人教版高中物理选修3-310.4热力学第二定律课件
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人教版高中物理选修3-3第10章第4节热力学第二定律(共16张PPT)
2.原理：燃料燃烧产生热量 Q（高温热源）
推动活塞对外做功 W
排出废气向外界（低温热源）放热 Q2
3.效率：
高温热源
由能量守恒定律知道 Q = W +Q2
Q
热机的效率η=W/Q
W 热机
热机的效率小于100%，就不可能把从 高温热源吸收的热量全部转化为机械能， 总有一部分热量散发到冷凝器中。
2020/6/11
思考与讨论
地球上海水的总质量达1.4×1021 kg，如果制造 一种机器，把这些海水的温度降低1℃，放出的热 量就达5.8×1023 J，足够全世界使用4000年。这个 假想不违背能量守恒定律，但是不能实现，所以这 类机器叫做第二类永动机。
2020/6/11
9
三、热力学第二定律的另一种表述
1.热机：是一种把内能转化为机械能的装置。
热力学第二定律
思考与讨论
根据能量守恒定律，在自然界发生的一切过程中 能量都是守恒的。那么符合能量守恒的宏观过程是 否都能发生呢？
是否可能发生这样的现象：原 来温度相同的水和鸡蛋，过一 会儿水的温度自发的降低而鸡 蛋的温度上升，生蛋变成了熟 蛋？
2020/6/11
3
4
热力学第二定律
思考与讨论
2.一滴红墨水滴进一杯清 水中，不久整杯水都均匀 地变红了。有没有这样的 “逆过程”：这杯均匀红 水中的小炭粒又自发的聚 在一起，成为一滴红墨水， 而其余部分又变成了清水？
例题2 根据热力学第二定律，下列判断正确的是（BCD ） 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．
人教版物理高中选择性必修3第三章4 热力学第二定律PPT教学课件
问题 1.这些现象说明什么道理? 提示:这些现象说明自然界的宏观过程不可能自动地逆向进行。 2.能否使这些现象逆向进行? 提示:可以使这些现象逆向进行,但不是自发地,必须有第三者的介入。 3.传热的方向性能否简单理解为“热量不会从低温物体传给高温物体”? 提示:不能。能够实现热量从低温物体传给高温物体,如电冰箱,但这不是自发地进 行的,需要消耗电能。
等价性 如果克劳修斯表述不成立,则开尔文表述也不成立。不管如何表述,热力学第二定律的 和实质 实质都是相同的,即一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的
举例
①传热过程的方向性 ②扩散现象的方向性 ③机械能和内能转化的方向性 ④气体向真空中自由膨胀的方向性 ⑤电能和内能转化的方向性
第1讲 描述运动第的基三本章概念 热力学定律
4 热力学第二定律
1.知道传热、扩散现象、机械能与内能的转化等都具有方向性。了解什么是热力 学第二定律。 2.理解热力学第二定律的两种表述,以及两种表述的物理实质。 3.能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移及宏观自然过程的方向 性问题。 4.了解什么是能量耗散和品质降低。
第1讲 描述运动第的基三本章概念 热力学定律
判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ✕” 。 1.温度不同的两个物体接触时,热量能自发地从高温物体传给低温物体,所以热量 不能由低温物体传给高温物体。 ( ✕ ) 提示:热量可以由低温物体传给高温物体,但这种传递不是自发的。 2.制冷系统能将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气,而不引起其他变化。 (✕) 提示:制冷系统消耗了电能,将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气。 3.科技发达后,热机的效率可以达到100%。 ( ✕ ) 提示:由热力学第二定律可知热机的效率不可以达到100%。 4.机械能可以全部转化为内能,而内能不能自发地全部转化为机械能。 ( √ ) 提示:机械能与内能的转化是有方向的,内能不能自发地全部转化为机械能。
等价性 如果克劳修斯表述不成立,则开尔文表述也不成立。不管如何表述,热力学第二定律的 和实质 实质都是相同的,即一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的
举例
①传热过程的方向性 ②扩散现象的方向性 ③机械能和内能转化的方向性 ④气体向真空中自由膨胀的方向性 ⑤电能和内能转化的方向性
第1讲 描述运动第的基三本章概念 热力学定律
4 热力学第二定律
1.知道传热、扩散现象、机械能与内能的转化等都具有方向性。了解什么是热力 学第二定律。 2.理解热力学第二定律的两种表述,以及两种表述的物理实质。 3.能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移及宏观自然过程的方向 性问题。 4.了解什么是能量耗散和品质降低。
第1讲 描述运动第的基三本章概念 热力学定律
判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ✕” 。 1.温度不同的两个物体接触时,热量能自发地从高温物体传给低温物体,所以热量 不能由低温物体传给高温物体。 ( ✕ ) 提示:热量可以由低温物体传给高温物体,但这种传递不是自发的。 2.制冷系统能将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气,而不引起其他变化。 (✕) 提示:制冷系统消耗了电能,将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气。 3.科技发达后,热机的效率可以达到100%。 ( ✕ ) 提示:由热力学第二定律可知热机的效率不可以达到100%。 4.机械能可以全部转化为内能,而内能不能自发地全部转化为机械能。 ( √ ) 提示:机械能与内能的转化是有方向的,内能不能自发地全部转化为机械能。
人教版高中物理选修(3-3)第十章 第4讲《热力学第二定律》ppt课件
宏观自发过程都具有单向性，都有一定的方向性，都是
一种不可逆过程.
第4讲 热力学第二定律
9
例1 下列说法正确的是(
)
A.热量能自发地从高温物体传给低温物体
B.热量不能从低温物体传到高温物体
C.热传递是有方向性的
D.气体向真空中膨胀的过程是有方向性的
第4讲 热力学第二定律
10
解析
如果是自发地进行，热量只能从高温物体传到低温
第4讲 热力学第二定律
6
课堂讲义
理解·深化·探究
一、宏观过程的方向性 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，结果使高温物 体的温度降低，低温物体的温度升高. 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，成为两种不同的气体.
第4讲 热力学第二定律
16
借题发挥
(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均能实现. (2)热力学第二定律的关键在于“自发性”和“方向性”.
第4讲 热力学第二定律
17
例3 第二类永动机不可能制成的原因是( D ) A.违背了能量守恒定律 B.热量总是从高温物体传递到低温物体 C.机械能不能全部转化为内能 D.内能不能全部转化为机械能而不引起其他变化
)
A.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 B.没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全 部用来做功，而不引起其他变化的热机是可以实现的 C.制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气中，而不引 起其他变化 D.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
高中物理人教新课标选修3-3课件：10.4热力学第二定律
物理 选修3-3
第十章 热力学定律
学 基础导学 讲 要点例析 练 随堂演练
二、热力学第二定律的克劳修斯表述 法国物理学家克劳修斯在 1850 年提出：热量不能自发地从
低温 物体传到______ 高温 物体．阐述的是热传递的_________ 方向性 ． ______
物理 选修3-3
第十章 热力学定律
学 基础导学 讲 要点例析 练 随堂演练
(2)热机的效率：热机输出的机械功 W 与燃料产生的热量 Q W 的比值．用公式表示为：η＝ . Q
物理 选修3-3
第十章 热力学定律
学 基础导学 讲 要点例析 练 随堂演练
单一热库 吸收热量，使之完全变 2．开尔文表述 ：不可能从 __________
成功，而不产生其他影响．(即机械能与内能转化具有方向性 ) 3．热力学第二定律的其他描述
ACD
物理 选修3-3
第十章 热力学定律
学 基础导学 讲 要点例析 练 随堂演练
理解热力学第二定律的方法 (1)理解热力学第二定律的实质，即自然界中进行的所有涉及 热现象的宏观过程都具有方向性．理解的关键在于“自发”和 “不引起其他变化”． (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 )．
物理 选修3-3
第十章 热力学定律
学 基础导学 讲 要点例析 练 随堂演练
根据热力学第二定律，下列判断正确的有( A．热机中燃气的内能不可能全部变成机械能 B．电流的能不可能全部变成内能 C．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变成电能
)
D．在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温 物体
物理 选修3-3
若热机从高温热源吸收热量 Q1， 其中一部分转化为对外所做 的机械功 W，另一部分热量 Q2 随废气排放到冷凝器中．根据能 W Q1－ Q2 量转化和守恒定律，应有 Q1＝W＋ Q2，热机效率 η＝ ＝ Q1 Q1 Q2 ＝ 1－ <1.可见，任何热机 (即使是理想热机，没有摩擦，也没有 Q1 漏气等能量损失 )都不可能把吸收的能量百分之百地转化成机械 能，总有一部分热量 Q2 散发到冷凝器中．也就是说，那种没有冷 凝器，只有单一热源，从这个单一热源吸收的热量能全部用来做 功而不引起其他变化的热机，也就是被称为第二类永动机的热机 是永远不可能制造成功的 .
高中物理 第十章 热力学定律 4 热力学第二定律课件 新人教版选修3-3
复习课件
高中物理 第十章 热力学定律 4 热力学第二定律课件 新人教版选修3-3
1
4 热力学第二定律
学习目标
素养提炼
1.通过自然界中热传导的方向性等实例，初步了解 热力学第二定律． 2．知道热力学第二定律的两种不同表述及实质． 3．能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转 化、转移以及方向性问题． 4．了解什么是第二类永动机，能用热力学第二定 律解释第二类永动机不能制成的原因.
(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． 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，进而 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．
3．两种表述是等价的：两种表述都揭示了热现象宏观过程的方向性．两种表述可 以相互推导．
2．在研究性学习的过程中，同学们提出了以下五个活动方案，从理论上讲可行 的是( ) A．改进热机的生产工艺，总有一天热机的效率可以达到100% 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严重污染了空气，想办法使它们自发地 分离，既清洁了空气，又变废为宝 D．将房屋顶盖上太阳能板，可直接用太阳能来解决照明和热水问题
W 为 η＝____Q____.
3．第二类永动机
(1)定义：只从单一热库吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化的热机．
(2)第二类永动机不可能制成的原因：虽然第二类永动机不违反__能__量__守__恒__定__律___， 但大量的事实证明，在任何情况下，热机都不可能只有一个热库，热机要不断地把 吸取的热量变为有用的功，就不可避免地将一部分热量传给低温热库． [判断辨析] (1)一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的．( √ ) (2)内能不可能完全转化为机械能．( × ) (3)一切形式的能量间的相互转化都不具有可逆性．( × )
高中物理 第十章 热力学定律 4 热力学第二定律课件 新人教版选修3-3
1
4 热力学第二定律
学习目标
素养提炼
1.通过自然界中热传导的方向性等实例，初步了解 热力学第二定律． 2．知道热力学第二定律的两种不同表述及实质． 3．能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转 化、转移以及方向性问题． 4．了解什么是第二类永动机，能用热力学第二定 律解释第二类永动机不能制成的原因.
(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． 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，进而 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．
3．两种表述是等价的：两种表述都揭示了热现象宏观过程的方向性．两种表述可 以相互推导．
2．在研究性学习的过程中，同学们提出了以下五个活动方案，从理论上讲可行 的是( ) A．改进热机的生产工艺，总有一天热机的效率可以达到100% 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严重污染了空气，想办法使它们自发地 分离，既清洁了空气，又变废为宝 D．将房屋顶盖上太阳能板，可直接用太阳能来解决照明和热水问题
W 为 η＝____Q____.
3．第二类永动机
(1)定义：只从单一热库吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化的热机．
(2)第二类永动机不可能制成的原因：虽然第二类永动机不违反__能__量__守__恒__定__律___， 但大量的事实证明，在任何情况下，热机都不可能只有一个热库，热机要不断地把 吸取的热量变为有用的功，就不可避免地将一部分热量传给低温热库． [判断辨析] (1)一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的．( √ ) (2)内能不可能完全转化为机械能．( × ) (3)一切形式的能量间的相互转化都不具有可逆性．( × )
10.4 热力学第二定律 课件(人教版选修3-3)
• 2．一切与热现象有关的宏观自然过程都是 不可逆 _________的． • 二、热力学第二定律的两种表述
• 1．克劳修斯表述
2018/9/2
高温 物 • 热量不能自发地从低温 _______物体传到______ 传热 _______的方向性． 体．揭示 • 2．开尔文表述
单一热库 • 不可能从 __________吸收热量，使之完全变成 功 影响． 内 ____，而不产生其他________揭示了机械能与___
现象是可能的，但不引起其他变化是不可能的，
D对．
2018/9/2
课堂互动讲练
对热力学第二定律的理解 (2011年广州高二检测)随着世界经济的快 速发展，能源短缺问题日显突出，近期油价不断 攀升，已对各国人民的日常生活造成了各种影响， 如排长队等待加油的情景已经多次在世界各地发 生，能源成为困扰世界经济发展的重大难题之一， 下列有关能量转化的说法中错误的是( )
• 即时应用 • ( )
(即时突破，小试牛刀)
பைடு நூலகம்
• 1．下列宏观过程能用热力学第二定律解释的是 • A ．大米和小米混合后小米能自发地填充到大米 空隙中而经过一段时间大米、小米不会自动分开 • B．将一滴红墨水滴入一杯清水中，会均匀扩散 到整杯水中，经过一段时间，墨水和清水不会自 动分开
2018/9/2
第四节
热力学第二定律
2018/9/2
课标定位 课前自主学案 第 四 节
核心要点突破
课堂互动讲练 知能优化训练
2018/9/2
课标定位
• 学习目标：1.知道任何有关热现象的宏观过程 都具有方向性． • 2．知道热力学第二定律并能解释自然界中的 能量变化、转移及方向性问题． • 3．知道什么是第二类永动机，为什么第二类 永动机不可能制成．
• 1．克劳修斯表述
2018/9/2
高温 物 • 热量不能自发地从低温 _______物体传到______ 传热 _______的方向性． 体．揭示 • 2．开尔文表述
单一热库 • 不可能从 __________吸收热量，使之完全变成 功 影响． 内 ____，而不产生其他________揭示了机械能与___
现象是可能的，但不引起其他变化是不可能的，
D对．
2018/9/2
课堂互动讲练
对热力学第二定律的理解 (2011年广州高二检测)随着世界经济的快 速发展，能源短缺问题日显突出，近期油价不断 攀升，已对各国人民的日常生活造成了各种影响， 如排长队等待加油的情景已经多次在世界各地发 生，能源成为困扰世界经济发展的重大难题之一， 下列有关能量转化的说法中错误的是( )
• 即时应用 • ( )
(即时突破，小试牛刀)
பைடு நூலகம்
• 1．下列宏观过程能用热力学第二定律解释的是 • A ．大米和小米混合后小米能自发地填充到大米 空隙中而经过一段时间大米、小米不会自动分开 • B．将一滴红墨水滴入一杯清水中，会均匀扩散 到整杯水中，经过一段时间，墨水和清水不会自 动分开
2018/9/2
第四节
热力学第二定律
2018/9/2
课标定位 课前自主学案 第 四 节
核心要点突破
课堂互动讲练 知能优化训练
2018/9/2
课标定位
• 学习目标：1.知道任何有关热现象的宏观过程 都具有方向性． • 2．知道热力学第二定律并能解释自然界中的 能量变化、转移及方向性问题． • 3．知道什么是第二类永动机，为什么第二类 永动机不可能制成．
人教版高中物理选修3-3课件10.4热力学第二定律
高中物理课件
灿若寒星整理制作
1
4 热力学第二定律
2
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知识梳理
重难聚焦
典例透析
1.通过自然界中热传导的方向性等实例,初步了解热力学第二定 律,知道热力学第二定律的两种不同表述及实质,能运用热力学第 二定律解释自然界中的能量转化、转移以及方向性问题。
2.了解什么是第二类永动机,能用热力学第二定律解释第二类永 动机不能制成的原因。
15
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知识梳理
重难聚焦
典例透析
4.两个定律的关系 热力学第一定律是和热现象有关的物理过程中能量守恒的特殊 表达形式,说明功及热量与内能改变的定量关系,而第二定律指出 了能量转化与守恒能否实现的条件和过程进行的方向,指出了一切 变化过程的自然发展方向不可逆,除非靠外界影响。所以二者相互 独立,又相互补充。
20
类型一
类型二
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知识梳理
重难聚焦
典例透析
点拨:熟记热力学第二定律的两种表述并准确理解其含义是正确 处理此类问题的关键。
解析:由于气体始终通过汽缸壁与外界接触,外界温度不变,活塞 杆与外界连接并使其缓慢地向右移动过程中,有足够时间进行热交 换,所以汽缸内的气体温度也不变。要保持其内能不变,该过程气 体是从单一热源即外部环境吸收热量,即全部用来对外做功才能保 证内能不变,但此过程并不违反热力学第二定律。这是因为此过程 需要外力对活塞做功来维持,如果没有外力F对活塞做功,此过程不 可能自发进行。
16
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知识梳理
重难聚焦
典例透析
三、两类永动机的比较
分类
设计 要求
不可能 的原因
第一类永动机 不消耗任何能量,可以不断 做功(或只给予很小的能量 启动后,可以永远运动下去)
灿若寒星整理制作
1
4 热力学第二定律
2
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1.通过自然界中热传导的方向性等实例,初步了解热力学第二定 律,知道热力学第二定律的两种不同表述及实质,能运用热力学第 二定律解释自然界中的能量转化、转移以及方向性问题。
2.了解什么是第二类永动机,能用热力学第二定律解释第二类永 动机不能制成的原因。
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4.两个定律的关系 热力学第一定律是和热现象有关的物理过程中能量守恒的特殊 表达形式,说明功及热量与内能改变的定量关系,而第二定律指出 了能量转化与守恒能否实现的条件和过程进行的方向,指出了一切 变化过程的自然发展方向不可逆,除非靠外界影响。所以二者相互 独立,又相互补充。
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类型一
类型二
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典例透析
点拨:熟记热力学第二定律的两种表述并准确理解其含义是正确 处理此类问题的关键。
解析:由于气体始终通过汽缸壁与外界接触,外界温度不变,活塞 杆与外界连接并使其缓慢地向右移动过程中,有足够时间进行热交 换,所以汽缸内的气体温度也不变。要保持其内能不变,该过程气 体是从单一热源即外部环境吸收热量,即全部用来对外做功才能保 证内能不变,但此过程并不违反热力学第二定律。这是因为此过程 需要外力对活塞做功来维持,如果没有外力F对活塞做功,此过程不 可能自发进行。
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三、两类永动机的比较
分类
设计 要求
不可能 的原因
第一类永动机 不消耗任何能量,可以不断 做功(或只给予很小的能量 启动后,可以永远运动下去)
【新教材】新人教版 物理 选修3-3 第十章 第4节 热力学第二定律 课件
第4节 热力学第二定律
1．了解热传递、扩散现象、机械能与内能的转化等都具有方向性，了 解什么是热力学第二定律。
2．了解热力学第二定律的两种表述，以及两种表述的物理实质。 3．了解什么是第二类永动机，知道第二类永动机不能制成的原因。 4．能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移及宏观自然 过程的方向性问题。
012课前堂0自探3课主究后学评课习价时作业
A．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 的变化
B．只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为 机械能
C．满足能量守恒定律的物理过程都能自发的进行 D．外界对物体做功，物体的内能必然增加
答案 BCD
012课前堂0自探3课主究后学评课习价时作业
□04 多种表述形式。
(3)两定律的关系：热力学第一定律是和热现象有关的物理过程中能量 守恒的表达形式，说明功及热量与内能改变的定量关系，而第二定律指出了 能量转化与守恒能否实现的条件和过程进行的方向，指出了一切变化过程的 自然发展方向不可逆，除非靠外界影响。所以二者相互独立，又相互补充。
012课前堂0自探3课主究后学评课习价时作业
式表示为 □07 η＝WQ 。
012课前堂0自探3课主究后学评课习价时作业
(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。即机械能与内能转化具有方向性。
(3)热力学第二定律的其他描述
①气体向真空的自由膨胀是□08 不可逆的。 ②一切宏观自然过程的进行都具有□09 方向性。
2．其他影响：指除了从单一热库吸收热量，以及所做的功以外的其他 一切影响；或者除了从低温物体吸收热量、高温物体得到相同的热量外，其 他一切影响和变化。不是不能从单一热库吸收热量而对外做功，而是这样做 的结果，一定伴随着其他变化或影响。同样，也不是热量不能从低温物体传 到高温物体，而是指不产生其他影响的自动传热是不可能的。
1．了解热传递、扩散现象、机械能与内能的转化等都具有方向性，了 解什么是热力学第二定律。
2．了解热力学第二定律的两种表述，以及两种表述的物理实质。 3．了解什么是第二类永动机，知道第二类永动机不能制成的原因。 4．能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移及宏观自然 过程的方向性问题。
012课前堂0自探3课主究后学评课习价时作业
A．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 的变化
B．只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为 机械能
C．满足能量守恒定律的物理过程都能自发的进行 D．外界对物体做功，物体的内能必然增加
答案 BCD
012课前堂0自探3课主究后学评课习价时作业
□04 多种表述形式。
(3)两定律的关系：热力学第一定律是和热现象有关的物理过程中能量 守恒的表达形式，说明功及热量与内能改变的定量关系，而第二定律指出了 能量转化与守恒能否实现的条件和过程进行的方向，指出了一切变化过程的 自然发展方向不可逆，除非靠外界影响。所以二者相互独立，又相互补充。
012课前堂0自探3课主究后学评课习价时作业
式表示为 □07 η＝WQ 。
012课前堂0自探3课主究后学评课习价时作业
(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。即机械能与内能转化具有方向性。
(3)热力学第二定律的其他描述
①气体向真空的自由膨胀是□08 不可逆的。 ②一切宏观自然过程的进行都具有□09 方向性。
2．其他影响：指除了从单一热库吸收热量，以及所做的功以外的其他 一切影响；或者除了从低温物体吸收热量、高温物体得到相同的热量外，其 他一切影响和变化。不是不能从单一热库吸收热量而对外做功，而是这样做 的结果，一定伴随着其他变化或影响。同样，也不是热量不能从低温物体传 到高温物体，而是指不产生其他影响的自动传热是不可能的。
高二物理课件 10.4 热力学第二定律 (人教版选修3-3)_1
【解析】选C.根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传给高温 物体，而不引起其他的变化，但通过一些物理过程是可以实现的，故C项对； 内能自发地全部转化为机械能是不可能的，故A项错；气体膨胀具有方向性， 故B项错；扩散现象也有方向性，D项也错.
【标准解答】选D.第一类永动机违反热力学第一定律，第二类永动机违反 热力学第二定律，A、B错；由热力学第一定律可知W≠0，Q≠0，但 Δ U=W+Q可以等于0，C错；由热力学第二定律可知D中现象是可能的， 但不引起其他变化是不可能的，D对.
【规律方法】解决此类问题要深入理解好热力学第一定律和热力学第二定 律. (1)热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的一种表述形式，是从能的角 度揭示不同物质运动形式相互转化的可能性.告诫人们：第一类永动机不可 能制成. (2)热力学第二定律揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性.如机械能可以 全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能而不引起其他变化，进 一步揭示了各种物质过程及其运动形式的转化过程都具有方向性.告诫人们： 第二类 永动机不可能制成.
【标准解答】空调制冷、制热是靠压缩机做功，通过内部的制冷剂将热量 从温度低的地方向温度高的地方传递.在制热时，室内温度高，室外温度低， 热量不会自发地从室外向室内传递.要实现这一过程就会引起其他的变化， 这里的其他变化正是通过压缩机做功消耗电能的过程，题中放出了3 J的热 量是指将3 J的内能从室外传递到室内，需消耗1 J的电能.整个过程既不违 背热力学第一定律的能量守恒，又符合热力学第二定律的方向性.因此题中 指标没有错误. 答案:见标准解答
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. 4.适用条件：只能适用于由很大数目分子所构成的系统及有限范围内的宏观 过程.而不适用于少量的微观体系，也不能把它扩展到无限的宇宙. 5.两种表述是等价的：两种表述都揭示了热现象宏观过程的方向性.两种表述 可以相互推导.
2020-2021学年人教版选修3-3 10.4 热力学第二定律 课件(48张)
(1)热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的一种表述形式,是从能的角度揭 示不同物质运动形式相互转化的可能性。告诫人们:第一类永动机不可能制成。 (2)热力学第二定律揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性。如机械能可以全 部转化为内能,内能却不可能全部转化为机械能而不引起其他变化,进一步揭示 了各种有关热的物理过程都具有方向性。告诫人们:第二类永动机不可能制成。
4 热力学第二定律
必备知识·自主学习
一、热力学第二定律的克劳修斯表述 【情境思考】
问题1:墨水在水中的扩散最终均匀吗? 问题2:变的均匀的淡蓝色的水,能自动地把滴入水中的墨点聚合到一块变为墨 滴吗? 提示:1.均匀 2.不能
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_不__可__逆__的__。 2.热力学第二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_低__温__物体传到_高__温__物体。热力学第二定律的克劳修斯表述, 阐述的是传热的_方__向__性__。
【解析】选D。机械能可以全部转化为内能,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,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,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,是不可能的,但如果是从单一热源吸收热量全部变为功的同时 也引起了其他的变化,是可能的,D正确。故选D。
【素养训练】 1.(多选)关于第二类永动机,下列说法正确的是 ( ) A.没有冷凝器,只有单一的热源,能将从单一热源吸收的热量全部用来做功,而不 引起其他变化的热机叫作第二类永动机 B.第二类永动机违反了能量守恒定律,所以不可能制成 C.第二类永动机不可能制成,说明机械能可以全部转化为内能,内能却不可能全 部转化为机械能 D.第二类永动机不可能制成,说明机械能可以全部转化为内能,内能却不可能全 部转化为机械能,同时不引起其他变化
4 热力学第二定律
必备知识·自主学习
一、热力学第二定律的克劳修斯表述 【情境思考】
问题1:墨水在水中的扩散最终均匀吗? 问题2:变的均匀的淡蓝色的水,能自动地把滴入水中的墨点聚合到一块变为墨 滴吗? 提示:1.均匀 2.不能
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_不__可__逆__的__。 2.热力学第二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_低__温__物体传到_高__温__物体。热力学第二定律的克劳修斯表述, 阐述的是传热的_方__向__性__。
【解析】选D。机械能可以全部转化为内能,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,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,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,是不可能的,但如果是从单一热源吸收热量全部变为功的同时 也引起了其他的变化,是可能的,D正确。故选D。
【素养训练】 1.(多选)关于第二类永动机,下列说法正确的是 ( ) A.没有冷凝器,只有单一的热源,能将从单一热源吸收的热量全部用来做功,而不 引起其他变化的热机叫作第二类永动机 B.第二类永动机违反了能量守恒定律,所以不可能制成 C.第二类永动机不可能制成,说明机械能可以全部转化为内能,内能却不可能全 部转化为机械能 D.第二类永动机不可能制成,说明机械能可以全部转化为内能,内能却不可能全 部转化为机械能,同时不引起其他变化
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10.4 热力学第二定律
一.自然过思程考的与方讨向论：P57
结论1.
结热是论量不自可：发逆无地的数由。事高实温告物诉体我向低们温：物凡体是传实递际的的过过程 结程论，2. 只要涉及热现象，如热传递、气体的
膨扩胀散、现扩象进散行、是有有摩方擦向的的机,过械程运是动不可逆的都。有 结特论定3. 方向。也就是说，一切与热现象有关
热力学第二定律的适用范围
1）适用于宏观过程对微观过程不适用，如布朗运动。 2）孤立系统有限范围, 对整个宇宙不适用。
例1.下列说法正确的是 ( A) C A．在自然条件下，热传递的过程是不可逆 的 B．热量不可能由高温物体传递给低温物体 C．气体的扩散过程具有方向性 D．一切形式能量转化都不具有方向性
工作原理和过程：
— 一阶段：燃料燃烧产生热量 Q1（高温热源） （燃
料中化学能转化为工作物质的内能）
二阶段：推动活塞对外做
功 W—（工作物质内能
变成机械能）
漏气热损 散热热损 摩擦热损
燃料产生 的热量Q
热机能流图
输出机 械功W
热机工作时的能流分配
效率：由能量守恒定律知道 Q1 = W +Q2
热机的效率小 于100%，就不 可能把从高温
热机的效率：
热源吸收的热
高温热库
量全部转化为
W
Q1
机械能，总有
Q1
W
一部分热量散
热机
对外做功 发到冷凝器或
大气中。
Q2
低温热库
三、热力学第二定律的另一种表述
（2）开尔文表述：不可能从单一热源吸取热 量，使之完全变成功，而不产生其他影响。
例如，利用热机循环，吸热可对外作出功来．但实际 热机的循环除了热变功外，还必定有一定的热量从高 温热源传给低温热源，即产生了其它效果。
开尔文表述揭示机械能与内能转化方向性
——机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部 用来做功以转换成机械能。
强调一种方向性
定律的两种表述
不可能将热量从低温物体 传到高温物体而不引起其它变化（即热量不会 自发地从低温物体传到高温物体）。
不可能从单一热源吸取热 量并使它完全变为有用的功而不引起其它变化。
自发
高温
低温
自发
低温
高温
电冰箱工作时违反热力学第二定律吗？
电冰箱的内部温 度比外部温度低，为 什么致冷系统还能不 断地把箱内热量传给 外界的空气？
它不是自发的
因为电冰箱消耗了电 能，对制冷系统做了功， 一旦切断电源，电冰箱 就不能把其内部的热量 传给外界的空气了．相 反，外界的热量会自发 地传给电冰箱，使其温 度逐渐升高．
Ø 热传导的过程是有方向性的，这个过程可以向一个 方向自发地进行，但是向相反的方向却不能自发地 进行。
Ø 要实现相反方向的过程，必须借助外界的帮助，因 而产生其它影响或引起其它变化。
Ø 如果设想克劳修斯表述不成立，即在无任何外界做 功的情况下，热量就能从低温热源传向高温热源。 按此设想就可制成一种无功致冷机，它无需消耗功 就能致冷。克劳修斯表述否定了这种可能性。
的功宏可观以自自动然转过化程为都热是，不但可热逆却不的能。自动转化
为功。通过摩擦而使功转变为热的过程是不 可逆的。 结论4. 气体膨胀(绝热自由膨胀)的过程是不可逆的。
二.热力学第二定律
（1）克劳修斯表述：热量不能自发地从 低温物体传到高温物体.
理解“自发：”：
当两个物体接触时，不需要第三者介入、 不会对任何第三者产生影响，热量就能从 一个物体传递到另外一个物体。
四、永动机不可能制成 1、 第二类永动机
概念：从单一热源吸收热量，全部用来做功 而不引起其它变化。（马儿吃草全部消化吸收）
结果：无一例外地归于失败。 原因：违背了跟热现象相联系的宏观自然过 程具有方向性的规律（热力学第二定律）。
2、热力学第二定律的另一种表达：第二类永 动机是不可能造成的。
热力学第二定律得其他描述： 1、一切宏观自然过程的进行都具有方向性。 2、气体向真空的自由膨胀是不可逆的。
即：热量不可能从低温物体传到高温物体而不产 生其他影响。
在整个自然界中，无论是他有生命的还是 无生命的，所有的宏观自发过程都具有单 向性，都有一定的方向性，都是一种不可 逆过程。如河水向下流，重物向下落，山 岳被侵蚀，人的一生从婴儿到老年到死亡 等。
机械能与内能转化的方向性的进一步讨论
热机：是一种把内能转化为机械能的装置。(汽油 机、柴油机、蒸汽轮机、喷气发动机等）
一.自然过思程考的与方讨向论：P57
结论1.
结热是论量不自可：发逆无地的数由。事高实温告物诉体我向低们温：物凡体是传实递际的的过过程 结程论，2. 只要涉及热现象，如热传递、气体的
膨扩胀散、现扩象进散行、是有有摩方擦向的的机,过械程运是动不可逆的都。有 结特论定3. 方向。也就是说，一切与热现象有关
热力学第二定律的适用范围
1）适用于宏观过程对微观过程不适用，如布朗运动。 2）孤立系统有限范围, 对整个宇宙不适用。
例1.下列说法正确的是 ( A) C A．在自然条件下，热传递的过程是不可逆 的 B．热量不可能由高温物体传递给低温物体 C．气体的扩散过程具有方向性 D．一切形式能量转化都不具有方向性
工作原理和过程：
— 一阶段：燃料燃烧产生热量 Q1（高温热源） （燃
料中化学能转化为工作物质的内能）
二阶段：推动活塞对外做
功 W—（工作物质内能
变成机械能）
漏气热损 散热热损 摩擦热损
燃料产生 的热量Q
热机能流图
输出机 械功W
热机工作时的能流分配
效率：由能量守恒定律知道 Q1 = W +Q2
热机的效率小 于100%，就不 可能把从高温
热机的效率：
热源吸收的热
高温热库
量全部转化为
W
Q1
机械能，总有
Q1
W
一部分热量散
热机
对外做功 发到冷凝器或
大气中。
Q2
低温热库
三、热力学第二定律的另一种表述
（2）开尔文表述：不可能从单一热源吸取热 量，使之完全变成功，而不产生其他影响。
例如，利用热机循环，吸热可对外作出功来．但实际 热机的循环除了热变功外，还必定有一定的热量从高 温热源传给低温热源，即产生了其它效果。
开尔文表述揭示机械能与内能转化方向性
——机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部 用来做功以转换成机械能。
强调一种方向性
定律的两种表述
不可能将热量从低温物体 传到高温物体而不引起其它变化（即热量不会 自发地从低温物体传到高温物体）。
不可能从单一热源吸取热 量并使它完全变为有用的功而不引起其它变化。
自发
高温
低温
自发
低温
高温
电冰箱工作时违反热力学第二定律吗？
电冰箱的内部温 度比外部温度低，为 什么致冷系统还能不 断地把箱内热量传给 外界的空气？
它不是自发的
因为电冰箱消耗了电 能，对制冷系统做了功， 一旦切断电源，电冰箱 就不能把其内部的热量 传给外界的空气了．相 反，外界的热量会自发 地传给电冰箱，使其温 度逐渐升高．
Ø 热传导的过程是有方向性的，这个过程可以向一个 方向自发地进行，但是向相反的方向却不能自发地 进行。
Ø 要实现相反方向的过程，必须借助外界的帮助，因 而产生其它影响或引起其它变化。
Ø 如果设想克劳修斯表述不成立，即在无任何外界做 功的情况下，热量就能从低温热源传向高温热源。 按此设想就可制成一种无功致冷机，它无需消耗功 就能致冷。克劳修斯表述否定了这种可能性。
的功宏可观以自自动然转过化程为都热是，不但可热逆却不的能。自动转化
为功。通过摩擦而使功转变为热的过程是不 可逆的。 结论4. 气体膨胀(绝热自由膨胀)的过程是不可逆的。
二.热力学第二定律
（1）克劳修斯表述：热量不能自发地从 低温物体传到高温物体.
理解“自发：”：
当两个物体接触时，不需要第三者介入、 不会对任何第三者产生影响，热量就能从 一个物体传递到另外一个物体。
四、永动机不可能制成 1、 第二类永动机
概念：从单一热源吸收热量，全部用来做功 而不引起其它变化。（马儿吃草全部消化吸收）
结果：无一例外地归于失败。 原因：违背了跟热现象相联系的宏观自然过 程具有方向性的规律（热力学第二定律）。
2、热力学第二定律的另一种表达：第二类永 动机是不可能造成的。
热力学第二定律得其他描述： 1、一切宏观自然过程的进行都具有方向性。 2、气体向真空的自由膨胀是不可逆的。
即：热量不可能从低温物体传到高温物体而不产 生其他影响。
在整个自然界中，无论是他有生命的还是 无生命的，所有的宏观自发过程都具有单 向性，都有一定的方向性，都是一种不可 逆过程。如河水向下流，重物向下落，山 岳被侵蚀，人的一生从婴儿到老年到死亡 等。
机械能与内能转化的方向性的进一步讨论
热机：是一种把内能转化为机械能的装置。(汽油 机、柴油机、蒸汽轮机、喷气发动机等）