高中物理 第5章 热力学定律 第3节 热力学第二定律 第4节 熵——无序程度的量度学案 鲁科版选修3-3-鲁科版高二选修3-3物理学案VIP免费

第3节热力学第二定律第4节熵——无序程度的量度1.热力学第二定律的两种不同表述以及对两种表述的理解．(重点)2.对熵和熵增加原理的理解．(难点)一、自然过程的方向性1．可逆过程和不可逆过程(1)可逆过程：系统回到原来的状态，同时消除原来过程对外界的一切影响，则原来的过程为可逆过程．(2)不可逆过程：如果用任何方法都不能使系统与外界完全复原，则原来的过程为不可逆过程．2．热传导的方向性：温度不同的两个物体接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，但不会自发地从低温物体传给高温物体．这说明：热传导具有方向性．3．功转变为热的方向性在焦耳的叶轮搅水实验中，重物下落使水温上升，是机械能转化为内能的过程；与此相反过程，即水温自动降低，产生水流，推动叶片转动，带动重物上升的过程是不可能发生的，尽管它不违背热力学第一定律．这说明：功转变为热具有方向性．4．热转变为功的方向性(1)热机：消耗内能对外做功的装置．(2)原理：热机必须工作在两个温度不同的热源之间，通过工作物质，将从高温热源吸收的热量，一部分用来对外做功，另一部分完全损耗掉，损耗的热量不可能再自动地收集起来．这说明：热转变为功具有方向性．5．结论：凡是与热现象有关的宏观过程都具有方向性．二、热力学第二定律的表述1．第一种表述(克劳修斯表述)：不可能使热量从低温物体传向高温物体而不引起其他变化．2．第二种表述(开尔文表述)：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功，而不引起其他变化．热力学第二定律的这两种表述是等价的．热现象的宏观过程是不可逆的．1．(1)一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的．()(2)热量不会自发从高温物体传给低温物体．()(3)由冰箱能自发地把热量从低温物体传给高温物体．()提示：(1)√(2)×(3)×3．第二类永动机(1)定义：从单一热源吸收热量并使之完全转化为功而不产生其他影响的机器．(2)第二类永动机不可能制成：第二类永动机并不违背热力学第一定律，但违背了热力学第二定律．(3)热力学第二定律的又一种表述：第二类永动机是不可能制成的．2．(1)可以从单一热库吸收热量，使之完全变为功．()(2)第二类永动机违背了能量守恒定律．()(3)第二类永动机违背了热力学第二定律．()提示：(1)√(2)×(3)√三、有序和无序1．热传导这个过程使无序程度增加．2．机械能转变为内能的过程是大量分子的有序运动向无序运动的转化过程．3．热力学第二定律的微观本质：一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动无序程度增大的方向进行．4．定义：用来量度系统无序程度的物理量叫做熵．5．熵增加原理：在孤立系统中，一切不可逆过程必然朝着熵增加的方向进行，这就是熵增加原理．孤立系统是指与外界既没有物质交换也没有能量交换的系统．3．(1)熵值越大代表着越有序．()(2)一个宏观态所对应的微观态数目越多，则熵越大．()(3)孤立系统的总熵可能增大，也可能减小．()提示：(1)×(2)√(3)×热力学第二定律的理解1．克劳修斯表述“不可能使热量由低温物体传向高温物体而不引起其他变化”这句话包含以下三层意思：(1)热量会自发地从高温物体传给低温物体，在传递过程中不会对其他物体产生影响；(2)如果有其他作用，热量有可能由低温物体传递到高温物体；(3)如果没有其他作用，热量就不可能由低温物体传递到高温物体．2．开尔文表述“不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不引起其他变化”这句话包含以下三层意思：(1)从单一热源吸收热量，一般来说只有部分转化为机械能，所以第二类永动机是不可能制成的；(2)机械能转化为内能是自然的，可以全部转化；(3)如果引起其他变化，可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功．“不能自发发生”不是不能发生，只是说明这种事件的发生是需要条件的．(多选)关于热传导的方向性，下列说法正确的是()A．热量能自发地由高温物体传给低温物体B．热量能自发地由低温物体传给高温物体C．在一定条件下，热量也可以从低温物体传给高温物体D．热量不可能从低温物体传给高温物体[思路点拨]热传导具有方向性，即自然过程具有方向性．虽然热量不能自发地从低温物体传向高温物体，但是有外界的影响和帮助，...