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卡片式五环节教学使用班级：高二（）班姓名：制作者：高二物理备课组§10.4热力学第二定律【学习目标】1.了解热传导过程的方向性。2.了解热力学第二定律的两种不同表述，以及这两种表述的物理实质。3.了解什么是第二类永动机。4.理解第二类永动机不可能制成。【预习卡片】一．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，热量会自发地从传给低温物体，而低温物体不可能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，决不会分开而成为两种不同的气体。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膨胀，但绝不可能出现气体从容器中流出，容器变为真空。5．一切与热现象有关的宏观自然过程都是的。6．热力学第二定律：反映宏观自然过程的的定律。二、热力学第二定律1．定义：在物理学中，反映宏观自然过程的的定律就是热力学第二定律。2．表述(1)克劳修斯表述：热量不能从低温物体传到高温物体。(该表述阐述的是热传递的)(2)开尔文表述：不可能从单一热库，使之完全变成，而不产生其他影响。(该表述阐述的是机械能与内能转化的)(3)其他表述：对任何一类宏观自然过程进行的说明，都可以作为热力学第二定律的表述。例如，热力学第二定律可以表述为：气体向真空的自由膨胀是的。三、热机和第二类永动机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。第二个阶段是工作物质对外做功，把自己的能变成。(2)热机的效率：热机输出的与燃料燃烧产生的热量Q的比值叫作热机的效率，用公式可表述为η＝WQ。2．第二类永动机(1)定义：只从单一热库吸收热量，并使之完全变成有用功而不产生的热机。(2)第二类永动机不可制成的原因：违背了。【自主思考】判断对错(1)温度不同的两个物体接触时，热量会自发地从低温物体传给高温物体。()卡片式五环节教学使用班级：高二（）班姓名：制作者：高二物理备课组(2)第二类永动机违反了热力学第二定律。()(3)热机的效率可以达到100%。()(4)一切与热现象有关的微观自然过程都是不可逆的。()(5)第二类永动机违反了能量守恒定律。()(6)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。()【讨论卡片】一.【合作探究】(1)温度不同的两个物体接触时，热量会从低温物体传给高温物体吗？(2)两个不同的物体接触时，热量自发地从高温物体传递给低温物体。此处“自发地”的含义是什么？(3)我们假想：发明一种热机，并用来对物体做功，将内能全部转化为动能，而不引起其他变化，这是否可能？二.【知识理解】1．在热力学第二定律的表述中，“自发地”、“不产生其他影响”、“单一热库”、“不可能”的涵义(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或借助其他物体提供能量等。(2)“不产生其他影响”的涵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)“单一热库”：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，不论用任何的办法都不可能加以消除。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，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。3．热力学第二定律的其他描述(1)一切宏观自然过程的进行都具有。(2)气体向真空的自由膨胀是。(3)第二类永动机是制成的。针对练习1．(多选)热力学第二定律指出()A．气体的扩散过程具有方向性B．一切形式的能量间的相互转化都具有方向性C．热机效率η≤1D．大量分子参与的宏观过程具有方向性卡片式五环节教学使用班级：高二（）班姓名：制作者：高二物理备课组2．(多选)关于热力学定律，下列说法正确的是()A．为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加C．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功D．不可能使热量从低温物体传向高温物体E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程三.【知识比较】1．两个定律比较：①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，总的保持不变。②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宏观自然过程具有。2．两类永动机的比较第一类永动机第二类永动机设计要求不消耗任何能量，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)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)不可能的原因违背了定律违背了定律针对练习3．(多选)下列说法中正确的是()A．第一类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律B．第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律C．热力学第一定律和热力学第二定律是相互独立的D．热力学第二定律的两种表述是等价的4．关于两类永动机和热力学两大定律，下列说法正确的是()A．第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律B．第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律C．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能D．由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热库吸收热量，完全变成功也是可能的5．(多选)根据热力学第二定律，可知下列说法中正确的有()A．热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体B．热量能够从高温物体传到低温物体，也可能从低温物体传到高温物体C．机械能可以全部转化为热能，但热能不可能全部转化为机械能D．机械能可以全部转化为热能，热能也可能全部转化为机械能