鲁科版高中物理选择性必修第三册精品课件 第3章 第3节 热力学第二定律.ppt

2.在研究性学习的过程中,同学们提出了以下四个活动方案,从理论上讲可行的是()A.将散失在周围环境中的内能全部收回再利用B.发明一种制冷设备,使温度降至绝对零度C.汽车尾气中各类有害气体排入大气后发生扩散现象严重污染了空气,使它们自发地聚在一起,既清洁了空气,又变废为宝D.在房屋顶部盖上太阳能板,可用太阳能来解决照明和热水问题答案D解析系统的内能流失到周围环境中,想要全部收回再利用只能消耗更多能源,A错误;温度不能无限降低,绝对零度不可能达到,B错误;扩散现象具有方向性,逆过程不可能自发进行,C错误;太阳能可以用来发电和进行加热,D正确。课堂篇探究学习问题一对热力学第二定律的理解情境探究如图是制冷机和热机的工作过程示意图,通过示意图思考以下问题:(1)制冷机工作时热量是自发地从低温热源传到高温热源吗?(2)热机工作时能否将从高温热源吸收的热量全部用来做功?要点提示(1)不是(2)不能知识归纳1.自然过程的方向性(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,而低温物体不可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,必须借助外界的帮助,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,决不会自发地分开,恢复为原来两种不同的气体。(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内膨胀,但绝不可能出现气体自发地从容器中流出,使容器内变为真空。2.在热力学第二定律的表述中,“自发地”“不产生其他影响”“单一热源”“不可能”的含义(1)“自发地”是指热量从高温物体“自发地”传给低温物体的方向性。在传递过程中不会对其他物体产生影响或借助其他物体提供能量等。(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)“单一热源”: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。(4)“不可能”:实际上热机或制冷机系统循环终了时,除了从单一热源吸收热量对外做功,以及热量从低温热源传到高温热源以外,过程所产生的其他一切影响,不论用任何的办法都不可能加以消除。要点笔记(1)热力学第二定律的两种表述是等价的。(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,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。典例剖析例1(2020全国Ⅱ卷)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答案BC解析B项中,冷水倒入保温杯后,在热传递过程中,保温杯降温,冷水必升温,若都降温,就违背了热力学第一定律;C项中,新型热机的效率也达不到100%,热量不可能全部转化为功而不产生其他影响,C项违背了热力学第二定律。规律方法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都能实现。2.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源吸收热量,使之完全用来做功,但不是自发地或是产生了其他影响。变式训练1下列说法正确的是()A.机械能全部转化为内能是不可能的B.第二类永动机不可能制造成功是因为能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,只能从一个物体转移到另一个物体,或从一种形式转化成另一种形式C.根据热力学第二定律可知,热量不可能从低温物体传到高温物体D.从单一热源吸收的热量全部用来做功是可能的答案D解析机械能可以全部转化为内能,故A错误;第二类永动机不可能制造成功是因为它违背了热力学第二定律,故B错误;热量不能自发地从低温物体传到高温物体,但如果不是自发地,是可以进行的,故C错误;从单一热源吸收热量全部用来做功而不引起其他变化,是不可