山东省威海二中高中物理 热力学第二定律导学案 新人教版选修3-3VIP免费

第四节热力学第二定律课标通过自然界中宏观过程的方向性，了解热力学第二定律，初步了解熵是反映系统无序程度的物理量。例：解释第二类永动机不可能制成的原因。学习目标：1、能说出宏观热学过程的方向性2、会应用热力学第二定律3、知道第二类永动机是不可能的４、知道能量耗散重点难点：1．重点内容是了解热力学第二定律的两种表述方法以及这两种表述的物理实质,知道为什么第二类永动机不可制成。2．第二类永动机不可制成的物理实质是教学的难点。课程导学：Ⅰ、热传导的方向性：高温物体只能________将热量传给低温物体，而低温物体必须要依靠外界的辅助才能将热量传给高温物体。Ⅱ、第二类永动机１、没有冷凝器的能从单一热源吸收热量并____________而不引起其他变化的热机。２、特征：符合__________；不可能引起其他变化。３、结论：机械能和内能的转化过程具________，尽管机械能可以_____转化为内能，但内能_________转化为机械能，同时不引起其它变化.Ⅲ、热力学第二定律表述一：不可能使热量由______物体传递到_____物体，而不产生其他变化。（按热传导的方向性表述）表述二：不可能从单一热源_____热量并把它_____用来做功，而不引起其他变化。（按能量转化的方向性表述）小结：热力学第二定律揭示了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具________，使得它成为独立于热力学第一定律的一个重要的自然规律．热力学第二定律在物理、化学、生物等学科中有重要的应用，它对于我们认识自然和利用自然有重要的指导意义。Ⅳ、能量耗散在自然界中的宏观过程由于________，使得能量在转化过程中不可能使转化后的能量全部加以利用，总会有一部分能量会_____，这种现象叫能量耗散。【范例精选】（1．电冰箱内部的温度比外部低，为什么致冷系统还能不断地把箱内的热量传给外界的空气？这个事实说明了什么？这是因为电冰箱消耗了电能，对致冷系统做了功(下图所示，投影)．一旦切断电源，电冰箱就不能把箱内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，使箱内的温度逐渐升高．1我们看到，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．要实现相反方向的过程，必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化．课堂练习2．能否生产出效率可达到100％的热机？为什么？气缸中的气体得到燃料燃烧时产生的热量Q1，推动活塞做功W，然后排出废气，同时把热量Q2散发到大气中．由能量守恒定律知道Q1=W+Q2．我们把热机做的功W和它从热源吸收的热量Q1的比值叫做热机的效率，用η表示效率，则有，只有当气缸中工作物质的温度比大气温度高时内燃机才能工作，所以Q2这部分热量是不可避免的．热机工作时，总要向冷凝器散热，总要由工作物质带走一部分热量Q2(如下图，投影)，所以总有Q1＞W．因此，热机的效率不可能达100％．能力训练3．能量耗散和能量守恒是否矛盾？试举例说明。不矛盾。比如流动的水带动水磨做功，由于磨盘之间的摩擦、磨盘和粮食之间的摩擦和挤压，磨盘、粮食的温度升高，水流的机械能转变成了内能．这些内能最终流散到周围的环境中．我们没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用．这种现象叫做能量的耗散，而总能量并没有减少。电池中的化学能转变成电能，电能又在灯泡中转变成光能．光被墙壁吸收之后变成周围环境的内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用．火炉把屋子烤暖，这时高温物体的内能变成低温物体的内能．谁也不能把这些散失的能量重新收集到火炉中再次用来取暖．自然界中的宏观过程具有方向性，能量耗散从能量转化的角度反映出这种方向性，与能量守恒定律是不矛盾的。课堂反馈__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.2