2024_2025学年新教材高中物理第三章热力学定律4热力学第二定律学案新人教版选择性必修第三册.docxVIP

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热力学其次定律

学问结构导图

核心素养目标

物理观念：热力学其次定律

科学思维：①会用能流图理解热力学其次定律．

②与热现象有关的宏观过程的方向性．

科学探究：探讨热机的工作原理．

科学看法与责任：通过学习热力学其次定律树立节约能源的意识.

学问点一、热力学其次定律

1．热力学其次定律的克劳修斯表述

(1)热传导的方向性：一切与热现象有关的宏观自然过程都是________．

(2)热力学其次定律的克劳修斯表述：德国物理学家克劳修斯在1850年提出：热量不能自发地从________物体传到________物体．热力学其次定律的克劳修斯表述，阐述的是传热的________．

点睛：

克劳修斯的描述可以说：热量能从低温物体传到高温物体，但须要第三者参加，对第三者产生影响．

2．热力学其次定律的开尔文表述

(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________变成工作物质的________．其次个阶段是工作物质对外________，把自己的内能变成______．

②热机用于做功的热量肯定____它从高温热库汲取的热量．

(2)开尔文表述：不行能从单一热库汲取热量，使之________，而不产生其他影响．(该表述阐述了机械能与内能转化的方向性)

拓展：

开尔文的表述相当于：不行能制造成这样一种机器，在一个循环动作后，只是从单一热库汲取热量，使之完全变为功，而不产生其他影响．这是对热机工作的总结．

学问点二、能源是有限的

1．能源：能源是指具有高品质的简单利用的储能物质．

2．“能量耗散”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．这样的转化过程叫作“能量耗散”．

要点一热力学其次定律的应用

1．理解热力学其次定律的实质，即自然界中进行的全部涉及热现象的宏观过程都具有方向性．理解的关键在于“自发”和“不引起其他变更”．

2．还要正确理解哪些过程不会达到100%的转化而不产生其他影响．

题型1热力学其次定律的理解及应用

【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．热量肯定不行能由低温物体传到高温物体

D．空调机既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性

对克劳修斯表述的理解

(1)阐述的是热传递的方向性．

(2)表述中“自发”二字指的是：当两个物体接触时，不须要任何第三者介入、不会对任何第三者产生任何影响，热量就能从一个物体传向另一个物体．

(3)热量可以从低温物体传到高温物体，但肯定不是自发地，即肯定有第三者介入．

对开尔文表述的理解

①阐述的是机械能与内能转化的方向性．

②表述中的“其他影响”是指除了从单一热库吸热，把所汲取的热用来做功，而自身的状态(温度、体积、压强)是否变更．

③可以从单一热库汲取热量使之完全变胜利或者说内能，可以完全转化为机械能，但这肯定产生了其他影响(如等温膨胀时体积变更)．

热力学第肯定律与其次定律的关系

①热力学第肯定律揭示了做功和传热变更物体内能的规律关系，是能量守恒定律在热学中的表现，否定了第一类永动机．

②热力学其次定律揭示了有大量分子参加的宏观自然过程的方向性．

③两定律分别从不同角度揭示了与热现象有关的物理过程所遵循的规律，二者相互独立，又相互补充．

变式训练1(多选)下列现象中能够发生的是()

A．一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热

B．蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能

C．桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分别

D．电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体

变式训练2(多选)依据热力学其次定律，下列推断正确的是()

A．热机中燃气的内能不行能全部转化为机械能

B．电能不行能全部变成内能

C．在火力发电机中，燃气的内能不行能全部转化成电能

D．在热传导中，热量不行能自发地从低温物体传到高温物体

题型2热力学第肯定律与热力学其次定律的关系

【例2】关于热力学第肯定律和热力学其次定律，下列论述正确的是()

A．热力学第肯定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学其次定律则指出内能不行能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互冲突的

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，故两条定律并不冲突

C．两条定律都是有关能量的转化规律，它们不但不冲突，而且没有本质区分

D．其实，能量守恒定律已经包含了热力学第肯定律和热力学其次定律

变式训练3(多选)关于热力学两大定律，下列说法正确的是()

A．热力学第肯定律和热力学其次定律是相互独立的

B．热力学其次定律的两种表述是等效的

C．由热力学第肯定律可知做功不肯定变更内能