高中物理第十章热力学定律第四节热力学第二定律预习导航学案新人教版选修3_3
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。
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。
2019-2020年高中物理《热力学第二定律》教案3 新人教版选修3-3
2019-2020年高中物理《热力学第二定律》教案3 新人教版选修3-3【基础知识精讲】知识框图热力学第一定律是能的转化和守恒在热力学过程的体现,它对自然过程没有条件和方向的限制,只指出在任何力学过程中能量不会有任何增加或损失,而热力学第二定律是独立于热力学第一定律的另一条基本规律,它反映过程进行方向的规律,即解决哪些过程可以发生,要注意理清二者的关系,比如,遵守动量守恒的碰撞结果是多种多样的,但是否可能,尚需受能量规律的制约.一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的.自然界中各种不可逆过程都是互相关联的,即由某一过程的不可逆性,可推断另一过程的不可逆性.热力学第二定律的开尔文表述,说明功变热的过程是不可逆的.而克劳修斯表述,指出热传导过程是不可逆的,这两种表述实际上分别挑选了一种典型的不可逆过程,由于各种不可逆过程都是互相关联的,所以每一个不可逆过程都可以选为表述热力学第二定律的基础.学习中注意按教材的编排顺序,先由热传导的方向性、功变热自发性地表现出方向性,而逆过来是不可自发地实现的,所以理解方向性,要把握好“自发地”这个前提,热机的效率不可能达到100%和第二类永动机不可能制成,充分表明机械能和内能的转化过程具有方向性.热力学第二定律又有各种不同表述.例如,“不可能造成第二类永动机”,“热效率为100%的热机是不可能造成的”,“热传导,摩擦产生的热现象是不可逆的”,“不需要由外加功而可操作的致冷机是不可能造成的”,不论何种表述法,我们可以证明其内容彼此相同,其内容不外是主张不可逆变化的存在.能量耗散从能量角度揭示一切与热现象有关的实际宏观过程是不可逆的.【重点难点解析】重点理解热力学第二定律的两种表述内容及物理实质.难点第二类永动机与第一类永动机的区别,解释第二类永动机不可能制成.没有能源而“自己”能作功的机器是不可能制成的,但能否设计一种机器依靠冷却海水来做功呢?很容易算出,将海水冷却一度放出的能量,足够人类用几万年,这有着非常诱人的前景.解析根据热力学第二定律,不论什么形式的热机,必须能产生温度差才能做功,即任何一种热机都必须具有“供热装置”和“冷凝器”两部分,例如机车的供热装置是锅炉,而冷凝器就是大气,海水虽然可看作是一个巨大的供热装置,但是为了利用它的能量作功,必须有相应的冷却装置,这种巨大的冷凝器我们是没有办法提供的,所以这种机器我们无法制造.【难题巧解点拨】例热力学第一定律的叙述能否包括热力学第二定律的内容?解析热力学第二定律不是由第一定律推演出来的,而是自然界的又一个独立的定律,它涉及的问题不同于第一定律所涉及的范围,它是第一定律的补充.①第一定律只指出了效率η≯100%,第二定律指出的是效率η≠100%,说明功可以全部变为热,而热量不能通过一循环全部变为功,即机械能和内能是有区别的.②第一定律指出了热功等效和转换关系,指出任何过程中能量必须守恒,第二定律指出的是,并非所有能量守恒过程都能实现,低温热源的热量就不能自动地传向高温热源,揭示了过程进行的方向和条件.③第一定律没有温度的概念.第二定律中有了温度的概念,提出了在高温热源和低温热源的问题,提出了不同温差下,相同的热量的效果是不一样的,有必要加以区分.【典型热点考题】例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选BCD.【同步练习】1.下列所述过程是可逆的,还是不可逆的?(1)汽缸与活塞组合中装有气体,当活塞上没有外加压力,活塞与汽缸间没有摩擦时.(2)上述装置,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.(3)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.(4)在一绝热容器内盛有液体,不停地搅动它,使它温度升高.(5)一传热的容器内盛有液体,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.(6)在一绝热容器内,不同种类的液体进行混合.(7)在一绝热容器内,不同温度的氦气进行混合.2.根据热力学第二定律判别下面的两种说法是否正确.(1)功可以全部转化为热,但热不能全部转化为功.(2)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.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4.第二类永动机不可能制成,表示能和能的转化过程具有性.【生活实际运用】分析电冰箱的工作原理,说明它并不违反热力学第二定律.参考答案:【同步练习】1.(1)发生自由膨胀,则是不可逆过程.(2)有摩擦发生,也是不可逆过程.(3)是准静态无摩擦的膨胀,则为可逆过程.(4)这是由功变为热,是不可逆过程.(5)此过程中既有“功变热”又有“热传导”,也是不可逆过程.(6)液体的扩散是不可逆过程.(7)有一定温度差的热传导也是不可逆过程.2.两种说法均不正确.3.D4.机械内方向【生活实际运用】电冰箱内部的温度比外部低,但是致冷系统还能不断地把箱内的热量传给外界的空气,这是因为电冰箱消耗了电能,对致冷系统做了功.这个过程不是自发进行的,它引起了其他变化,即消耗了电源的电能,因此它不违反热力学第二定律。
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。
高中物理第十章热力学定律第四节热力学第二定律预习导航学案新人教版选修3_3201711223112正式版
第四节热力学第二定律1.温度不同的两个物体接触时,热量会自发地从高温物体传给低温物体,但不会自发地从低温物体传给高温物体,这说明热传导的过程具有方向性。
2.无数事实告诉我们,一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。
思考结合电冰箱的工作情况想一下,热传导的方向性是否说明“热量不能从低温物体传给高温物体”?提示:不能。
这是因为热量能从低温物体传向高温物体,只不过不能自发进行,需要外界帮助罢了。
二、热力学第二定律1.定义:在物理学中,反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律。
2.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。
(该表述阐述的是热传递的方向性)(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。
(该表述阐述的是机械能与内能转化的方向性)(3)其他表述: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,热力学第二定律可以表述为:气体向真空的自由膨胀是不可逆的。
三、热机和第二类永动机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 与燃料燃烧产生的热量Q 的比值叫作热机的效率,用公式可表述为η=W Q。
2.第二类永动机(1)定义:只从单一热库吸收热量,并使之完全变成有用功而不产生其他影响的热机。
(2)第二类永动机不可制成的原因:违背了热力学第二定律。
思考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,是否能使热机的效率达到100%?提示:不能。
这是因为由热力学第二定律可知热机的工作物质吸收的热量不能完全用来对外做功,而不产生其他影响。
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。
高中物理 第十章 热力学定律 第4讲 热力学第二定律学案 新人教版选修3-3
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不可逆的.如物体间的传热、气体的膨胀、扩散……都有特定的方向性.2.反映宏观自然过程方向性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:不可能从单一热库吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响.三、热机1.热机的效率η:热机输出的机械功与燃料产生的热量的比值,用公式表示为η=W Q.热机的效率不可能达到100%.2.第二类永动机:只有单一热源,从单一热源吸收热量,可以全部用来做功的热机叫第二类永动机,它不违背能量守恒定律,但违背热力学第二定律,所以不能实现.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、C对,B错;气体向真空中膨胀的过程也是不可逆,具有方向性的,D对.借题发挥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给高温物体,如电冰箱,但这不是自发地进行的,需要消耗电能,其实自然界中所有的热现象都是具有单向性的.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解析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,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,而内能要转化为机械能必须借助外部的帮助,即会引起其他变化,A选项正确,B选项错误;热传递过程也具有方向性,热量能自发地从高温物体传给低温物体,但是热量要从低温物体传到高温物体,必然要引起其他变化(外界对系统做功),故C选项错误,D选项正确.借题发挥(1)一切物理过程均遵守能量守恒定律,但遵守能量守恒定律的物理过程不一定均能实现.(2)热力学第二定律的关键在于“自发性”和“方向性”.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解析第二类永动机的设想并不违背能量守恒定律,但是违背了热力学第二定律,所以不可能制成.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.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BCD解析根据热力学第二定律可知,凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性,电流的能可全部变为内能(由焦耳定律可知),而内能不可能全部变成电流的能,而不产生其他影响.机械能可全部变为内能,而内能不可能全部变成机械能.在热传导中,热量只能自发地从高温物体传递给低温物体,而不能自发地从低温物体传递给高温物体.3.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B解析热力学第一定律揭示了内能与其他形式能量之间的转化关系,是能量守恒定律在热学中的具体体现.热力学第二定律则进一步阐明了内能与其他形式能量转化时的方向性,二者表述的角度不同,本质不同,相互补充,并不矛盾,故选项C、D错误,选项B正确;内能在一定条件下可以全部转化为机械能,热量也可以由低温物体传递到高温物体,但是要引起其他变化,如电冰箱制冷机工作还要消耗电能,故选项A错误.4.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5×104J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.(时间:60分钟)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AC解析在有外力做功的情况下,热量可以从低温物体传给高温物体,但热量只能自发地从高温物体传给低温物体.2.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AC解析能量转移和转化的过程都是具有方向性的,A对;第二类永动机不违背能量守恒定律,但是不能实现,B错;在热传递的过程中,能量可以自发地从高温物体传到低温物体,但其逆过程不可能自发地进行,C对,D错.3.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解析热传导具有方向性,热量可以自发地由高温物体传到低温物体,也可以从低温物体传到高温物体,但不能自发地进行,故A错;空调等可以将热量由低温物体传到高温物体,但消耗了电能,故B、C错.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B解析由热力学第二定律可知,A错误,B正确;由分子间作用力与分子间距的关系可知,C 项错误;温度升高时,物体中分子平均动能增大,但并不是每个分子的动能都增大,即并不是每个分子的运动速率都增大,故D项错误.5.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AB解析自然界中的任何自然现象或过程都不违反热力学定律,本实验现象也不违反热力学第二定律,A正确;整个过程中能量守恒且热传递有方向性,B正确;在实验过程中,热水中的内能除转化为电能外,还升高金属丝的温度,内能不能全部转化为电能;电能除转化为冷水的内能外,还升高金属丝的温度,电能不能全部转化为冷水的内能,C、D错误.6.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BC解析根据热力学第二定律,热量不能自发地从低温物体传到高温物体,要想使热量从低温物体传到高温物体必须借助于其他系统做功,A错误,B正确.电冰箱的工作原理不违反热力学第二定律,C正确,D错误.故选B、C.7.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 解析空调机工作时,热量可以从低温物体传到高温物体,因为这里有外界做功.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D 解析开尔文表述没有排除热量可以完全转化为功,但必然要产生其他变化,比如气体等温膨胀,气体内能完全转化为功,但气体体积增大了,A 错误;开尔文表述指出,热机不可能只有单一热库,但未必就是两个热库,可以具有两个以上热库,B 错误;由η=Q 1-Q 2Q 1可知,只要Q 2≠0,η≠1,如果Q 2=0,则低温热库不存在,违背了开尔文表述,故C 错误,D 正确.9.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D解析轻推转轮后,叶片开始转动,由能量守恒定律可知,叶片在热水中吸收的热量一部分释放到空气中,另一部分使叶片在热水中膨胀做功,所以叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量,D 正确.10.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ACE解析由ΔU=W+Q可知做功和热传递是改变内能的两种途径.它们具有等效性,故A正确,B错误;由热力学第二定律可知,可以从单一热源吸收热量,使之全部变为功,但会产生其他影响,故C正确;热量只是不能自发的从低温物体传向高温物体,则D错误;一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的,则E正确.11.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答案见解析解析示意图如图所示.一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性.。
高中物理 热力学第二定律导学案 新人教版选修3-3
第四节热力学第二定律课标通过自然界中宏观过程的方向性,了解热力学第二定律,初步了解熵是反映系统无序程度的物理量。
例:解释第二类永动机不可能制成的原因。
学习目标:1、能说出宏观热学过程的方向性2、会应用热力学第二定律3、知道第二类永动机是不可能的4、知道能量耗散重点难点:1.重点内容是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,知道为什么第二类永动机不可制成。
2.第二类永动机不可制成的物理实质是教学的难点。
课程导学:Ⅰ、热传导的方向性:高温物体只能________将热量传给低温物体,而低温物体必须要依靠外界的辅助才能将热量传给高温物体。
Ⅱ、第二类永动机1、没有冷凝器的能从单一热源吸收热量并____________而不引起其他变化的热机。
2、特征:符合__________;不可能引起其他变化。
3、结论:机械能和内能的转化过程具________,尽管机械能可以_____转化为内能,但内能_________转化为机械能,同时不引起其它变化.Ⅲ、热力学第二定律表述一:不可能使热量由______物体传递到_____物体,而不产生其他变化。
(按热传导的方向性表述)表述二:不可能从单一热源_____热量并把它_____用来做功,而不引起其他变化。
(按能量转化的方向性表述)小结: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________,使得它成为独立于热力学第一定律的一个重要的自然规律.热力学第二定律在物理、化学、生物等学科中有重要的应用,它对于我们认识自然和利用自然有重要的指导意义。
Ⅳ、能量耗散在自然界中的宏观过程由于________,使得能量在转化过程中不可能使转化后的能量全部加以利用,总会有一部分能量会_____,这种现象叫能量耗散。
【范例精选】(1.电冰箱内部的温度比外部低,为什么致冷系统还能不断地把箱内的热量传给外界的空气?这个事实说明了什么?这是因为电冰箱消耗了电能,对致冷系统做了功(下图所示,投影).一旦切断电源,电冰箱就不能把箱内的热量传给外界的空气了.相反,外界的热量会自发地传给电冰箱,使箱内的温度逐渐升高.我们看到,热传导的过程是有方向性的,这个过程可以向一个方向自发地进行,但是向相反的方向却不能自发地进行.要实现相反方向的过程,必须借助外界的帮助,因而产生其他影响或引起其他变化.课堂练习2.能否生产出效率可达到100%的热机?为什么?气缸中的气体得到燃料燃烧时产生的热量Q1,推动活塞做功W,然后排出废气,同时把热量Q2散发到大气中.由能量守恒定律知道Q1=W+Q2.我们把热机做的功W和它从热源吸收的热量Q1的比值叫做热机的效率,用η表示效率,则有,只有当气缸中工作物质的温度比大气温度高时内燃机才能工作,所以Q2这部分热量是不可避免的.热机工作时,总要向冷凝器散热,总要由工作物质带走一部分热量Q2(如下图,投影),所以总有Q1>W.因此,热机的效率不可能达100%.能力训练3.能量耗散和能量守恒是否矛盾?试举例说明。
《热力学第二定律》学案全集(人教版选修3-3)
W 总是小于 100%;即便在理想的情况下,热机也有一部分热量排放给低温物体,即热机 Q
的效率达不到 100%。填一填:热力学第二定律的另一种表述: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的方向性:机械能可以完全转化为内 能,而内能不能完全用来做功以转化为机械能。 点一点:热力学第二定律的两种表述是等价的,实际上宏观过程的不可逆性都是互相关联的, 即由一种过程的不可逆性可以通过推理得知另一种过程的不可逆性。 三、 【深化拓展】 例 1 根据热力学第二定律,可知下列说法中正确的有 ( ) 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,热量也可能全部转化为机械能 解析 根据热传递规律可知热量不可能自发地从低温物体传到高温物体.但在一定条件下, 热量也可以从低温物体传到高温物体,例如电冰箱等就是这样的装置.因此选项 B 是正确的. 机械能可以全部转化为内能,在一定条件下,热量也可以全部转化为机械能,例如气体的 等温膨胀,就是将吸收来的热量全部用来对外做功,但是它引起了一定的变化,那就是气体膨 胀了,要使气体回到原来状态,就必须对气体做功.因此选项 D 是正确的.所以,选项 BD 正确. 拓展 本题若不认真推敲,就会错选 AC 两个选项,原因是它们与热力学第二定律的意义很 相近.但是它们都少了一句“而不引起其他变化” ,也就是说若引起其他变化或者说在一定条件 下,热量也可以从低温物体传到高温物体,热量也可以全部转化为机械能. 例 2 第二类永动机不可能制造出来的原因是其工作原理违背了 ( A.热力学第一定律 b.能量守恒定律 c.热力学第二定律 d.热力学第三定律 分析与解 第二类永动机是指能将吸收的热量完全变为有用的功而不引起其他变化的热 机,显然其违背了热力学第二定律,故正确选项为C 拓展 热力学第二定律指明了做功生热的过程是不可逆的,除非有外界的影响或帮助. 例 3 水塘中的水在冷却并凝固成冰时,能否把内能转化为势能,使自己升到高空中去? 解析:水在冷却并凝固成冰时释放出内能,水升到高空时势能增加,从能的转化的量来看, 可以不违背能量守恒定律,但违背了热力学第二定律,从单一热源吸收热量,全部转化为机械 能,而不引起外界条件的变化,这是不可能实现的.水在冷却并凝固成冰时所释放出的热量,
2024-2025学年高中物理第十章热力学定律4热力学第二定律(1)教案新人教版选修3-3
- 作业提交:学生需要在课后提交阅读笔记、视频笔记、网站笔记和思考笔记,老师会进行批改和反馈,帮助学生提高。
板书设计
① 热力学第二定律基本概念:
- 熵:系统无序度的量度
- 熵增:自然过程中熵的增加
然而,在教学过程中也存在一些问题和不足。我发现学生在理解熵增原理和热力学过程可逆性方面存在一定的困难。这可能是因为这些概念比较抽象,需要更多的实例和解释来帮助他们理解。另外,我在课堂管理方面也存在一些问题,例如有些学生在小组讨论中不够积极,需要我更多的指导和鼓励。
对于今后的教学,我计划采取以下措施进行改进:首先,我会更加注重对熵增原理和热力学过程可逆性的解释和阐述,使用更多的实例和图示来帮助学生理解。其次,我会加强对课堂的管理,鼓励学生积极参与小组讨论,提高他们的学习积极性。最后,我会继续探索更多有效的教学方法和策略,以提高学生的学习效果和兴趣。
2. 辅助材料:准备与教学内容相关的图片、图表、视频等多媒体资源,包括熵增原理的图示、热力学过程可逆性的实验视频等。
3. 实验器材:准备热力学实验所需的器材,如温度计、热量计、热源、冷源等,并确保实验器材的完整性和安全性。
4. 教室布置:根据教学需要,布置教室环境,设置分组讨论区和实验操作台,以便学生进行分组讨论和实验探究。
3. 分组讨论和思考,鼓励学生主动探索和解决问题,培养学生的科学探究能力。
4. 教师引导学生从实际现象中归纳和总结规律,帮助学生突破难点。
学具准备
Xxx
课型
新授课
教法学法
讲授法
课时
第一课时
步骤
师生互动设计
二次备课
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。
2024-2025学年高中物理第十章热力学定律4热力学第二定律(3)教案新人教版选修3-3
作业布置:
1.完成本节课的课堂练习题,加深对热力学第二定律的理解。
2.分析生活中的热力学现象,如空调、冰箱等,并解释其工作原理。
3.计算一个理想气体系统的熵变,使用公式和步骤。
4.设计一个卡诺循环,并计算其效率。
5.分析热力学第二定律在环境科学中的应用,如全球气候变化、能源利用等。
作业反馈:
最后,我发现学生在作业完成方面存在一些问题。为了提高学生的作业完成质量,我计划在未来的教学中增加更多的作业反馈和指导,让学生在完成作业时得到及时的指导和反馈,提高他们的学习效果。
教学资源拓展
1.拓展资源:
书籍推荐:《热力学导论》(Introduction to Thermodynamics),作者:Daniel V. Schroeder。这本书深入浅出地介绍了热力学的基本原理,包括热力学第一定律、第二定律以及热机效率等内容,适合高中学生深入学习。
学术论文:《热力学第二定律的一个世纪回顾》(A Century of the Second Law of Thermodynamics),作者:R. E. Service。这篇文章回顾了热力学第二定律的发展历程,讨论了各种表述方式及其在现实世界中的应用,有助于学生了解热力学第二定律的前沿动态。
教学资源
1.软硬件资源:多媒体投影仪、白板、计算器、实验器材(包括热力学实验装置)。
2.课程平台:学校提供的教学平台,用于分享教学资料和布置作业。
3.信息化资源:教学PPT、视频资料、在线题库。
4.教学手段:讲解、实验、小组讨论、练习题、互动提问。
教学实施过程
1.课前自主探索
教师活动:
-发布预习任务:通过在线平台或班级微信群,发布预习资料(如PPT、视频、文档等),明确预习目标和要求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
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第四节热力学第二定律
1.温度不同的两个物体接触时,热量会自发地从高温物体传给低温物体,但不会自发地从低温物体传给高温物体,这说明热传导的过程具有方向性。
2.无数事实告诉我们,一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。
思考
结合电冰箱的工作情况想一下,热传导的方向性是否说明“热量不能从低温物体传给高温物体”?
提示:不能。
这是因为热量能从低温物体传向高温物体,只不过不能自发进行,需要外界帮助罢了。
二、热力学第二定律
1.定义:在物理学中,反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律。
2.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。
(该表述阐述的是热传递的方向性)
(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。
(该表述阐述的是机械能与内能转化的方向性)
(3)其他表述: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,热力学第二定律可以表述为:气体向真空的自由膨胀是不可逆的。
三、热机和第二类永动机
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 与燃料燃烧产生的热量Q 的比值叫作热机的效率,用公式可表述为η=W Q 。
2.第二类永动机
(1)定义:只从单一热库吸收热量,并使之完全变成有用功而不产生其他影响的热机。
(2)第二类永动机不可制成的原因:违背了热力学第二定律。
思考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,是否能使热机的效率达到100%?
提示:不能。
这是因为由热力学第二定律可知热机的工作物质吸收的热量不能完全用来对外做功,而不产生其他影响。