物理选择性必修3优质课公开课导学案3.4.pdf

4.热力学第二定律

素养目标

1.了解传热、扩散现象、机械能与内能的转化等都具有方向性．知道具有方向性的过程

为不可逆的．(物理观念)

2．了解热力学第二定律的两种表述，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．(物理观念)

3．能用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移及方向性问题，并能解决一些

实际问题．(科学思维)

4．了解能量耗散、能源和环境．(科学态度与责任)

自主落实·必备知识全过关

一、热力学第二定律

1．热力学第二定律的克劳修斯表述

不需要任何第三者介入就能发生

(1)内容：热量不能自发地从________物体传到________物体．即传热的过程具有

________．

(2)传热的方向性

①热量可以自发地由____________物体传给________物体．

②热量不能自发地由______物体传给________物体．

③一切与热现象有关的宏观自然过程都是________.

2．热力学第二定律的另一种表述克劳修斯表述和开尔文表述是等价的

(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________变成工作物质

的________．第二个阶段是工作物质对外________，把自己的内能变成________．

(2)开尔文表达阐述了机械能与内能转化的方向性

不可能从单一热库吸收热量，使之________________，而不产生其他影响．

二、能源是有限的

反映出自然界中的自发变化过程具有方向性

1．能量耗散：人类使用的能源最后都转化成________分散在环境中不能________聚集

起来驱动机器做功，这样的转化过程叫作“能量耗散”．

2．能量耗散虽然不会导致能量总量的减少，却会导致能量________的降低，它实际上

是将能量从高度有用的____________形式降级为可用性差的____________形式．

3．能源：是指具有高品质的容易利用的________________，例如石油、天然气、煤等．

走进生活

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高温物体．这一现象是否违背热力学第二定律呢？为什么？

合作探究·能力素养全提升

探究一热力学第二定律

情境探究

如图是热量在传递过程中的情景．

(1)在自然过程中热量是如何传递的？

(2)空调是如何传递热量的？

核心归纳

1.单一热库：指温度均匀并且恒定不变的系统．若一系统各部分温度不相同或者温度不

稳定，则构成机器的工作物质可以在不同温度的两部分之间工作，从而可以对外做功．据报

道，有些国家已在研究利用海水上下温度不同来发电．

2．其他影响：

(1)除了从单一热库吸收的热量以及所做的功以外的其他一切影响．

(2)除了从低温物体吸收热量、高温物体得到热量外，其他一切影响和变化．

3．关于“不可能”：实际上热机或制冷机系统循环终了时，除了从单一热库吸收热量

对外做功，以及热量从低温热库传到高温热库以外，过程所产生的其他一切影响，不论用任

何曲折复杂的办法都不可能加以消除．

应用体验

例1下列说法中正确的是()

A．热量能自发地由高温物体传到低温物体

B．热量能自发地由低温物体传到高温物体

C．热量一定不可能由低温物体传到高温物体

D．空调机既能制热又能制冷，说明传热不存在方向性

针对训练

1.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