高二物理选修3-3 热力学第二定律.doc

高二物理选修3-3 热力学第二定律 【知识要点】 1. 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。 2. 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。 3. 热力学第二定律的微观意义和熵增加原理 （1）热力学第二定律的微观意义：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。 （2）熵：熵和系统内能一样都是一个状态函数，仅由系统的状态决定。从分子运动论的观点来看，熵是分子热运动无序(混乱)程度的定量量度。 （3）熵增加原理：在绝热过程或孤立系统中，熵是增加的，叫做熵增加原理。对于其它情况，系统的熵可能增加，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：一个孤立系统总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，所以自发的宏观过程总是向无序程度更大的方向发展。 4．能量耗散：系统的内能流散到周围环境中，没有办法把这些内能收集起来加以利用，这种现象叫做能量耗散。 【典型例题】 例1例2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，一个自发的过程总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加的，因此热力学第二定律又叫熵增加原理 D．熵值越大，代表系统分子运动越无序 例热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象．所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把流散的能量重新收集、重新加以利用．下列关于能量耗散的说法中正确的是A．能量耗散说明能量不守恒 B．能量耗散不符合热力学第二定律 C．能量耗散过程中能量仍守恒 D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有的方向性 例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：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。 图（a）是根据热力学第二定律的第二种表述画出的示意图：任何热机要维持运行必须与外界有两个通道(热源）交换热量；机器从一个通道(高温热源）中吸取能量，一部分用来完成人们需要它做的功，另一部分不可避免地从另外一个通道(低温热源）中散发开去。请你根据第一种表述完成示意图(b）。根据你的理解，热力学第二定律的实质是______________ ___________ 。 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度物体． 2．图为电冰箱的工作原理示意图。压缩机工作时，强迫致冷剂在冰箱内外的管道中不断循环。在蒸发器中致冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时致冷剂液化，放出热量到箱体外。下列说法正确的是（ ） A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外 B.电冰箱的致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一定律 D.电冰箱的工作原理违反热力学第一定律 3．用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分，A中盛有一定质量的理想气体，B为真空（如 图①）。现把隔板抽去，A中的气体自动充满整个容器（如图②），这个过程称为气体的自由膨胀。下列说法正确的是（ ） A.自由膨胀过程中，气体分子只作定向运动 B.自由膨胀前后，气体的压强不变 C.自由膨胀前后，气体的温度不变 D.容器中的气体在足够长的时间内，能全部自动回到A部分 4．在一个封闭的房间里有一根长铁棒，A、B是它的左右两端，忽然，热量由A传给B，使B端的温度升高，达到20000C以上，A端的温度降低，低到零下1000C，这件事可能吗？它违反热力学第一定律吗？它违反热力学第二定律吗？ 作业本： 1．下列关于热现象的说法，正确的是 A.外界对物体做功，物体的内能一定增加 B.气体的温度升高，气体的压强一定增大 C.任何条件下，热量都不会由低温物体传递到高温物体 D.任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能 2．关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是 A．第二类永动机违反能量守恒定律 B．如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加 C．外界对物体做功，则物体的内能一定增加 D．做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能量转化或转移的观点来看这两种改变方式是有区别的 3．用两种不同的金属丝组成一个