的热力学系统而言，所发生的是由非平衡态向着 平衡态的变化过程，因此，总是朝着熵增加的方向进行．或者 说，一个孤立系统的熵永远不会减小．这就是熵增加原理． 4．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小，如果 过程可逆，则熵不变；如果过程不可逆，则熵增加．
物理鲁科版选修3-3学案：课前预习 第5章第4节熵——无序程度的量度 含解析
第4节熵——无序程度的量度
课前预习
情境导入
图5-4-1
1.在热传递过程中，两个温度不同的物体放在一起，热量将自动地由高温物体传到低温物体，使二者温度相同.从微观角度看，高温与低温的区别在于分子的平均动能不同，如图5-4-1所示，左边表示高温物体中的分子，右边表示低温物体中的分子.两物体接触后，内能从高温物体向低温物体传递，导致高温物体中的分子运动减慢，低温物体中的分子运动加快，直到两物体达到相同的中间温度为止.这个过程中，整个系统的无序程度增大还是减小了？
简答：热传导这个不可逆过程使无序程度增加了.
图5-4-2
2.在现代化大城市中，交通与工业废气及噪声对环境的污染；工业和生活垃圾、废水对环境的污染；交通拥挤和堵塞造成的道路混乱；电磁波辐射造成的污染；高层建筑的玻璃幕墙带来的光污染；空调、钢筋、水泥等热污染引起的“热岛效
应”……这一切现象表明了什么原理？
简答：熵是系统无序程度的量度.上述现象表明现代化大城市中，熵的增加十分明显.
知识预览
1.一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动________的方向进行.这就是热力学第二定律的微观本质.
2.在物理学中，用来量度________程度的物理量叫做熵，用符号________表示，熵是热力学中与温度、内能等同样重要的一个________量，它只与热力学变化过程的初态和末态________关，与中间过程无关.
在孤立系统中，一切不可逆过程必然朝着________的方向进行，这就是熵增加原理.孤立系统是指与外界既没有物质交换又没有能量交换的系统.
答案：1.无序程度增大
2.系统无序 S 状态有熵增加。
测控指导2017-2018学年高中物理鲁科版选修3-3课件：5.3+4 热力学第二定律 熵——无序程度的量度
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第3节 热力学第二定律 第4节 熵——无序程度的量度 一 二 三 四
首 页
J 基础知识 Z 重点难点
ICHU ZHISHI
HONGDIAN NANDIAN
S 随堂练习
UITANG LIANXI
四、熵和熵增加原理
1.定义 用来量度系统无序程度的物理量叫做熵。 2.熵增加原理 在孤立系统中,一切不可逆过程必然朝着熵增加的方向进行,孤立系统 是指与外界既没有物质交换也没有能量交换的系统。
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第3节 热力学第二定律 第4节 熵——无序程度的量度 一 二 三 四
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J 基础知识 Z 重点难点
ICHU ZHISHI
HONGDIAN NANDIAN
S 随堂练习
UITANG LIANXI
思考把一滴墨水滴入一杯清水中,很快清水就变得不透明了。
试想,水会自然变清吗?
提示:水不会自然变清。在孤立系统中,一切不可逆过程必然朝着熵增 加的方向进行。
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第3节 热力学第二定律 第4节 熵——无序程度的量度 一 二 三 四
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S 随堂练习
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思考请举出日常生活中的不可逆过程的事例。
提示:(1)水从高处流下,不可能自发返回。 (2)破镜不能重圆。
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ICHU ZHISຫໍສະໝຸດ IHONGDIAN NANDIAN
S 随堂练习
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高中物理 第五章 热力学定律 第4节 熵—无序程度的量度 熵素材 鲁科版选修33
熵化学及热力学中所指的熵，是一种测量在动力学方面不能做功的能量总数，也就是当总体的熵增加，其做功能力也下降，熵的量度正是能量退化的指标。
熵亦被用于计算一个系统中的失序现象，也就是计算该系统混乱的程度。
熵是一个描述系统状态的函数，但是经常用熵的参考值和变化量进行分析比较，它在控制论、概率论、数论、天体物理、生命科学等领域都有重要应用，在不同的学科中也有引申出的更为具体的定义，是各领域十分重要的参量。
熵的热力学定义熵的概念是由德国物理学家克劳修斯于1865年所提出。
克氏定义一个热力学系统中熵的增减：在一个可逆性程序里，被用在恒温的热的总数（δQ），并可以公式表示为：克劳修斯对变量S予以“熵”一名，希腊语源意为“内向”，亦即“一个系统不受外部干扰时往内部最稳定状态发展的特性”。
与熵相反的概念为“反熵”。
1923年，德国科学家普朗克来中国讲学用到entropy这个词，胡刚复教授翻译时灵机一动，把“商”字加火旁来意译“entropy”这个字，创造了“熵”字，（音读同：商），因为熵是Q除以T（温度）的商数。
值得注意的是，这条公式只牵涉到熵的增减，即熵一词只是定义为一个添加的常数。
往后，我们会谈到熵的另一个独特的定义。
基熵作为状态函数现在，不仅仅在循环中，而是从任何热力学过程中我们可以从熵的变化推断出一个重要的结论。
首先，想像一个可逆过程，如果将系统从一个平衡状态A转移到另一个平衡状态B。
假如再经过一个任何可逆过程将系统带回状态A，结果是熵的绝对变化等于零。
这意味着在第一个过程中，熵的变化仅仅取决于初始与终结状态.由此我们可以定义一个系统的任何平衡状态的熵。
选择一个参照状态R，定义它的熵为SR，任何平衡状态X的熵为：因为这个积分式与热转移过程无关，所以当作为熵的定义。
现在考虑不可逆过程，很明显，在两个平衡状态之间热传递造成熵的改变为：如果过程是可逆的，此公式仍然有效。
注意，如果δQ = 0，那么ΔS ≥ 0。
物理鲁科版选修3-3学案：第5章第3节热力学第二定律含解析
第3节热力学第二定律1．初步了解热力学第二定律。
2．运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移以及方向性问题。
3．了解第二类永动机不能制成的原因。
如图所示操作后，拿掉物块，活塞还能自发地返回原位置吗？提示:拿去物块后，活塞不能返回原位置。
因为这违背了热力学第二定律。
1．自然过程的方向性(1）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。
（2）热传递是不可逆过程，具有方向性；功转变为热、热转变为功也是不可逆的，具有方向性。
（3)凡是与热现象有关的宏观过程都具有方向性。
2．热力学第二定律的表述（1）克劳修斯表述：不可能使热量从低温物体传向高温物体而不引起其他变化。
(2)开尔文表述:不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不引起其他变化。
(3）从单一热源吸取热量并使之完全转化为功而不产生其他影响的机器叫做第二类永动机。
热力学第二定律也可以表述为：第二类永动机是不可能制成的.1．对热力学第二定律的理解(1)在热力学第二定律的表述中,正确理解“不引起其他变化”的含义是使用热力学第二定律解决问题的关键之一。
“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。
（2)理解热力学第二定律的实质是解题的关键之二。
热力学第二定律的每一种表述，都揭示了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性.2．热力学第二定律与热力学第一定律的关系(1)热力学第一定律揭示了做功和热传递对改变物体内能的规律关系ΔU＝W＋Q，指明内能不但可以转移，而且还能跟其他形式的能相互转化。
热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的一种表述形式，是从能的角度揭示不同物质运动形式相互转化的可能性,告诫人们：第一类永动机不可能制成。
新教材高中物理第3章热力学定律第3节热力学第二定律第4节熵——系统无序程度的量度课件鲁科版选择性
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“不产生其他 影响”。
[跟进训练] 角度一 热力学第二定律的理解 1．(多选)如图中汽缸内盛有一定量的理想气体，汽缸壁是导热的， 缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触是光滑的，但不漏气，现将 活塞杆缓慢向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功。若已 知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是( )
(×)
(2)热量不会从低温物体传给高温物体。
(×)
(3)一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。 (√ )
知识点二 热力学第二定律及第二类永动机 1．热力学第二定律 (1)克劳修斯表述 不可能使热量从低__温__物体传向高__温__物体而不引起其他变化。 (2)开尔文表述 不可能从单__一__热__源__吸取热量，使之完全用来做功而不引起其他变 化。
【典例 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 思路点拨：(1)热机效率不可能达到 100%。
(2)对“自发”的正确理解。
(2)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，如果用任 何方法都不能使系__统__与_外__界_完全复原，则原来的过程称为不可逆过程。
2．热传递的方向性 (1)热量可以自发地由高__温__物体传给低__温__物体，或者由物体的高__温__ 部分传给低__温__部分。 (2)热量不能自发地由低__温__物体传给高__温__物体。 (3)热传递是不__可__逆__过程，具有方__向__性__。
物理鲁科版选修3-3学案：课堂互动 第5章第4节熵——无序程度的量度含解析
三点剖析
熵的理解
1.一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动无序程度增大的方向进行.这就是热力学第二定律的微观本质.
2.量度系统无序程度的物理量叫做熵.
3.孤立系统是指与外界既没有物质交换又没有能量交换的系统.
因为不可逆过程总是沿着无序程度增大的方向进行而熵是无序程度大小的量度，所以，在孤立系统中，一切不可逆过程必然朝着熵增大的方向进行，这就是熵增加原理.
在可逆过程中，系统的熵是不变的.
4.在熵增加的同时，一切不可逆过程总是使得能量逐渐丧失做功的要领，从可利用状态转化为不可利用状态，即能量品质退化了，这种现象称为能量退降.
【例题】下列叙述中，正确的是( )
A.对一定质量的气体加热，其内能可能减小
B.在任何系统中，一切过程都朝着熵增加的方向进行
C.物体的温度升高，分子热运动变得剧烈，每个分子动能都增大
D.根据热力学第二定律可知，热量能够从高温物体传到低温物体，但不可能从低温物体传到高温物体
解析：通过光合作用，太阳能转变为植物内的能量，糖的分子排列是更为有序的，所以光合作用的过程是朝着熵减小的过程进展的.
答案：A
类题演练
在下列的四个过程中，可能发生的是( )
A.某物体从高温热源吸收20kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生任何其他影响
B.打开一高压密闭容器，容器内的气体自发流出后又自发流回该容器里去，恢复原状
C.以引起其他变化为代价，使低温物体的温度更低，高温物体的温度更高
D.两瓶不同液体自发地互溶过程是朝着熵减小的方向进行的
类题演练
解析：A错，违反了热力学第二定律.由于自然过程的方向性，可知B是错的.C 正确.液体自发地互溶过程是不可逆过程，必然是朝着熵增加的方向进行的，故D错.
答案：C。
鲁科版-选修3-3-第5章 热力学定律-第3节 热力学第二定律
第四节热力学第二定律
问题和练习四解答：
1．有人说热力学第二定律的意思就是“热不能全部转化为功”，这个说法对吗?
答：这种说法是对热力学第二定律的片面理解。
热力学第二定律的一种表述是：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。
理解这句话的关键是后半句：不引起其他变化。
若考虑引起其他变化，则热全部转化为功是有可能发生的。
2．自然界的现象中，哪些过程是自发进行的?举出几例来。
答：自然界的许多宏观过程都是自发进行的。
如气体的扩散过程，水在重力作用下从高处向低处流动，热量自发地从高温物体向低温物体传递等等。
3. 酷暑季节，当气温高于人体温度时，人体还是可以通过汗的蒸发将热散发出去。
这违反热力学第二定律吗?
答：没有违反热力学第二定律。
热力学第二定律指的是：不可能使热量由低温物体传到高温物体而不引起其他变化。
在酷暑季节，虽然人体把热量传递到高于体温的环境中去了，但却引起了其他变化——汗液也从身体中蒸发出去了。
若没有汗液的蒸发，这种热传递过程是不可能发生的。
4. 电能可以比较方便地转化为其他能。
了解你家用电的情况，能否想出一些方法，提高电能的使用效率?把你的方法与同学交流。
答案：略。
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图 531
1．下列关于热力学第二定律的说法正确的是(
)
A．所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真的发生 B．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的 C．机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能 而不引其他影响 D．气体向真空的自由膨胀是可逆的 E．热运动的宏观过程会有一定的方向性
(3)克劳修斯表述是说热量不能自动地从低温物体转移到高温物体．如果外 界消耗一定量的功，把热量从低温物体转移到高温物体是完全可能的，如电冰 箱和空调机的制冷过程． (4)开尔文表述表明了在引起其他变化或产生其他影响的条件下，热量能够 完全转化为功，如理想气体的等温自由膨胀，内能不变，吸收的热量全部转化 为功，但却引起了体积的膨胀．
【解析】
电能可以全部转化为内能，如纯电阻电路，而燃气的内能不可
能全部转化为电能和机械能，故 A 错误，B、C 正确；根据热力学第二定律关于 热传导的描述知，D 正确，E 错误． 【答案】 BCD
3．下列说法中正确的是(
)
A．机械能全部转化为内能是不可能的 B．机械能可以全部转化为内能 C．第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会消失，也不会创 生，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化为另一种形式 D．根据热力学第二定律可知，热量可能从低温物体传到高温物体 E．从单一热源吸收的热量全部变为功是可能的
【答案】 BCE
2．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转变成内能
)
B．在火力发电中，燃气的内能不可能全部转变为电能 C．在热机中，燃气的内能不可能全部转变为机械能 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 E．热量可以从低温物体传向高温物体，而不引起其他的影响
[合作探讨] 探讨 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？
【提示】 “自发地”是指没有受到任何外界影响或者干扰．
探讨 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】 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
(3)第二类永动机 ①定义 从 单一热源吸取热量并使之完全 转化为功而不产生其他影响的机器． ②第二类永动机不可能制成 第二类永动机并不违背热力学第一定律 ，但违背了热力学第二定律 ． ③热力学第二定律的又一表述 第二类永动机是不可能 制成的．
[再判断] 1．第一类永动机违背了能量守恒定律．(√) 2．机械能可以转变为内能，内能不可以转变为功．(×) 3．在一定条件下，热量也可以从低温物体传给高温物体．(√) [后思考] (1)有可能制成第二类永动械能可以全部转化为内能，
但内能却不能全部转化为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．
(2)请举出日常生活中的一些不可逆过程．
【提示】 ①破镜不能重圆． ②水从高山流到河谷，不可能自己再返回高山． ③一滴墨水滴入一杯清水中，墨水扩散均匀后，不可能再自动地凝聚成一 滴墨水．
知 识 点 一
第3节 第4节
热力学第二定律
知 识 点 二
熵——无序程度的量度
学 业 分 层 测 评
学 习 目 标 1.了解热传导及宏观过程的方向性． (重 点) 2．了解热力学第二定律的多种表述， 并用热力学第二定律解释第二类永动 机不可能制成的原因．(重点) 3．了解熵的概念及熵增加原理，并能 解释生活中的有关现象．(难点)
【解析】
热运动的宏观过程会有一定的方向性 ，符合能量守恒定律的宏
观过程并不能都真的发生，故 A 错误，E 正确；根据热力学第二定律，一切与 热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，所以气体向真空的自由膨胀是不可 逆的，故 B 正确，D 错误；根据热力学第二定律，不可能从单一热源取热使之 完全转换为有用的功而不产生其他影响，所以机械能可以全部转化为内能，而 内能无法全部用来做功以转换成机械能，故 C 正确．
②不可逆过程 如果用任何方法都不能使系统 与 外界完全复原，则原来的过程称为不可逆 过程． (2)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，或者由物体的高温部分传 给 低温部分． ②热量不能自发地由低温 物体传给 高温物体． ③热传递是不可逆 过程，具有方向性．
(3)功和热相互转变的方向性 ①功转变为热这一热现象是不可逆的，具有方向性 ． ②热转变为功这一热现象也是不可逆 的，具有方向性 ． (4)结论 凡是与 热现象有关的宏观过程都具有方向性 ．
2．热力学第二定律的表述 (1)第一种表述(克劳修斯表述) 不可能使热量从 低温物体传向高温物体而不引起其他变化．(说明热传导的 方向性) (2)第二种表述(开尔文表述) 不可能从单一热源 吸取热量，使之完全变为有用功 而不引起其他变化．(说 明机械能与内能转化的方向性) 热力学第二定律的这两种表述是等价的 ．热现象的宏观过程是不可逆的 ．
入，即必须开动空调、电冰箱的压缩机消耗电能．
[核心点击] 1．对两种表述的理解 (1)热力学第二定律的两种表述看上去似乎没有什么联系，然而实际上它们 是等价的，即由其中一个，可以推导出另一个． (2)“不引起其他变化”是指使热量从低温物体传递到高温物体时外界不消 耗任何功或从单一热源吸收热量全部用来做功而外界及系统都不发生任何变 化．
2．热力学第二定律的普遍性 热力学第二定律的每一种表述都揭示了大量分子参与的宏观过程的方向 性，进而使人们认识到自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性， 都是不可逆的．
3．热力学第二定律的推广 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．例如，在图 531 中，盒子中间有一个挡板，左室为真空，右室有气体．撤 去挡板后，右室的气体自发向左室扩散，而相反的过程不可能自发地进行．因 此，热力学第二定律也可以表述为：气体向真空的自由膨胀是不可逆的．
知 识 脉 络
自然过程的方向性
热力学第二定律的表述
[先填空] 1．自然过程的方向性 (1)可逆过程和不可逆过程 ①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．