2018-2019学年人教版选修3-3热力学第二定律课件(33张)

提 升
互 动
工作的电冰箱的门打开，尽管可以不断向室内释放冷
· 突
气，但同时冰箱的箱体向室内散热，就整个房间来
破
考 说，由于外界通过导线不断有能量输入，室内的平均
点
温度会不断升高。
菜单
物理·选修3-3
第十章 热力学定律
基 课堂互动·突破考点
础
落
实 ·
考点一 热力学第二定律
新 知
1．对热力学第二定律的理解
知
探 究
世界各地发生。能源成为困扰世界经济发展的重大难题
综
之一。下列有关能量转化的说法中正确的是
合 训
练
A．不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做 · 能
课 功，而不引起其他的变化
力 提
堂 互

B．只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的升 Nhomakorabea动
· 全部内能转化为机械能
突
破 C．满足能量守恒定律的物理过程都能自发地进行
中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。
点
菜单
物理·选修3-3
第十章 热力学定律
基
础 3．对热力学第二定律的两种表述等价性的证明
落
实 ·
两种表述是等价的，即一个说法是正确的，另一
新 知
个说法也必然是正确的；如一个说法是错误的，另一
探 究
个说法必然是不成立的。下面给出证明：
综
合
设表述(1)不成立，低温热库T2可以自发地向高温
· 突
②热机不能把它得到的全部内能转化为机械能。
破
考
点
菜单
物理·选修3-3
第十章 热力学定律
基 础
③因热机工作时，总要向冷凝器散热，不可避免
落 实
地要释放一部分热量Q2，所以总有Q1＞W。
·
新 ④热机的效率不可能达到100%，即使是理想热
知
探 究
机，没有摩擦，也没有漏气等能量损失，它也不可能
究
综
(2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏
合 训
观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学 练 ·
方面的影响。如吸热、放热、做功等。
能 力
课 堂
2．热力学第二定律的实质
提 升
互 动
热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分
· 突
子参与宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界
破 考
探 究
在热力学第二定律的表述中，正确地理解“自发 综
合
地”“不产生其他影响”的确切含义是理解热力学第二 训
练
定律的关键所在。
·
能
课
(1)“自发地”过程就是不受外来干扰进行的自然过 力 提
堂 互
程，如重物下落、植物的开花结果等都是自然界客观存
升
动 ·
在的一些过程，它不受外界干扰。在热传递过程中，热
突 破
第十章 热力学定律
基
础
落
实 2．(多选)下列关于热传导的说法中，正确的是
·
新 知
A．热量只能从高温物体流向低温物体，而不能从
探 究
低温物体流向高温物体
综
合
B．热量可以从低温物体传递给高温物体
训 练
C．热量可以有条件地从低温物体传递给高温物
· 能
课 体，只要低温物体内能足够大
力 提
堂
力 提
堂
升
互 动
(3)内能改变的两种方式。
·
突
破
考
点
菜单
物理·选修3-3
第十章 热力学定律
基
础
落
实
·
新 知
【解析】 由热力学第二定律的开尔文表述可知A
探 究
对；热机效率总低于100%，B错；满足能量守恒的物
综
合
理过程未必能自发进行，任何过程一定满足热力学第
训 练
二定律，C错；由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，W
探
究
断地把吸取的热量变为有用的功，就不可避免地将一
综 合
部分热量传给低温热库。
训 练
·
自主思考——判一判
能
力
课 堂
2．(1)可以从单一热库吸收热量，使之完全变为
提 升
互 动
功。( √ )
·
突 (2)第二类永动机违背了能量守恒定律。( × )
破
考 点
(3)第二类永动机违背了热力学第二定律。( √ )
合 训
明，凡违反表述(2)的，也必然违反表述(1)。
练 ·
能
力
课
提
堂
升
互
动
·
突
破
考
点
图10－4－1
菜单
物理·选修3-3
第十章 热力学定律
基 础

[例1]
随着世界经济的快速发展，能源短缺问题日
落 实
显突出。近期油价不断攀升，已对各国人民的日常生活
·
新 造成了各种影响，如排长队等待加油的情景已经多次在
综
把吸收的热量百分之百地转化为机械能，总要有一部
合 训
练
分热量散发到冷凝器或大气中。
·
能
课 2．第二类永动机
力 提
堂 互
(1)第二类永动机。
升
动
· 只从单一热库吸收热量，使之完全变为有用的功
突
破 而不引起其他变化的热机。
考
点 (2)第二类永动机不可能制成。
究
综
程，故选项A错误；根据热力学第一定律，物体内能的
合 训
变化取决于吸收或放出的热量和做功的正负两个因
练 ·
能
素，所以选项B错误；第二类永动机不违反能量守恒定 力
课
提
堂 互
律，而违反了热力学第二定律，选项C错误；选项D是
升
动 ·
热力学第二定律的表述形式之一，是正确的。
突
破 答案 D
考
点
菜单
物理·选修3-3
能
力
课 堂
(1)定义：只从单一热库吸收热量，使之完全变为
提 升
互 动
功而不引起其他变化的热机。
·
突
破
考
点
菜单
物理·选修3-3
第十章 热力学定律
基
础 落
(2)第二类永动机不可能制成的原因：虽然第二类
实 ·
永动机不违反_能__量__守__恒__定__律__，但大量的事实证明，在
新
知 任何情况下，热机都不可能只有一个热库，热机要不
能 力
课
提
堂 互
(2)热机的工作原理。
升
动 ·
工作物质从热库吸收热量Q1，推动活塞做功W，
突 破
然 后 排 出 废 气 ， 同 时 把 热 量 Q2 散 发 到 冷 凝 器 或 大 气
考
点 中。
根据能量守恒有Q1＝W＋Q2。
菜单
物理·选修3-3
第十章 热力学定律
基
础
落
实 ·
(3)热机的效率。
·
突
破
考
点
菜单
物理·选修3-3
第十章 热力学定律
基 础
二、热力学第二定律的另一种表述
落 实
1．热机
·
新 (1)热机工作的两个阶段：第一个阶段是燃烧燃
知
探 究
料，把燃料中的_化__学__能__变成工作物质的内__能__。第二个
综
阶段是工作物质对外做__功_，把自己的内能变成机__械__能__。
量可以自发地从高温物体传向低温物体，却不能自发地
考 点
从低温物体传向高温物体。
菜单
物理·选修3-3
第十章 热力学定律
基 础
要将热量从低温物体传向高温物体，必须有“对
落 实
外界的影响或有外界的帮助”，就是要有外界对其做
· 新
功才能完成。电冰箱就是一例，它是靠电流做功的帮
知 探
助把热量从低温处“搬”到高温处的。
菜单
物理·选修3-3
第十章 热力学定律
基
础
落
实 ·
制冷机是使热量从低温物体传到高温物体的装
新 知
置，通过制冷机的工作可以使一定空间内的物体温度
探
究
低于环境温度并维持低温状态。夏天，将房间内一台
综 合
正在工作的电冰箱的门打开，试分析这是否可以降低
训 练
室内的平均温度？为什么？
· 能
力
课 堂
提示 不会降低室内的平均温度。若将一台正在
· 能
力
课 守恒定律
提
堂
升
互 动
D．不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做
· 突
功，而不引起其他变化
破
考
点
菜单
物理·选修3-3
第十章 热力学定律
基
础
落 实
解析 根据热力学第二定律，热量不能自发地由
· 新
低温物体传递到高温物体，但在一定条件下，热量可
知
探 以由低温物体传递到高温物体，例如电冰箱的工作过
·
能
课
(2)理解的关键在于 “自发”和“不产生其他影
力 提
堂
互 响”。
升
动
·
突
破
考
点
菜单
物理·选修3-3
第十章 热力学定律
基
础
落
实
·
新 知
1．对热力学第二定律的理解，下列说法正确的是
探 究
A．热量不能由低温物体传递到高温物体
综 合
B．外界对物体做功，物体的内能必定增加
训 练
C．第二类永动机不可能制成，是因为违反了能量
新 知
把热机做的功 W 与它从热库中吸收的热量 Q1 的比
探 究
值叫作热机的效率，用 η 表示，有 η＝QW1。
综 合 训
因为 Q1＝W＋Q2，所以 Q1＞W，η ＜1。
练 ·
这说明热机不可能把吸收的热能全部转化为机械
能 力
课 堂
能，总有一部分要散失到冷凝器或大气中。
提 升
互 动
(4)特别提示：①热机必须有热源和冷凝器。
升
互 动
D．热量可以有条件地从低温物体流向高温物体，
· 突
条件是外界必须做功
破
考
点
菜单
物理·选修3-3
第十章 热力学定律
基
础
落
实
·
新
知 探 究
解析 克劳修斯表述并没有排除热量由低温物体
综
流向高温物体A错；说法B比较笼统，但并无错误；说
合 训
法C对条件的解释有错误，热量的流向与物体内能无直
练 ·
训 练
学第二定律解释第二类永
· 能
课 动机不能制造成功的原因。
力 提
堂 互
3．能用热力学第二定律解释自然界中的能量转
升
动
· 化、转移及方向性问题。
突
破 4．尝试运用热力学第二定律解决一些实际问题。
考
点
菜单
物理·选修3-3
第十章 热力学定律
基
础
落 实
基础落实·新知探究
·
新
知 探
一、热力学第二定律的一种表述
考
点 D．外界对物体做功，物体的内能必然增加
菜单
物理·选修3-3
第十章 热力学定律
基
础
落
实
·
新 知
【审题指导】 解答此题时应注意以下三点：
探 究
(1)注意热力学第二定律的克劳修斯表述及开尔文
综
合
表述的完整性，不能断章取义。
训 练
(2)热力学第一定律与热力学第二定律的区别与联
· 能
课 系。
训 练
热库T1传递热量Q2，如图10－4－1所示。那么，我们
· 能
课 堂
可在高温热库T1和低温热库T2之间设置一热机，使它
力 提 升
互 动
从高温热库吸收热量Q1，对外做功W，并把热量Q2传
· 突
递给低温热库。当这一过程完成之时，低温热库由于
破 考
吸热和放热相等，没有引起其他变化。
点
菜单
物理·选修3-3
考
点
菜单
物理·选修3-3
第十章 热力学定律
基
础
落
实
·
新 知
自主思考——判一判
探 究
1．(1)一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可
综
合
逆的。(√ )
训 练
(2)热量不会从低温物体传给高温物体。( × )
· 能
课
(3)由冰箱能自发地把热量从低温物体传给高温物
力 提
堂
升
互 动
体。( × )
合 训
练
(2)热机的效率：热机输出的_机__械__功__W__与燃料产生 ·
能
课 堂
的_热__量__Q_的比值。用公式表示为 η＝WQ。
互
____________________________
力 提 升
动
· 2．开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之
突 破
_完__全__变__成__功__，而不产生其他影响。(该表述阐述了机械
第十章 热力学定律
基
础
落
实
·
新
知
探
究
综
合
第4节 热力学第二定律
训 练
·
能
力
课
提
堂
升
互
动
·
突
破
考
点
菜单
物理·选修3-3
第十章 热力学定律
基
础
落
[学习目标]
实
· 1．了解热传递、扩散现象、机械能与内能的转化
新
知 等都具有方向性。知道具
探
究 有方向性的过程为不可逆的。
综 合
2．了解热力学第二定律的两种表述，并能用热力
第十章 热力学定律
基 础

高温热库放出热量Q1大于吸收热量Q2，热机对外做
落 实
功W＝Q1－Q2，相当于高温热库放出的热量全部用来对
· 新
外做功，且没有引起其他变化，也就是说单一热库所放
知 探 究
出的热量全部用来做功。这显然是违反表述(2)的，即凡
综
违反表达(1)的说法，必然违反表述(2)。反之，也可以证
· 能
课 ＞0，ΔU不一定大于0，即内能不一定增加，D错。
力 提
堂
升
互 动
【答案】 A
·
突
破
考
点
菜单
物理·选修3-3
第十章 热力学定律
基
础
落
实
·
新 名师点拨
知
探 究
热力学第二定律的理解
综
合
(1)理解热力学第二定律的实质，即自然界中进行 训
练
的所有涉及热现象的宏观自然过程都具有方向性。
考 点
能与内能转化的方向性)
菜单
物理·选修3-3
第十章 热力学定律
基
础
落
实 ·
3．热力学第二定律的其他描述