热力学第二定律学案--高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册.docx

4热力学第二定律核心素养目标物理观念：热力学第二定律科学思维：会用能流图理解热力学第二定律与热现象有关的宏观过程的方向性科学探究：研究热机的工作原理科学态度与责任：通过学习热力学第二定律树立节约能源的意识.知识点一、热力学第二定律1热力学第二定律的克劳修斯表述(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_(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_物体传到_物体热力学第二定律的克劳修斯表述，阐述的是传热的_点睛：克劳修斯的描述可以说：热量能从低温物体传到高温物体，但需要第三者参与，对第三者产生影响2热力学第二定律的开尔文表述(1)热机：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_，把自己的内能变成_热机用于做功的热量一定_它从高温热库吸收的热量(2)开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之_，而不产生其他影响(该表述阐述了机械能与内能转化的方向性)拓展：开尔文的表述相当于：不可能制造成这样一种机器，在一个循环动作后，只是从单一热库吸收热量，使之完全变为功，而不产生其他影响这是对热机工作的总结知识点二、能源是有限的1能源：能源是指具有高品质的容易利用的储能物质2“能量耗散”分散在环境中的内能不管数量多么巨大，它也只不过能使地球、大气稍稍变暖一点，却再也不能自动聚集起来驱动机器做功了这样的转化过程叫作“能量耗散”要点一热力学第二定律的应用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题型1热力学第二定律的理解及应用【例1】下列说法中正确的是()A热量能自发地由高温物体传到低温物体B热量能自发地由低温物体传到高温物体C热量一定不可能由低温物体传到高温物体D空调机既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性对克劳修斯表述的理解(1)阐述的是热传递的方向性(2)表述中“自发”二字指的是：当两个物体接触时，不需要任何第三者介入、不会对任何第三者产生任何影响，热量就能从一个物体传向另一个物体(3)热量可以从低温物体传到高温物体，但一定不是自发地，即一定有第三者介入对开尔文表述的理解阐述的是机械能与内能转化的方向性表述中的“其他影响”是指除了从单一热库吸热，把所吸收的热用来做功，而自身的状态(温度、体积、压强)是否变化可以从单一热库吸收热量使之完全变成功或者说内能，可以完全转化为机械能，但这一定产生了其他影响(如等温膨胀时体积改变)热力学第一定律与第二定律的关系热力学第一定律揭示了做功和传热改变物体内能的规律关系，是能量守恒定律在热学中的表现，否定了第一类永动机热力学第二定律揭示了有大量分子参与的宏观自然过程的方向性两定律分别从不同角度揭示了与热现象有关的物理过程所遵循的规律，二者相互独立，又相互补充题型2热力学第一定律与热力学第二定律的关系【例2】关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是()A热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互矛盾的B内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾C两条定律都是有关能量的转化规律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别D其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律对能量耗散的理解(1)能量耗散从能量转化的角度反映了自然界的宏观过程具有方向性(2)能量耗散现象不违背能量守恒定律(3)能量耗散使能量品质降低：能量耗散虽然不会使能量减少，却会使能量从高度有用的形式降为不太可用的形式要点二能量耗散与能源问题【例3】关于能量和能源，下列说法中正确的是()A能量在转化和转移过程中，其总量有可能增加B能量在转化和转移过程中，其总量会不断减少C能量在转化和转移过程中总量保持不变，故节约能源没有必要D能量的转化和转移具有方向性，且现有可利用的能源有限，故必须节约能源【随堂演练】1在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将()A降低 B升高C不变 D无法确定2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得出来的结果D由于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3(多选)如图所示，为电冰箱的工作原理示意图，压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外，下列说法正确的是()A热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律D电冰箱的工作原理违背热力学第一定律4汽油机等内燃机中，燃料燃烧释放的能量并不会全部用来做有用功，试在图中的括号内填出能量流失的形式_，_.已知某台汽油机的效率是20%，如果这台汽油机用来做有用功的能量是9×104 J，则这段时间里汽油机消耗了_g的汽油(假设汽油的热值为4.5×107 J·kg1)温馨提示：请完成单元素养评价卷(三)4热力学第二定律基础导学研读教材一、1.(1)不可逆的(2)低温高温方向性2(1)化学能内能做功机械能小于(2)完全变成功课堂互动合作探究要点一【例1】【解析】A对，B错：热量能自发地由高温物体传到低温物体，但不能自发地由低温物体传到高温物体C错：热量可能由低温物体传到高温物体，如电冰箱将内部的热量传到外部D错：热传递存在方向性的含义是指热量可以自发地从高温物体传递到低温物体，而不能自发地从低温物体传递到高温物体，但若有其他影响也可以将热量从低温物体传递到高温物体，空调机制冷时必须通过压缩机做功才能实现热量从低温物体传递到高温物体【答案】A【例2】【解析】热力学第一定律揭示了内能与其他形式的能之间的转化关系，是能量守恒定律在热学中的具体体现热力学第二定律则进一步阐明了内能与其他形式的能转化时的方向性，二者表述的角度不同，本质不同，并不矛盾，故B项正确【答案】B要点二【例3】【解析】A、B错：能量在转化和转移过程中，总量是守恒的C错，D对：能量在转化和转移过程中总量保持不变，但能量的转化和转移具有方向性，且现有可利用的能源有限，我们要注意节约能源答案：D随堂演练1解析：取房间内气体及电冰箱(有散热装置)为系统，外界消耗电能，对系统做功，系统总内能增加，房间内温度升高答案：B2解析：热力学第二定律是一个经验定律，它并不能通过理论和实验来证明，但它符合客观事实，因此是正确的，它揭示了宏观过程的方向性，对我们认识自然和利用自然有着重要的指导意义答案：B3解析：热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能的转化和守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，故C正确、D错误；再根据热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，必须借助于外界做功，A错误、B正确，故选B、C.答案：BC4解析：根据内燃机燃料燃烧能量走向示意图分析可知，能量流失的形式：克服机械间的摩擦损失了一部分能量；排放的废气带走大部分能量机械效率等于有用功与总功的比值，总功W总4.5×105 J；根据能量守恒定律可知，W总Qm，消耗的汽油m0.01 kg10 g.答案：克服机械间的摩擦损失了一部分能量排放的废气带走大部分能量108学科网（北京）股份有限公司