高中物理 第3章 第4節(jié) 熱力學(xué)第二定律課件 粵教版選修3-3.ppt

《高中物理 第3章 第4節(jié) 熱力學(xué)第二定律課件 粵教版選修3-3.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第3章 第4節(jié) 熱力學(xué)第二定律課件 粵教版選修3-3.ppt（25頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

第四節(jié)熱力學(xué)第二定律 考點(diǎn)一熱力學(xué)第二定律 欄目鏈接 1 兩個(gè)溫度不同的物體相互接觸時(shí) 熱量會(huì)自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體 結(jié)果使高溫物體的溫度降低 低溫物體的溫度升高 這一過(guò)程可逆嗎 提示 不可逆 2 熱傳導(dǎo)的方向性能否簡(jiǎn)單理解為 熱量不會(huì)從低溫物體傳給高溫物體 提示 不能 自發(fā)地 是指沒(méi)有第三者影響 例如空調(diào) 冰箱等制冷機(jī)就是把熱量從低溫物體傳到了高溫物體 但是卻產(chǎn)生了影響 3 在水平地面上運(yùn)動(dòng)的物體 由于克服摩擦力做功 最后停下來(lái) 物體的機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 使物體和地面溫度升高 能不能通過(guò)降低物體和地面的溫度 使物體重新運(yùn)動(dòng)起來(lái)呢 提示 不能 欄目鏈接 1 熱力學(xué)第二定律的概念反映自然界過(guò)程進(jìn)行方向和條件的定律 2 自然過(guò)程的方向性 1 熱傳導(dǎo) 兩個(gè)溫度不同的物體相互接觸時(shí) 熱量會(huì)自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體 而低溫物體不可能自發(fā)地將熱量傳給高溫物體 要實(shí)現(xiàn)低溫物體向高溫物體傳遞熱量 必須借助外界的幫助 因而產(chǎn)生其他影響或引起其他變化 欄目鏈接 2 機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程 物體在水平面上運(yùn)動(dòng) 因摩擦而逐漸停止下來(lái) 但絕不可能出現(xiàn)物體吸收原來(lái)傳遞出去的熱量后 在地面上重新運(yùn)動(dòng)起來(lái) 要想將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 必然會(huì)引起其他影響 3 氣體的擴(kuò)散現(xiàn)象 兩種不同的氣體可以自發(fā)地進(jìn)入對(duì)方 最后成為均勻的混合氣體 但這種均勻的混合氣體 決不會(huì)自發(fā)地分開(kāi) 成為兩種不同的氣體 除非使用物理或化學(xué)手段 但這必然要引起其他的變化 4 氣體向真空的膨脹 氣體可自發(fā)地向真空容器內(nèi)膨脹 但絕不可能出現(xiàn)氣體自發(fā)地從容器中流出 使容器內(nèi)變?yōu)檎婵?若借助于抽氣機(jī)就能實(shí)現(xiàn) 但要引起其他變化 5 在整個(gè)自然界中 無(wú)論是有生命的還是無(wú)生命的 所有的宏觀自發(fā)過(guò)程都有方向性 都是一種不可逆過(guò)程 3 第二類(lèi)永動(dòng)機(jī) 1 定義 從單一熱源吸熱全部用來(lái)做功 而不引起其他變化 把它得到的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 熱機(jī)效率達(dá)100 這種想象中的熱機(jī)稱(chēng)為第二類(lèi)永動(dòng)機(jī) 2 第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因 盡管這類(lèi)永動(dòng)機(jī)不違反熱力學(xué)第一定律 也不違反能量守恒定律 但由于內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能不能自發(fā)地進(jìn)行 所以由單一熱源吸熱把內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其他變化的這類(lèi)永動(dòng)機(jī)是不可能造成的 4 熱力學(xué)第二定律 1 兩種表述 克勞修斯表述 熱量不能自動(dòng)地從低溫物體傳遞到高溫物體 或表述為 不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體 而不引起其他變化 即熱傳導(dǎo)的過(guò)程具有方向性 開(kāi)爾文表述 不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)做功 而不引起其他變化 即機(jī)械能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化具有方向性 2 對(duì)熱力學(xué)第二定律的理解 熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì) 揭示了大量分子參與的宏觀過(guò)程的方向性 如機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 內(nèi)能卻不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其他變化 進(jìn)一步揭示了各種物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式的轉(zhuǎn)化過(guò)程都具有方向性 告誡人們 第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制成 熱力學(xué)第二定律有多種表述形式 定律中幾個(gè)關(guān)鍵詞的理解 自發(fā)地 是指熱量從高溫物體 自發(fā)地 傳給低溫物體的方向性 在傳遞過(guò)程中不會(huì)對(duì)其他物體產(chǎn)生影響或借助其他物體提供能量等 不引起其他變化 的含義是使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體或從單一熱源吸收熱量全部用來(lái)做功 不須通過(guò)第三者的幫助 這里的幫助是指提供能量等方式 不可能 既包括從單一熱源吸收熱量全部用來(lái)對(duì)外做功 熱量從低溫?zé)嵩磦鞯礁邷責(zé)嵩?也包括過(guò)程產(chǎn)生的其他變化 即不論用任何手段都不可能消除其他變化 欄目鏈接 例1下列說(shuō)法不正確的是 A 熱量能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體B 熱量不能從低溫物體傳到高溫物體C 熱傳遞是有方向性的D 氣體向真空中膨脹的過(guò)程是有方向性的 解析 如果是自發(fā)地進(jìn)行 熱量只能從高溫物體傳到低溫物體 但這并不是說(shuō)熱量不能從低溫物體傳到高溫物體 只是不能自發(fā)地進(jìn)行 在外界條件的幫助下 熱量也能從低溫物體傳到高溫物體 A C對(duì) B錯(cuò) 氣體向真空中膨脹的過(guò)程也是不可逆 具有方向性的 D對(duì) 答案 B 方法總結(jié) 兩個(gè)溫度不同的物體相互接觸時(shí) 熱量會(huì)自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體 使高溫物體的溫度降低 低溫物體的溫度升高 這個(gè)過(guò)程是自發(fā)進(jìn)行的 不需要任何外界的影響或者幫助 有時(shí)我們也能實(shí)現(xiàn)熱量從低溫物體傳給高溫物體 如電冰箱 但這不是自發(fā)地進(jìn)行的 需要消耗電能 其實(shí)自然界中所有的熱現(xiàn)象都是具有單向性的 課堂訓(xùn)練1 下列哪個(gè)過(guò)程具有方向性 D 熱傳導(dǎo)過(guò)程 機(jī)械能向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程 氣體的擴(kuò)散過(guò)程 氣體向真空中的膨脹A B C D 解析 這四個(gè)過(guò)程都是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程 根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知 它們都是不可逆的 具有方向性 考點(diǎn)二熱力學(xué)第二定律的微觀實(shí)質(zhì)熵 固體自發(fā)地熔化為液體 固體結(jié)晶要比液體整齊有序 液體自發(fā)地蒸發(fā)為氣體 液體分子的分布比氣體分子要集中有序 兩種不同氣體相互擴(kuò)散 由有序變?yōu)闊o(wú)序 這些現(xiàn)象都說(shuō)明了什么問(wèn)題 提示 自發(fā)過(guò)程總是向著無(wú)序性增加的方向進(jìn)行 欄目鏈接 1 熱力學(xué)第二定律的微觀理解 1 有序和無(wú)序 確定某種規(guī)則后 符合這個(gè)規(guī)則的就是有序的 不符合這個(gè)規(guī)則和要求的分布就是無(wú)序的 無(wú)序意味著各處都一樣 平均 沒(méi)有差別 而有序則正好相反 有序和無(wú)序是相對(duì)的 2 熱力學(xué)第二定律的微觀解釋 系統(tǒng)的熱力學(xué)過(guò)程就是大量分子無(wú)序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化 從微觀上看 在通過(guò)做功使系統(tǒng)內(nèi)能增加的過(guò)程中 自然過(guò)程是大量分子從有序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向無(wú)序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過(guò)程 但其逆過(guò)程卻不能自發(fā)地進(jìn)行 即不可能由大量分子無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蜻\(yùn)動(dòng) 高溫物體和低溫物體中的分子都在做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng) 但是高溫物體中分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率要大于低溫物體 所以在高溫物體分子與低溫物體分子的碰撞過(guò)程中 低溫物體分子運(yùn)動(dòng)的劇烈程度會(huì)逐漸加劇 即低溫物體的溫度升高了 而高溫物體分子運(yùn)動(dòng)的劇烈程度會(huì)減緩 即高溫物體的溫度降低了 所以從宏觀熱現(xiàn)象角度來(lái)看 熱傳導(dǎo)具有方向性 達(dá)到熱平衡后 物體內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度趨向一致 原來(lái)那種分子按動(dòng)能大小有序分布的狀態(tài)變?yōu)樗蟹肿酉嗤臒o(wú)序狀態(tài) 因此 系統(tǒng)的無(wú)序性增加了 3 熱力學(xué)第二定律的微觀實(shí)質(zhì) 與熱現(xiàn)象有關(guān)的自發(fā)的宏觀過(guò)程 總是朝著分子熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)序性增加的方向進(jìn)行的 2 熵 1 熵的物理意義 熵是反映系統(tǒng)無(wú)序程度的物理量 正如溫度反映物體內(nèi)分子平均動(dòng)能大小一樣 系統(tǒng)越混亂 無(wú)序程度越大 就稱(chēng)這個(gè)系統(tǒng)的熵越大 2 熱力學(xué)系統(tǒng)中熵的變化 系統(tǒng)自發(fā)變化時(shí) 總是向著無(wú)序程度增加的方向發(fā)展 至少無(wú)序程度不會(huì)減少 從熵的意義上來(lái)說(shuō) 系統(tǒng)自發(fā)變化時(shí) 總是向著熵增加的方向進(jìn)行 不會(huì)使熵減小 例2 多選 關(guān)于熱力學(xué)第二定律的微觀意義 下列說(shuō)法正確的是 A 大量分子無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)能夠自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蜻\(yùn)動(dòng)B 熱傳遞的自然過(guò)程是大量分子從有序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向無(wú)序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過(guò)程C 熱傳遞的自然過(guò)程是大量分子從無(wú)序程度小的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向無(wú)序程度大的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過(guò)程D 一切自然過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性增大的方向進(jìn)行 解析 分子熱運(yùn)動(dòng)是大量分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) 系統(tǒng)的一個(gè)宏觀過(guò)程包含著大量的微觀狀態(tài) 這是一個(gè)無(wú)序的運(yùn)動(dòng) 根據(jù)熵增加原理 熱運(yùn)動(dòng)的結(jié)果只能使分子熱運(yùn)動(dòng)更加無(wú)序 而不是變成了有序 熱傳遞的自然過(guò)程從微觀上講就是大量分子從無(wú)序程度小的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向無(wú)序程度大的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過(guò)程 故選C D 答案 CD 方法總結(jié) 解此類(lèi)題目要理解好有序和無(wú)序 確定某種規(guī)則 符合這個(gè)規(guī)則的就是有序的 不符合確定的規(guī)則和要求的分布是無(wú)序的 無(wú)序意味著各處平均沒(méi)有差別 而有序則相反 是按照某種規(guī)則排列的 有序與無(wú)序是相對(duì)的 課堂訓(xùn)練2 多選 關(guān)于孤立體系中發(fā)生的實(shí)際過(guò)程 下列說(shuō)法中正確的是 AC A 系統(tǒng)的總熵只能增大 不可能減小B 系統(tǒng)的總熵可能增大 可能不變 還可能減小C 系統(tǒng)逐漸從比較有序的狀態(tài)向更無(wú)序的狀態(tài)發(fā)展D 系統(tǒng)逐漸從比較無(wú)序的狀態(tài)向更加有序的狀態(tài)發(fā)展 解析 在孤立體系中發(fā)生的實(shí)際過(guò)程 其系統(tǒng)的總熵總是增加的 它不可能減小 故A正確 B錯(cuò)誤 根據(jù)熵增加原理 該系統(tǒng)只能是從比較有序的狀態(tài)向更無(wú)序的狀態(tài)發(fā)展 故C正確 D錯(cuò)誤