热力学第二定律(导)学案 (11)
热力学第二定律学案
热力学第二定律学案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN学习内容学习目标：1、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2、用热力学第二定律解释为什么第二类永动机不可以制成。
3、知道熵的概念，知道熵是反映系统无序程度的物理量。
知道任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少4、了解热力学第二定律的微观意义5、利用熵增加原理认识自然界中能量转化的方向性。
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"学习指导即时感悟【回顾﹒预习】1、热力学第一定律的内容数学表达式2、能量守恒定律3、热力学第二定律的两种表述：（1）克劳修斯表述自我完成，回与温度有关，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【当堂达标】一、1．下列说法中正确的是（ C ）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．下列说法正确的是（ CD ）A．第二类永动机与第一类永动机一样违背了能量守恒定律B．自然界中的能量是守恒的，所以能量永不枯竭，不必节约能源C．自然界中有的能量便于利用，有的不便于利用D．不可能让热量由低温物体传递给高温物体而不引起其它任何变化分析题目、总结方法杆恒温10-4-1B．我们所说的有序状态，指的是对应着较多微观态的那样的宏观态C．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D．熵越大，表示宏观态所对应的微观态数目越少【总结提升】本节课你学到的最重要的新知识：本节课你在运用旧知识时又出现的错误：【拓展﹒延伸】。
热力学第二定律的备课教案
热力学第二定律的备课教案一、引言热力学第二定律是热力学中最重要的定律之一，它揭示了自然界中热流的方向，以及热量如何转化为有用的能量。
本备课教案将深入探讨热力学第二定律的概念、背后的原理以及实际应用。
通过本节课的学习，学生将能够全面理解热力学第二定律，并能够运用所学知识解决相关问题。
二、核心概念1. 热力学第二定律的定义热力学第二定律表明，自发发生的热流只能从高温物体传向低温物体，而不会相反。
这意味着在孤立的系统中，热量不会自动从冷物体传到热物体，除非外界做功。
2. 熵的增加与熵的理解熵是一个用来描述系统混乱程度的物理量，也可以理解为热力学系统的无序程度。
根据热力学第二定律，孤立系统的熵总是增加的，直到达到最大值，达到熵最大值的状态为热死状态。
熵的增加体现了热流不可能自动从冷物体传到热物体的事实。
三、原理解析1. 卡诺热机的工作原理卡诺热机是热力学第二定律的一个重要应用实例，它由两个等温过程和两个绝热过程组成。
卡诺热机的工作原理是基于热量从高温热源到低温热源的自发传递，通过循环过程将热量转化为有用的功。
2. 热力学温标的定义与实践热力学温标是基于热力学第二定律的概念，将绝对零度作为温标的零点。
根据热力学第二定律，温度可以作为确定热流方向的一个参考。
热力学温标在实践中广泛应用，例如摄氏度和开尔文温标。
3. 热力学第二定律的推论：熵增原理热力学第二定律的一个重要推论是熵增原理，也被称为熵不减原理。
熵增原理表明在孤立系统中，熵的增加是系统自发发生的，不会自动降低。
这一原理在实际中有着广泛的应用，例如解释自然界中的不可逆过程。
四、实际应用1. 热力学第二定律在工程中的应用热力学第二定律在工程领域中具有广泛的应用，如汽车发动机、电力工厂和制冷设备等。
通过热力学第二定律，工程师可以根据系统的性质和工作要求来设计高效的能量转换装置。
2. 热力学第二定律在环境保护中的意义热力学第二定律对环境保护具有重要意义。
通过深入理解熵增原理，我们可以意识到资源的有限性以及废弃物对环境的影响。
《热力学第二定律》教学设计[范文大全]
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《热力学第二定律》教学设计[范文大全]第一篇：《热力学第二定律》教学设计《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。
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。
热力学第二定理教案
热力学第二定理教案介绍本教案旨在介绍热力学第二定理，进一步帮助学生理解该定理的基本原理和应用。
定义热力学第二定理，也称为熵增原理，是热力学中的基本原理之一。
它表明在一个孤立系统中，熵（即无序度）总是趋向增加，而不会减少。
原理解释根据热力学第二定理，熵的增加可以通过以下两个方面来理解：1. 热不可逆性：热量从高温物体传递到低温物体是不可逆的过程。
这意味着在热量传递过程中会有一部分能量被消耗，而不可再生地增加了系统的无序度。
2. 宏观微观联系：热力学是宏观物理学的分支，而微观物理学是描述粒子行为的理论。
熵的增加可以从宏观和微观两个层面来解释。
从宏观层面来看，系统的熵增加表示系统的无序度增加；从微观层面来看，系统的微观状态数增加，而较微观状态数更多的状态具有更高的可能性，因此系统的无序度增加。
应用热力学第二定理在实际应用中具有广泛的意义，例如：- 热机效率：热力学第二定理对于热机效率提供了限制。
在任何热机中，其效率不可能达到100%。
根据卡诺定理，热机效率的上限与工作温度之比有关。
- 热力学过程分析：热力学第二定理可以用来分析各种热力学过程的可行性以及可能的方向。
它可以帮助我们了解能量转换的方式和路径，以及热平衡是否会发生。
- 自发性反应：热力学第二定理也被用来解释自发性反应的发生原因。
自发性反应是指在特定条件下无需外部干预而自发发生的化学反应。
总结热力学第二定理（熵增原理）是热力学中的一个重要定律，它揭示了熵在孤立系统中总是增加的事实。
理解和应用该定理有助于我们深入研究能量转换、热平衡和自发性反应等热力学领域的问题。
大学_热力学第二定律教案
一、教学目标1. 知识目标：（1）了解热力学第二定律的基本概念；（2）掌握克劳修斯表述和开尔文表述；（3）理解熵的概念及其在热力学中的作用；（4）掌握热力学第二定律在现实生活中的应用。
2. 能力目标：（1）能够运用热力学第二定律解释实际问题；（2）培养逻辑思维和分析问题的能力。
3. 情感目标：（1）激发学生对热力学第二定律的兴趣；（2）培养学生的科学精神和创新意识。
二、教学重点1. 热力学第二定律的基本概念；2. 克劳修斯表述和开尔文表述；3. 熵的概念及其在热力学中的作用；4. 热力学第二定律在现实生活中的应用。
三、教学难点1. 熵的概念及其在热力学中的作用；2. 热力学第二定律在现实生活中的应用。
四、教学过程（一）导入1. 引入热力学基本概念，如能量守恒定律；2. 提出问题：如何描述热力学过程的不可逆性？（二）新课讲解1. 热力学第二定律的基本概念：（1）孤立系统自发地朝向热力学平衡方向演化；（2）第二类永动机永不可能实现。
2. 克劳修斯表述和开尔文表述：（1）克劳修斯表述：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；（2）开尔文表述：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。
3. 熵的概念及其在热力学中的作用：（1）熵是系统微观粒子无序程度的量度；（2）熵增定律：在自然过程中，一个孤立系统的总混乱度（即熵）不会减小。
4. 热力学第二定律在现实生活中的应用：（1）热机效率；（2）能源利用；（3）生态学等领域。
（三）课堂练习1. 分析一个实际生活中的热力学现象，运用热力学第二定律进行解释；2. 讨论热力学第二定律在实际应用中的重要性。
（四）总结与作业1. 总结本节课所学内容；2. 布置作业：阅读相关资料，了解热力学第二定律在某一领域的应用，撰写一篇短文。
五、教学反思1. 本节课通过讲解热力学第二定律的基本概念、克劳修斯表述和开尔文表述、熵的概念及其在热力学中的作用等内容，使学生掌握了热力学第二定律的基本知识；2. 在课堂练习环节，引导学生运用所学知识分析实际问题，培养学生的实际应用能力；3. 通过本节课的学习，激发学生对热力学第二定律的兴趣，培养学生的科学精神和创新意识。
热力学第二定律学案 鲁科版(优秀教案)
热力学第二定律学案（鲁科版选修）学习目的、了解某些热学过程的方向性、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、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、知道什么是能量耗散学习重点、热力学第二定律的实质，定律的两种不同表述、知道什么是第二类永动机，以及它不能制成的原因学习难点热力学第二定律的物理实质要点梳理.一切与热现象有关的宏观自然过程都是的，即宏观自然过程具有性。
在物理学中，反映宏观自然过程的的定律就是热力学第二定律。
.德国物理学家克劳修斯在年提出：，这就是热力学第二定律的克劳修斯表述，这种表述阐述的是传热的。
.开尔文与年提出了热力学第二定律德的另一种表述，即开尔文表述：。
开尔文表述阐述了的方向性，即通过做功，机械能可以转化为内能，而内能无法转化为机械能。
.热力学第二定律的上述两种表述是的，可以从一种表述推到出另一种表述，对任何一类宏观自然过程进行的说明，都可以作为热力学第二定律的表述。
.热力学第二定律的每种表述都揭示了大量分子参与宏观过程的性，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性。
．不可逆方向方向性.热量不能自发地从低温物体传到高温物体方向性.不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响机械能和内能转化全部全部用来做功.等价方向.不可逆方向例１.翻开人类的物理学史：你会发现无数的科学家带着“能量守恒定律”的梦想去追寻人类的“永动机”，但残酷的物理规律泯灭了无数的希望，成功源于追求，追求是人类认知的动力，人类便有了“空调、冰箱”等热学定律运用的文明，以下认知正确的是（）．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功．不可能使热量从低温物体传递到高温物体．有大量分子参与的宏观过程具有方向性．第二类永动机违反了能量守恒定律，因此不可能制成答案解析:热力学第二定律的开尔文表述为: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。
也就是说，在产生某种影响的情况下，物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功，故选项正确；热力学第二定律的克劳修斯表述为: 热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但在一定条件下，是可能使热量从低温物体传递到高温物体的，如电冰箱工作时就是把热量从箱内低温环境传到箱外高温环境，故选项错误；热力学第二定律就是反映宏观自然过程的方向性的定律，故选项正确；第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律，故选项错误。
热力学第二定律导学案
第4讲热力学第二定律[目标定位] 1.通过自然界中客观过程的方向性，了解热力学第二定律.2.了解热力学第二定律的两种不同表述，以及两种表述的物理实质.3.了解什么是第二类永动机，知道为什么它不能制成.一、热力学第二定律1．一切与热现象有关的宏观自然过程都是__________的．如物体间的传热、气体的膨胀、扩散……都有特定的__________．2．反映宏观自然过程__________的定律就是热力学第二定律．二、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到高温物体．2．开尔文表述：不可能从__________库吸收热量，使之完全变成功，而__________其他影响．三、热机1．热机的效率η：热机输出的机械功与燃料产生的__________的比值，用公式表示为η＝W.热机的效率不可能达到100%.Q2．第二类永动机：只有__________热源，从单一热源吸收热量，可以__________用来做功的热机叫第二类永动机，它不违背__________，但违背__________，所以__________实现．一、宏观过程的方向性1．热传导具有方向性：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，结果使高温物体的温度降低，低温物体的温度升高．2．气体的扩散现象具有方向性：两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，决不会自发地分开，成为两种不同的气体．3．机械能和内能的转化过程具有方向性：物体在水平面上运动，因摩擦而逐渐停止下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，在地面上重新运动起来．4．气体向真空膨胀具有方向性：气体可自发地向真空容器膨胀，但绝不可能出现气体自发地从容器中流出，容器变为真空．5．在整个自然界中，无论有生命的还是无生命的，所有的宏观自发过程都具有单向性，都有一定的方向性，都是一种不可逆过程．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．热传递是有方向性的D．气体向真空中膨胀的过程是有方向性的答案ACD二、热力学第二定律和第二类永动机1．克劳修斯表述是按热传导的方向性表述的．热量可以由低温物体传到高温物体但不能是自发的，如：冰箱、空调．2．开尔文表述是按照机械能与内能转化过程的方向性来表述的．不是不能从单一热库吸收热量而对外做功，而是这样做的结果，一定伴随着其他变化或影响．3．这两种表述看似毫无联系，其实是等价的，可以从一种表述导出另一种表述．4．热力学第二定律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．5．第二类永动机不可能制成，它也是热力学第二定律的一种表述形式．虽然第二类永动机不违反能量守恒定律，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源，热机要不断地把吸取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源．例2根据热力学第二定律可知，下列说法中正确的是( )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中，而不引起其他变化D．不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化答案AD例3第二类永动机不可能制成的原因是( )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而不引起其他变化答案 D宏观过程的方向性1．下列哪个过程具有方向性( )A．热传导过程B．机械能向内能的转化过程C．气体的扩散过程D．气体向真空中的膨胀答案ABCD热力学第二定律和第二类永动机2．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答案BCD3．关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是( )A．热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互矛盾的B．内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾C．两条定律都是有关能量的转化规律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别D．其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律答案 B4．关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是( )A．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并达到绝对零度，最终实现热机效率100%B．热量是不可能从低温物体传递给高温物体的C．第二类永动机遵从能量守恒定律，故能制成D．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2.0×105J，同时空气向外界放出热量1.5×105J，则空气的内能增加了5×104 J答案 D解析由热力学第二定律知，B、C错；绝对零度不可能达到，A错；由热力学第一定律知D 正确.题组一宏观过程的方向性1．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．热量不可能从低温物体传给高温物体答案AC2．下列说法中正确的是( )A．一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性B．一切不违反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能否自发进行D．一切物理过程都不可能自发地进行答案AC3．以下说法正确的是( )A．热量不仅可以从高温物体传到低温物体，也可自发地从低温物体传到高温物体B．空调等设备就是利用了热传导的方向性C．无论采用什么方法，都不可能把热量从低温物体传递给高温物体D．热量能自发地传递的条件是必须存在温度差答案 D题组二热力学第二定律的理解4．关于热力学定律和分子动理论，下列说法中正确的是( )A．我们可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化B．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的C．在分子力作用范围内，分子力总是随分子间距离的增大而减小D．温度升高时，物体中每个分子的运动速率都将增大答案 B5．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1所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象．关于这一现象的正确说法是( )图1A．这一实验不违背热力学第二定律B．在实验过程中，热水温度降低，冷水温度升高C．在实验过程中，热水的内能全部转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能D．在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，电能则全部转化成冷水的内能答案AB6．图2为电冰箱的工作原理示意图．压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内、外的管道中不断循环．在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外．下列说法正确的是( )图2A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C．电冰箱的工作原理不违反热力学第二定律D．电冰箱的工作原理违反热力学第二定律答案BC7．关于空调机，下列说法正确的是( )A．制冷空调机工作时，热量从低温物体传到高温物体B．制暖空调机工作时，热量从高温物体传到低温物体C．冷暖空调机工作时，热量既可以从低温物体传到高温物体，也可以从高温物体传到低温物体D．冷暖空调机工作时，热量只能从低温物体传到高温物体答案AD题组三综合应用8．下列说法中正确的是( )A．功可以完全转化为热量，而热量不可以完全转化为功B．热机必须是具有两个热库，才能实现热功转化C．热机的效率不可能大于1，但可能等于1D．热机的效率必定小于1答案 D9．如图3所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片．轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动．离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动．下列说法正确的是( )图3A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量答案 D10．关于热力学定律，下列说法正确的是( )A．为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加C．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功D．不可能使热量从低温物体传向高温物体E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程答案ACE11．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，而不引起其他变化；第二种表述：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．图4甲是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图：外界对制冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体．请你根据第二种表述完成示意图乙．根据你的理解，热力学第二定律的实质是_____________________________________________________________________________________________________________________________________.图4。
高中物理《热力学第二定律》教案设计
高中物理《热力学第二定律》教案设计一、教学目标1.理解热力学第二定律的表述及其意义。
2.掌握热力学第二定律的应用，如卡诺循环和热机的效率。
3.培养学生的科学思维能力和实验探究能力。
二、教学重点与难点1.教学重点：热力学第二定律的表述及其应用。
2.教学难点：卡诺循环的推导和热机效率的计算。
三、教学过程1.导入新课通过提问引导学生回顾热力学第一定律，然后提出问题：“热力学第一定律能否解决所有热力学问题？”让学生思考并回答，从而引出热力学第二定律。
2.热力学第二定律的表述（1）讲解热力学第二定律的表述：不可能从单一热源取热使之完全变为有用的功而不引起其他变化。
（2）举例说明热力学第二定律的意义，如热机效率不可能达到100%。
3.热力学第二定律的应用（1）讲解卡诺循环的原理，引导学生理解卡诺循环中热量的转化过程。
（2）推导卡诺循环的效率公式，让学生掌握热机效率的计算方法。
（3）讨论实际热机的效率与卡诺循环效率的关系，引导学生了解提高热机效率的途径。
4.实验探究（1）设计实验：让学生利用热力学第二定律的原理，设计一个简单的热机模型。
（2）实验操作：学生在教师的指导下进行实验，观察热机的工作过程。
（3）数据分析：引导学生分析实验数据，得出热机效率的结论。
5.课堂小结（2）强调热力学第二定律在现实生活中的意义。
（3）布置课后作业：让学生查阅资料，了解热力学第二定律在新能源开发中的应用。
四、课后作业1.阅读教材，理解热力学第二定律的表述及其意义。
2.列举生活中符合热力学第二定律的实例，并简要分析。
3.推导卡诺循环的效率公式，并解释公式中各参数的物理意义。
4.设计一个提高热机效率的方案，并简要阐述其原理。
五、教学反思1.加强对热力学第二定律的理解，避免学生产生误解。
2.在实验探究环节，要关注学生的操作过程，确保实验安全。
3.课后作业要注重实际应用，提高学生的实践能力。
重难点补充：1.热力学第二定律的表述及理解教师：“同学们，想象一下，如果我们能从热源中取出热量并且完全转化为功，那会怎么样？”学生：“那我们就能创造出永动机了！”教师：“对，这就是热力学第二定律告诉我们不可能的事情。
高中物理 热力学第二定律学案新人教版
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向进行，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热量也能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：②.开尔文表述：3.热机4.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。
它是否违背能量守恒定律（）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；基础训练1.下列关于能量转化的说法中，正确的是（）A.机械能可以转化为内能，但内能不能转化为机械能B.机械能可以转化为内能，内能也能转化为机械能C.机械能不可以转化为内能，但内能可以转化为机械能D.机械能可以转化为内能，但内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化2.关于第二类永动机，下列说法正确的是（）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，只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3.下列关于热机的说法中，正确的是（）A.热机是把内能转化成机械能的装置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4.下列说法中正确的是（）A.一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性B.一切不违背能量守恒与转化定律的物理过程都是可以实现的C.由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行D.一切物理过程都不可能自发地进行5.第二类永动机不可能制造出来的原因是因其工作原理违背（）A.热力学第一定律B.能的转化与守恒定律C.热力学第二定律D.上述三个定律6.热量会自发地从物体传到物体，而不能自发地从物体传到物体，这就是热传导的性。
高二物理教案热力学第二定律
高二物理教案热力学第二定律高二物理教案热力学第二定律1教学目标（1）知道宏观热学过程的方向性（2）知道热力学第二定律（3）知道第二类永动机是不可能的（4）知道能量耗散教学建议教材分析分析一：本节内容首先由热现象的方向性，说明第二类永动机是不可能的，并在此基础上提出热力学第二定律．分析二：自然界中的能量是守恒的，但有些能量便于利用，而有些能量不便于利用，我们没办法将流失的内能重新收集起来加以利用，能量转化的方向性造成能源不可能“用之不完，取之不尽”．教法建议建议：本节内容要求不高，只要求学生对热力学第二定律有所了解，因此可采取学生自学，教师对难点简单引导的教学方法．教学设计方案教学重点：知道热传导的方向性以及热力学第二定律教学难点：热力学第二定律学生先自学，教师再难点简单引导、讲解．探究活动题目：热力学第二定律的发现过程组织：个人方案：科技小论文评价：论文的科普性高二物理教案热力学第二定律2学习目标1. 知道自然界中热侍导的方向性。
2. 初步了解热力学第二定律，并能用热力学第二定律解释第二类永动机不能制造成功的原因。
3. 能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。
学习重、难点热力学第二定律及用定律解释一些实际问题。
学法指导自主、合作、探究、师生讨论知识链接1.热力学第一定律的内容：。
2.机械能能否全部转化为内能，那么内能能否全部转化为机械能?举例说明学习过程用案人自我创新[自主学习]1. 阅读P56思考与讨论提出的问题，体会热传导的方向性。
说说你对一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的这名话的理解。
2. 热机是一种把内能转化为机械能的装置。
热机包括热源、工作物质、冷凝器几部分组成。
其工作原理为：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。
根据能量守恒三者关系为：我们把热机做的功W和它从热源吸收的热量Q1的比值叫做热机的.效率，用教type=#_x0000_t75 ole=表示，即。
《热力学第二定律》 导学案
《热力学第二定律》导学案一、学习目标1、理解热力学第二定律的两种表述方式。
2、了解热机效率的概念，以及其与热力学第二定律的关系。
3、认识热力学第二定律的微观解释，理解熵的概念。
二、知识回顾1、热力学第一定律：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。
表达式为：ΔU ＝ Q ＋ W。
2、热传递：由温度差引起的热能传递现象，热传递的方向是从高温物体向低温物体。
3、功和热的本质：功是能量转化的量度，热是内能转移的量度。
三、新课导入在生活中，我们经常会遇到一些与热现象有关的问题。
比如，热能不能完全转化为功而不产生其他影响？为什么热量总是从高温物体自发地流向低温物体，而不是相反？这些问题的答案都与热力学第二定律有关。
四、热力学第二定律的两种表述（一）克劳修斯表述不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。
例如，我们使用空调制冷，将室内的热量搬运到室外，这个过程需要消耗电能，也就是引起了其他变化。
如果没有外界的能量输入，热量是不可能自发地从低温的室外传到高温的室内的。
（二）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产生其他影响。
比如，热机在工作时，从高温热源吸收热量，一部分用来做功，另一部分热量会排放到低温热源。
如果要让热机从单一热源吸热，全部用来做功，而不向低温热源排放热量，这是不可能实现的。
五、热机效率（一）热机把内能转化为机械能的装置叫做热机，如蒸汽机、内燃机等。
（二）热机效率热机工作时，用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做热机的效率。
热机效率的表达式为：η ＝ W ／ Q 放其中，W 为热机做的有用功，Q 放为燃料完全燃烧放出的热量。
由于热机工作时总是存在各种能量损失，所以热机的效率总是小于1。
六、热力学第二定律的微观解释（一）微观状态与宏观状态系统的宏观状态所对应的微观状态的数目叫热力学概率。
（二）自发过程的方向性一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。
人教版高中物理教案-热力学第二定律1
§11－6 熱力學第二定律【教學目的】1、瞭解某些熱學過程的方向性2、瞭解什麼是第二類永動機，為什麼第二類永動機不可能製成3、瞭解熱力學第二定律的兩種表述，理解熱力學第二定律的物理實質4、知道什麼是能量耗散5、知道什麼是熱力學第三定律【教學重點】1、熱力學第二定律的實質，定律的兩種不同表述2、知道什麼是第二類永動機，以及它不能製成的原因【教學難點】熱力學第二定律的物理實質【教具】擴散裝置【教學過程】○、引入學生答問：1、熱力學第一定律的形式若何，符號法則怎樣？2、什麼是第一類永動機？熱力學第一定律和能量守恆定律具有相同的實質，表徵的是能量轉移或轉化過程中總量不變。
既然能量只是在不停地轉移或轉化，而不會消失，我們為什麼還在面臨能源危機，還在不停地呼籲節約能源呢？我們今天來探討一下這個問題——一、某些熱學過程的方向性人們認識問題，總是先有素材，再有思索，然後才有理論的總結與上升。
我們先看這樣的事實：根據初中學過的物理常識，我們知道熱傳導會在兩個有溫差的物體間產生，會自發的從高溫物體傳至低溫物體，那麼，熱傳導會不會從低溫物體傳至高溫物體呢？不會。
我們把這種現象稱之為——熱傳導的方向性在看另一個事實：表述教材P85圖11-12的物理情形…（人們也做過理論上的預測：擴散既然是分子無規則運動引起，那麼，原來A容器中的氣體分子恰好全部回到A容器是可能的，只是這種幾率非常非常小，以至於在現實中還從來沒有發生過）這說明——擴散現象有方向性事實三：有初速度的物體，在水平面上運動，總要停下來，因為摩擦生熱，機械能轉化成了內能；但是，由於內能的增量一部分轉移到物體和地面，另一部分轉移到了空中（通常稱之為耗散），我們要把這部分內能收集起來，然後通過某種機器或裝置讓它轉化成物體重新運動的機械能，這可能嗎？答案必然是否定的。
甚至人們還嘗試過，即便能夠把這部分內能完全收集（不散失），要使它完全轉化成機械能，也是絕對不可能的。
3.4 热力学第二定律(教学设计)高中物理(人教版2019选择性必修第三册)
第4节热力学第二定律教学设计（三）观看ppt视频气体的膨胀有特定的方向性：只能自发地向低压空间膨胀。
扩散有特定的方向性：只能自发地由密度大的区域向密度小的区域扩散。
总结：凡是实际的过程，只要涉及热现象，都有特定的方向性。
例如上面列举的这些例子，而相反的过程，即使不违背能量守恒定律，也不会自发地进行。
这就是说，一切与热反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律。
现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。
反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律。
思考与讨论：电冰箱通电后箱内温度低于箱外温度，并且还会继续降温，直至达到设定的温度。
显然这是热量从低温物体传递到了高温物体。
这一现象是否违背热力学第二定律呢？电冰箱工作时热量的确从低温物体——冰箱内的食品，传到了高温物体——冰箱外的空气。
但是这不是自发的过程，这个过程必须有第三者的介入，即压缩机消耗电能，对制冷系统做了功。
（三）热力学第二定律的开尔文表述1、热力学第二定律的开尔文表述：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。
（即：不可能制造这样一台机器，在一个循环动作后，只是从单一热库吸收热量，使之完全变为功，而不引起其他变化）2、热机工作原理注意：热机的效率小于100%，就不可能把从高温热源吸收的热量全部转化为机械能，总有一部分热量散发到冷凝器或大气中。
（四）开尔文表述的说明⑴这里阐述的是机械能与内能转化的方向性。
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。
⑴“不可能从单一热库吸收热量”的意义：不仅要从一个热库吸热，而且一定会向另一个热库放热。
⑴克劳修斯表述也可以改为：第二类永动机是不可能制造成功的。
（五）开尔文表述的理解（1）开尔文表述揭示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。
（2）“不可能从单一热库吸收热量”指：不仅要从一个热库吸热，而且一定会向另一个热库放热。
（3）“不产生其他影响”的涵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。
热力学第二定律教案设计九年级物理教案
热力学第二定律教案设计九年级物理教案引言热力学是研究热现象转化形式和物理性质的物理学科，也是一门极具实用性的学科。
在九年级的物理教学中，介绍热力学是重要内容之一。
本文将探讨在教学中如何易于理解和运用热力学第二定律。
正文一、教学目标1.了解什么是热力学第二定律；2.理解热力学第二定律的重要性；3.学会应用热力学第二定律解决问题。
二、教学重难点1.教学重点：热力学第二定律，热力学第二定律的应用；2.教学难点：学生对第二定律的理解、传热方式的理解与应用。
三、教学过程1.导入环节为引起学生兴趣、调动学生学习积极性，在导入环节，可以采用思维激活、知识导读、场景模拟等方法对学生进行知识预出卷，以此为标准来了解学生的基本知识水平，并预知教学进度。
2.提出问题引入热力学第二定律的常见问题：我们为什么要使用冰箱？海利氏温标的零点为什么不是0度？3.介绍物理规律1)介绍热力学第二定律热力学第二定律是指在自然过程中，热量不能从低温物体自动流向高温物体。
热力学第二定律是自然科学的一个基本定律之一，也是热力学的基础。
2)介绍热传递方式热能可以通过三种方式传递：传导、对流和辐射。
传导发生在固体和液体中，其传递方式是由分子间的碰撞而导致的。
对流指的是由液体或气体质点长距离转移热量的方式。
辐射传热是指热能以电磁波形式辐射到周围空间中。
4.举例说明例如，我们想知道为什么热量不能从低温物体自动流向高温物体。
这时可以采取实验来阐述，取一个热水澡，假设现在澡水是38℃，而你的体温是36℃，那么你可以感受到澡水对你体温的改变。
这是因为体温比澡水低2℃，所以热量从澡水流向了你的体内，从而改变了你的体温。
相反，如果你的体温比澡水高2℃，你就会感到温度升高，因为此时体内温度高于澡水，而热量不会从低温物体流向高温物体。
5.运用方法1)概括热力学第二定律的优点和特点，还可列举一些应用实例。
2)进一步讨论热力学第二定律的推理和应用，在此引入“稳态”概念，根据稳态条件，我们可以数学计算得出温度差；同时，还可以引导学生理解这个过程是否可逆，为什么可逆和不可逆的区别等。
新课标高中物理：(学案)热力学第二定律
热力学第二定律【学习目标】一、知识与技能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．了解什么是能量耗散，知道能源是有限的。
二、过程与方法培养学生通过日常生活现象概括物理规律的能力。
三、情感、态度与价值观知道要有效地利用自然界提供的各种能源，必须遵循自然界的规律。
【学习重难点】热力学第二定律的两种不同表述，以及两种表述的物理实质。
【学习过程】一、热力学第二定律1．热力学第二定律的一种表述——克劳修斯表述（热传导的方向性）（1）热力学第二定律（概念）：反映________________过程的___________的定律。
（2）克劳修斯表述：热量不能自发地从________________传到_______________。
即热传导的过程具有_________________。
2．热力学第二定律的另一种表述——开尔文表述（机械能与内能转化的方向性）（1）热机①热机工作的两个阶段第一个阶段是___________________，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_____________________，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。
用公式表示为______________________。
（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。
即机械能与内能转化具有___________________。
（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。
②一切宏观自然过程的进行都具有_____________________。
提示：（1）×（2）×（3）×（4）√二、能源是有限的根据热力学第二定律，分散在环境中的内能不管数量多么巨大，它也只不过能使地球、大气稍稍变暖一点，却再也不能自动聚集起来驱动机器做功了。
热力学第二定律学案-高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册
3.4热力学第二定律学案学习目标1.了解热传导过程的方向性,通过对自然界中与热现象有关的宏观过程方向性的实例分析,了解归纳热力学第二定律的过程和方法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.能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移以及宏观自然过程的方向性问题4.了解什么是能量耗散,知道能源是有限的【知识自主预习】预习知识点一:热力学第二定律[物理观念] 热现象中的方向性(1)热传导具有方向性:两个温度不同的物体相互接触时,热量会自发地从传给,而低温物体不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,因而产生其他影响或引起其他变化.(2)气体的扩散现象具有方向性:两种不同的气体可以自发地进入对方,最后成为均匀的混合气体,但这种均匀的混合气体不会自发地分开而成为两种不同的气体.(3)机械能和内能的转化过程具有方向性:物体在水平面上运动,因摩擦而逐渐停止下来,但不可能出现物体吸收原来传递出去的后在地面上重新运动起来.(4)气体向真空膨胀具有方向性:气体可以自发地向真空容器中膨胀,但不可能出现气体从容器中流出而使容器变为真空.(5)一切与热现象有关的宏观自然过程都是的.请看课本第59~61页“热力学第二定律”相关内容,完成下列填空:(1)热力学第二定律的两种表述①克劳修斯表述:热量不能从低温物体传到高温物体.表述阐述的是的方向性.②开尔文表述: 不可能从单一热库吸收,使之完全变成,而不产生其他影响.该表述阐述了的方向性.(2)热机①热机是把内能转化为机械能的装置.其原理是热机从高温热源吸收热量Q1,推动活塞做功W,然后向低温热源释放热量Q2.①由能量守恒定律可得:Q1=W+Q2.③我们把热机做的功和它从热源吸收的热量的比值叫作热机的效率,用η表示,即η=.热机的效率不可能达到.(3)热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述是(选填“等价”或“不等价”)的.例1 (多选)关于热力学第二定律,下列说法正确的是()A.热量能够自发地从高温物体传到低温物体B.不可能使热量从低温物体传向高温物体C.从单一热源吸收热量,可以使之完全变成功D.气体向真空自由膨胀的过程是不可逆过程变式如图所示,两种不同的金属组成一个回路,接触头1置于热水杯中,接触头2置于冷水杯中,此时回路中电流计发生偏转,这是温差电现象.假设此过程电流做功为W,接触头1从热水中吸收的热量为Q1,冷水从接触头2吸收的热量为Q2,根据热力学第二定律可得()A.Q1=WB.Q1>WC.Q1<Q2D.Q1+Q2=W【练后归纳】1.对热力学第二定律的理解(1) “自发地”过程就是在不受外界干扰的条件下进行的自然过程.(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.(3)热力学第二定律的两种表述分别对应着一种“不可能”,但都有一个前提条件“自发地”或“不产生其他影响”,如果去掉这种前提条件,就都是有可能的.例如电冰箱的作用就是使热量从低温物体传到高温物体,等温膨胀就是从单一热库吸收热量,使之完全用来做功,但不是自发地或是产生了其他影响.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.预习知识点二:热力学第一定律和热力学第二定律的比较和应用[物理观念](1)两定律的比较海水的温度降低0.1 ℃,将要放出5.8×1023 J的热量,这相当于1800万个功率为100万千瓦的核电站一年的发电量,这么巨大的能量,人们却不去开发研究是因为这种利用海水的内能发电的过程,违背了,不会研究成功.例2 下列关于能量转换过程的叙述,违背热力学第一定律的有,不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有.(填正确答案标号)A.汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热B.冷水倒入保温杯后,冷水和杯子的温度都变得更低C.某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功,而不产生其他影响D.冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内变式关于热力学第一定律和热力学第二定律,下列论述正确的是() A.热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化,而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能,故这两条定律是相互矛盾的B.内能可以全部转化为其他形式的能,只是会产生其他影响,故两条定律并不矛盾C.两条定律都是有关能量转化的规律,它们不但不矛盾,而且没有本质区别D.其实,能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律预习知识点三:能源是有限的请看课本第61~62页“能源是有限的”相关内容,完成下列填空:(1)能源:具有的容易利用的储能物质.(2)能量耗散:使用的能源转化成分散在环境中,不能自动聚集起来驱动机器做功,这样的转化过程叫作能量耗散.(3)能源的使用过程中虽然能的总量保持不变,但能量的下降了,减少了.例3 关于能量和能源,下列说法正确的是()A.在能源利用的过程中,能量在数量上并未减少B.由于自然界中总的能量守恒,所以不需要节约能源C.能量耗散说明能量在转化过程中不断减少D.人类在不断地开发和利用新能源,所以能量可以被创造【课堂探究】熵与熵增加原理熵用来描述一个系统的无序程度.根据熵的含义,热力学系统处于非平衡态时的粒子热运动有一定的有序性,因此,其熵值较小;当其达到平衡态后,其粒子热运动的无序性达到极高程度,其熵值达到最大值.从微观角度看,热力学第二定律是一个统计规律:对于不与外界进行物质和能量交换的一个孤立热力学系统而言,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,一个孤立系统总的熵值总是不减少的,这就是熵增加原理,也就是热力学第二定律的另一种表述形式.熵增加原理的适用对象是孤立系统,如果是非孤立系统,熵有可能减少.示例下面关于熵的说法错误的是 ()A.熵是物体内分子运动无序程度的量度B.在孤立系统中,一个自发的过程熵总是向减少的方向进行C.热力学第二定律的微观实质是熵是增加的D.熵值越大,代表系统分子运动越无序【巩固诊断】1.(热现象的方向性) 关于自然过程中的方向性,下列说法正确的是()A.摩擦生热的过程是可逆的B.凡是符合能量守恒定律的过程一般都是可逆的C.实际的宏观过程都具有“单向性”或“不可逆性”D.空调既能制冷又能制热,说明热传递不存在方向性2.(热力学第二定律)关于热力学第二定律,下列说法正确的是()A.热力学第二定律是通过实验总结出来的实验定律B.热力学第二定律是通过大量自然现象的不可逆性总结出来的经验定律C.热力学第二定律是物理学家从理论推导出来的结果D.热力学第二定律没有理论和实验的依据,因此没有实际意义3.(热力学定律的应用)(多选)下列说法中正确的是()A.第一类永动机不可能制成,因为它违背了能量守恒定律B.第二类永动机不可能制成,因为它违背了能量守恒定律C.热力学第一定律和热力学第二定律是相互独立的D.热力学第二定律的两种表述是等效的4.(热力学第二定律的应用)下列过程可能发生的是()A.某工作物质从高温热源吸收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跑进去,恢复原状C.利用其他手段,使低温物体温度更低,高温物体的温度更高D.两瓶不同的液体自发混合,然后又自发地各自分开5.(能量与能源)下列说法中正确的是()A.自然界的能量总和是守恒的,因此节约能源毫无意义B.能量被使用后就消失了,所以要节约能源C.能源在使用过程中虽然能量的总量保持守恒,但能量的品质下降了,所以要节约能源D.能量耗散说明自然界的能量在不断减少。
人教版高中物理全套教案和导学案10.4《热力学第二定律》教案(新人教版选修3-3)
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。
热力学第二定律教学设计
热力学第二定律【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。
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，100%的热机，由于在自然界中把热转化为1.倡导的“2.积极创设情景，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，还设计了四道练习题，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。
《课后思考题》有助于学生更深刻地理解定律。
【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着不同，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%。
【课前准备】：【教学设计】：引入新课：【问题】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。
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课堂探究
探究一热力学第二定律
问题导引
1．温度不同的两个物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传递给低温物体。
此处“自发地”的含义是什么？
提示：“自发地”是指没有任何外界影响或者其他帮助。
2．空调和电冰箱工作时，热量都是从低温物体传递给高温物体的，它们违反热力学第二定律吗？
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入，即必须开动空调、电冰箱的压缩机消耗电能才能进行。
3．设想在一间与外界绝热的房间里，有一台正在工作的冰箱，如果冰箱门是开着的，那么室内的温度将如何变化？为什么？
提示：升高，这是因为冰箱内的热量传到房间内，对于房间而言，总内能不变，但是由于热量由低温物体(冰箱)传到高温物体(房间)时不能自发进行，需要借助外界的帮助，即消耗电能，而消耗的电能最终转化为内能，所以房间内的温度会升高。
名师精讲
1．对热力学第二定律的理解
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。
下面给出证明：
设表述(1)不成立，如图所示，低温热源T2可以自发地向高温热源T1传递热量Q2。
那么，我们可在高温热源T1和低温热源T2之间设置一热机，使它从高温热源吸收热量Q1，对外做功W，并把热量Q2传递给低温热源。
当这一过程完成之时，低温热源由于吸热和放热相等，没有引起其他变化。
高温热源放出热量Q1大于吸收热量Q2，热机对外做功W＝Q1－Q2，相当于高温热源放出的热量全部用来对外做功，且没有引起其他变化，也就是说单一热源所放出的热量全部用来做功。
这显然是违反表述(2)的。
即凡违反表述(1)的说法，必然违反表述(2)。
反之，也可以证明，凡违反表述(2)的，也必然违反表述(1)。
【例题1】如图所示，汽缸内盛有一定质量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁接触光滑，但不漏气，现将活塞杆缓慢地向右移动，气体膨胀对外做功。
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．气体是从单一热库吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律
B．气体是从单一热库吸热，但并未全用来对外做功，因此此过程不违反热力学第二定律
C．气体是从单一热库吸热，全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律D．以上三种说法都不正确
解析：由于气体始终通过汽缸壁与外界接触，外界温度不变，活塞杆与外界连接并使其缓慢地向右移动过程中，有足够时间进行热交换，所以汽缸内的气体温度也不变。
要保持其内能不变，该过程气体是从单一热源即外部环境吸收热量，即全部用来对外做功才能保证内能不变，但此过程不违反热力学第二定律。
此过程由外力对活塞做功来维持，如果没有外力F对活塞做功，此过程不可能发生。
答案：C
题后反思根据热力学第二定律的两种表述可知，热量可以从低温物体传向高温物体，内
能也可以全部转化为机械能，只不过要引起其他变化或需要借助外界帮助。
触类旁通本题中“活塞杆缓慢地向右移动，气体膨胀对外做功”能自发进行吗？ 答案：不能。
探究二第二类永动机
问题导引
1．汽车发动机工作时，汽缸(燃烧室)是它的高温热库，低温热库在哪里？
提示：汽车发动机工作时低温热库就是汽缸外界的大气。
2．我们把“从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响的热机称为第二类永动机”，如果随着科技的不断发展，能够使热机没有漏气、没有摩擦，也没有机体热量损失，是不是就能制成第二类永动机？
提示：不能。
这是因为热机必须有热源和冷凝器，热机工作时，总要向冷凝器放热，不可避免地要由工作物质带走一部分热量，即使是理想热机，没有摩擦、没有漏气等能量损失，它也不可能把吸收的热量百分之百地转化为机械能，总要有一部分热量散发到冷凝器中。
所以说第二类永动机是不可能制成的。
名师精讲
1．热机
(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。
工作物质从热源吸收热量Q 1，推动活塞做功W ，然后排出废气，同时把热量Q 2散发到冷凝器中。
根据能量守恒有Q 1＝W ＋Q 2。
(3)热机的效率。
把热机做的功W 与它从热源中吸收的热量Q 1的比值叫作热机的效率，用η表示，有η＝1
W Q 。
因为Q 1＝W ＋Q 2，所以Q 1＞W ，η＜1。
这说明热机不可能把吸收的热能全部转化为机械能，总有一部分要散失到冷凝器中。
(4)特别提示：①热机必须有热源和冷凝器。
②热机不能把它得到的全部内能转化为机械能。
③因热机工作时，总要向冷凝器散热，不可避免地要释放一部分热量Q 2，所以总有Q 1
＞W。
④热机的效率不可能达到100%，即使是理想热机，没有摩擦，也没有漏气等能量损失，它也不可能把吸收的热量百分之百地转化为机械能，总要有一部分热量散发到冷凝器中。
2．第二类永动机
(1)第二类永动机。
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。
这类机器虽然不违背能量守恒定律，但因为机械能和内能的转化过程是有方向性的，热机工作时从高温热库吸收的热量Q，只有一部分用来做功W，转变为机械能，另一部分热量要排放给低温热库。
也就是说，热机在工作过程中必然排出部分热量，热机用于做机械功的热量仅是它从高温热库吸收热量的一部分，绝不会是全部。
所以第二类永动机是不可能制成的。
从上面的分析可知，即使没有任何漏气、摩擦、不必要的散热等损失，也总有W<Q，所以热机的效率总达不到100%，汽车发动机的效率一般在20%～30%，蒸汽机的效率较高，可达60%左右。
(3)热力学第二定律还可表述为：第二类永动机不可能制成。
3．两类永动机的比较
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而不引起其他变化
解析：本题考查第二类永动机。
第二类永动机的设想并不违背能量守恒定律，但是却违背了涉及热现象的能量转化过程是有方向性的规律，故选项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，选项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，选项C错，显然选项D正确。
故正确选项为D。
答案：D
题后反思虽然第二类永动机不违反能量守恒定律，大量的事实证明，在任何情况下，热机都不可能只有一个热源，热机要不断地把吸取的热量变为有用的功，就不可避免地将一部
分热量传给低温热源。
所以第二类永动机不可能制成，因为它违背了热力学第二定律。