20xx人教版高中物理選修3-3第十章第4講熱力學(xué)第二定律學(xué)案練習(xí)(已修改)
2024-12-05 07:37 本頁面
【正文】 第 4 講 熱力學(xué)第二定律 [目標(biāo)定位 ] ，了解熱力學(xué)第二定律 . 2.了解熱力學(xué)第二定律的兩種不同表述，以及兩種表述的物理實質(zhì) . 第二類永動機(jī)，知道為什么它不能制成 . 一、熱力學(xué)第二定律 1．一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是 不可逆 的．如物體間的傳熱，氣體的膨脹、擴(kuò)散 ?? 都有特定的 方向性． 2．反映宏觀自然過程 方向性 的定律就是熱力學(xué)第二定律． 二、熱力學(xué)第二定律的兩種表述 1． 克勞修斯表述： 熱量不能 自發(fā) 地從 低 溫物體傳到 高 溫物體． 2． 開爾文表述： 不可能從 單一 熱庫吸收熱量，使之 完全 變成功，而 不產(chǎn)生其它影響． 三、熱機(jī) 1． 熱機(jī)的效率 η： 熱機(jī)輸出的 機(jī)械功 與燃料產(chǎn)生的 熱量 的比值，用公式表示為 η＝ 100%. 2． 第二類永動機(jī)： 只有 單一 熱源，從單一熱源吸收熱量，可以 全部 用來做功的熱機(jī)叫第二類永動機(jī)，它不違背 能量守恒定律 ，但違背 熱力學(xué)第二定律 ，所以 不能 實現(xiàn)． 一、宏觀過程的方向性 1． 熱傳導(dǎo)具有方向性： 兩個溫度不同的物體相互接觸時，熱量會自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，結(jié)果使高溫物體的溫度降低，低溫物體的溫度升高． 2． 氣體的擴(kuò)散現(xiàn)象具有方向性： 兩種不同的氣體可以自發(fā)地進(jìn)入對方，最后成為均勻的混合氣體，但這種均勻的混合氣體，決不會自發(fā)地分開，成為兩種不同的氣體． 3． 機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性： 物體在水平面上運動，因摩擦而 逐漸停止下來，但絕不可能出現(xiàn)物體吸收原來傳遞出去的熱量后，在地面上重新運動起來． 4． 氣體向真空膨脹具有方向性： 氣體可自發(fā)地向真 空容器膨脹，但絕不可能出現(xiàn)氣體自發(fā)地從容器中流出，容器變?yōu)檎婵眨? 5．在整個自然界中，無論有生命的還是無生命的，所有的宏觀自發(fā)過程都具有單向性，都有一定的方向性，都是一種不可逆過程． 例 1 下列說法正確的是 ( ) A．熱量能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體 B．熱量不能從低溫物體傳到高溫物體 C．熱傳遞是有方向性的 D．氣體向真空中膨脹 的過程是有方向性的 答案 ACD 解析 如果是自發(fā)地進(jìn)行，熱量只能從高溫物體傳到低溫物體，但這并不是說熱量不能從低溫物體傳到高溫物體，只是不能自發(fā)地進(jìn)行，在外界條件的幫助下，熱量也能從低溫物體傳到高溫物體， A、 C 對， B 錯；氣體向真空中膨脹的過程也是不可逆，具有方向性的， D對． 借題發(fā)揮 兩個溫度不同的物體相互接觸時，熱量會自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，使高溫物體的溫度降低，低溫物體的溫度升高，這個過程是自發(fā)進(jìn)行的，不需要任何外界的影響或者幫助，有時我們也能實現(xiàn)熱量從低溫物體傳給高溫物體，如電冰箱，但這不是自 發(fā)地進(jìn)行的，需要消耗電能，其實自然界中所有的熱現(xiàn)象都是具有單向性的． 二、熱力學(xué)第二定律和第二類永動機(jī) 1．克勞修斯表述是按熱傳導(dǎo)的方向性表述的．熱量可以由低溫物體傳到高溫物體但不能是自發(fā)的，如：冰箱、空調(diào)． 2．開爾文表述是按照機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性來表述的．不是不能從單一熱庫吸收熱量而對外做功，而是這樣做的結(jié)果，一定伴隨著其他變化或影響． 3．這兩種表述看似毫無聯(lián)系，其實是等價的，可以從一種表述導(dǎo)出另一種表述． 4．熱力學(xué)第二定律揭示了自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方 向性． 5．第二類永 動機(jī)不可能制成，它也是熱力學(xué)第二定律的一種表述形式．
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