【K12教育学习资料】[学习]2018-2019学年高中物理 第十章 热力学

小初高K12教育学习资料

小初高K12教育学习资料

学案4 热力学第二定律

[目标定位] 1.通过自然界中传热的方向性等实例，初步了解热力学第二定律，并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.能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移以及宏观自然过程的方向性问题．

一、热力学第二定律

[问题设计]

两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从低温物体传给高温物体，结果使高温物体的温度升高，低温物体的温度降低吗？

答案 不会．热传递具有方向性．

[要点提炼]

1．两种常见表述

(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．(阐述的是热传递的方向性)

(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．(阐述的是机械能与内能转化的方向性)

2．热力学第二定律的理解

(1)克劳修斯表述指明热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助，其物理本质是揭示了热传递过程是不可逆(填“可逆”或“不可逆”)的．

(2)开尔文表述中的“单一热库”指温度恒定且均匀的热库．“不产生其他影响”是指惟一效果是热量全部转变为功而外界及系统都不发生任何变化．其物质实质揭示了热变功过程是

小初高K12教育学习资料

小初高K12教育学习资料 不可逆的．

(3)热力学第二定律的每一种表述都揭示了大量分子参与的过程的方向性．进而使人们认识到自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，都是不可逆的．

[延伸思考]

热传导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”？

答案 不能．

二、两个热力学定律的比较与应用

[问题设计]

地球上有大量的海水，它的总质量约为1.4×1018 t ，如果这些海水的温度降低0.1 ℃，将要放出5.8×1023 J 的热量，这相当于1 800万个功率为100万千瓦的核电站一年的发电量，这么巨大的能量，人们为什么不去开发研究呢？

答案 这种利用海水的内能发电的过程，违背了热力学第二定律，所以不会研究成功．

[要点提炼]

1．两个定律比较：热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的具体表现形式，在转化的过程中，总的能量保持不变．热力学第二定律是指在有限的时间和空间内，一切和热现象有关的物理过程、化学过程具有不可逆性(填“可逆性”或“不可逆性”)．

2．两类永动机的比较：

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)． 第二类永动机：将内能全部转化为机械能，而不引起其他变化(或只有一个热源，实现内能与机械能的转化)．

3．第一类永动机和第二类永动机都不可能制成 第一类永动机的设想违反了能量守恒定律；第二类永动机的设想不违反能量守恒定律，但违背了热力学第二定律．

一、热力学第二定律的基本考查

例1 关于热力学第二定律，下列说法正确的是( )

A ．热力学第二定律是通过实验总结出来的实验定律

B ．热力学第二定律是通过大量自然现象的不可逆性总结出来的经验定律

C ．热力学第二定律是物理学家从理论推导出来的结果

D ．热力学第二定律没有理论和实验的依据，因此没有实际意义

解析 热力学第二定律是物理学家通过对大量自然现象的分析，又总结了生产和生活经验得到的结论，是一个经验定律，它并不能通过理论和实验来证明，但它符合客观事实，因此是