【正文】 完全變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其它影響是不可能的。 熱力學(xué)第一定律無法對這類問題作出解釋，需要一個獨立于熱力學(xué)第一定律的新的自然規(guī)律，即熱力學(xué)第二定律來解釋。 一、自然過程的方向性 熱傳導(dǎo)過程 A B A B? 例如： 氣體的絕熱自由膨脹過程。 熱力學(xué)第二定律的微觀解釋 熱力學(xué)第一定律給出了各種形式的能量在相互轉(zhuǎn)化過程中必須遵循的規(guī)律，但并未限定過程進行的方向。 麥克斯韋的妖精能破壞熱力學(xué)第二定律嗎？ 自發(fā)總是從有序到無序演化 ? 但是麥克斯韋的妖精可以使其向有序化發(fā)展，酶，就是生命中的麥克斯韋的妖精；而人類全體作為麥克斯韋的妖精，增加著社會的有序度。 ? 一般的解釋是：妖精必須得到一些“知識”，才能把“快”分子和“慢”分子區(qū)分開來。 假設(shè)這個容器開始時完全充滿了一定溫度的氣體，按照熱的動力論，一定的溫度對應(yīng)于分子的一定的平均溫度，因為氣體分子的運動具有隨機性質(zhì)，有的分子的速度將大于平均值，有的則將小于平均值。 ? 過程與方法 ? １ .學(xué)會通過現(xiàn)象總結(jié)規(guī)律的科學(xué)方法 ? ，知道任何自然過程中一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減少 ? 情感態(tài)度和價值觀 ? 培養(yǎng)分析、歸納、綜合能力 ? 一個“妖精”，神通廣大，能跟蹤充滿容器的每個氣體分子的運動。 ? ，知道熵是反映系統(tǒng)無序程度的物理量。兩個定律從不同角度揭示了熱力學(xué)過程中遵從的規(guī)律，既相互獨立，又相互補充，共同構(gòu)成了熱力學(xué)知識的理論基礎(chǔ) 《 熱力學(xué)第二定律 的微觀解釋 》 教學(xué)目標(biāo) ? 知識與技能 ? ，宏觀態(tài)和微觀態(tài)的概念。第二類永動機不可能制成的原因是因為機械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程具有方向性，盡管機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機械能，而不引起其他變化。 答案： 上題答案： A B C D ? ______的裝置，熱機做的功和它從熱源吸收熱量的比值叫做熱機的 ______． 答案： ? ________角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性． 答案： 2答案：把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；效率 3答案：熱現(xiàn)象 ? ，自然界中進行的涉及 ________現(xiàn)象的宏觀過程都具有 ________性，例如機械能可以 ________轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能 _______全部轉(zhuǎn)化為機械能，而不引起其他變化． 4答案：熱；方向；全部；不能。 六、小結(jié) ： ? 熱力學(xué)第二定律有常見的兩種表述，提示了有大量分子參與的宏觀過程 (即與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程 )的方向性，第二類永動機不可能制成。 三、熱力學(xué)第二定律 舉例：兩種不同的氣體擴散可以自發(fā)地進入對方 ,最后成為一種均勻的混合氣體 思考 :如圖所示 ,容器 A中裝有氣體 ,容器 B是真空 ,打開閥門K,容器 A中的氣體會自發(fā)地向 B中膨脹 ,最后兩個容器都充滿氣體 .會 不會 氣體 自發(fā)地 從容器 B流向容器 A,最后使容器B恢復(fù)成真空呢 ? 大量自然現(xiàn)象說明 :有些物理過程具有方向性 . (三 )熱力學(xué)第二定律 ? 1．熱力學(xué)第二定律常見的兩種表述： ? (1)按熱傳遞的方向性來表述：不可能使熱量從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化． ? (2)按機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性來表述：不可能從單一熱庫吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化． ? 2．兩種表述是等價的． ? 可以從一種表述導(dǎo)出另一種表述，兩種表述都稱為熱力學(xué)第二定律 ? 3．熱力學(xué)第二定律的意義 ? 提示了有大量分子參與的宏觀過程的方向性，是獨立于熱力學(xué)第一定律的一個重要自然規(guī)律． (四 )能量耗散 ? 1．能量耗散：流散的內(nèi)能無法重新收集起來加以利用的現(xiàn)象叫做能量耗散． ? 2．能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性． 五、例題分析： ? [例 1]根據(jù)熱力學(xué)第二定律，下列判斷正確的是 ? A. 電流的能不可能全部變?yōu)閮?nèi)能 ? B．在火力發(fā)電機中，燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部變?yōu)殡娔? ? C．熱機中，燃?xì)鈨?nèi)能不可能全部變?yōu)闄C械能 ? D．在熱傳導(dǎo)中，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫度物體． ? [解析 ]根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性，電流的能可全部變?yōu)閮?nèi)能 (由電流熱效應(yīng)中的焦耳定律可知 )，而內(nèi)能不可能全部變成電流的能．機械能可全部變?yōu)閮?nèi)能，而內(nèi)能不可能全部變成機械能，在熱傳導(dǎo)中，熱量只能自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體，所以選項 B、 C、 D正確． [例 2]第二類永動機不可以制成，是因為 [ ] A. 違背了能量的守恒定律 B．熱量總是從高溫物體傳遞到低溫物體 C．機械能不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能 D．內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機械能，同時不引起其他變化 ? [解析 ]第二類永動機設(shè)想雖然符合能量守恒定律，但是違背了能量轉(zhuǎn)化中有些過程是不可逆的規(guī)律。 （二）機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性 (二 )第二類永動機 ? 1．第二類永動機：人們把想象中能夠從單一熱源吸收熱量，全部用來做功而不引起其他變化的熱機叫做第二類永動機。 ① 熱機：是一種把 內(nèi)能 轉(zhuǎn)化為 機械能 的裝置。 ? [注意 ]這里所說“自發(fā)地”是指沒有任何外界的影響或幫助，電冰箱工作時能將冰箱內(nèi) (溫度較低 )的熱量，傳給外界空氣 (溫度較高 )，是因為電冰箱消耗了電能，對制冷系統(tǒng)做了功。 ? 2．熱傳導(dǎo)的過程具有方向性 ? 3．自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。 ? 【 課時安排 】 ： 1課時 三、教學(xué)過程： 引入新課： ? 任何物體都具有內(nèi)能，在地球上貯存量十分豐富的海水總質(zhì)量約達 1018噸，它的溫度只要降低 1oC，就能釋放相當(dāng)于 1800萬個功率為 100萬千瓦的核電站一年的發(fā)電量，足夠全世界使用 4000年。 ? 難點： 。 ? 自然界發(fā)生的一切過程中的能量都是守恒的，但不違背能量守恒定律的宏觀過程并都能發(fā)生。 ? 2．熱力學(xué)第二定律的表述不只一種，對任何一類宏觀自然過程進行方向的說明，都可以作為熱力學(xué)第二定律的表述，學(xué)習(xí)本節(jié)時注意這一方法。 ? ，為什么第二類永動機不可能制成。 能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體；在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中其總量不變，這就是能量守恒定律 . 五、永動機不可能制成 永動機：不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對外做功，這種機器叫永動機 .人們把這種不消耗能量的永動機叫第一類永動機 .（不吃草的馬） 根據(jù)能量守恒定律，任何一部機器，只能使能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，而不能無中生有地制造能量，因此 第一類永動機是不可能制成的 . P68圖 六、總結(jié) 熱力學(xué)第一定律： Δ U = W + Q 能量守恒定律： 能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體；在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中其總量不變，這就是 能量守恒定律 . 一定量的氣體吸收熱量 ， 體積膨脹并對外做功 ，則此過程的末態(tài)與初態(tài)相比 ， （ ） A． 氣體內(nèi)能一定增加 B． 氣體內(nèi)能一定減小 C． 氣體內(nèi)能一定不變 D． 氣體內(nèi)能是增是減不能確定 例題 D 下列說法正確的是 （ ） A．外界對氣體做功，氣體的內(nèi)能一定增大 B．氣體從外界只收熱量，氣體的內(nèi)能一定增大 C．氣體的溫度越低，氣體分子無規(guī)則運動的平均 動能越大 D．氣體的溫度越高，氣體分子無規(guī)則運動的平均 動能越大 例題 D 例題 下列說法正確的是 （ ） A． 外界對一物體做功 ， 此物體的內(nèi)能一定增加 B． 機械能完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能是不可能的 C． 將熱量傳給一個物體 ， 此物體的內(nèi)能一定改變 D． 一定量氣體對外做功 ， 氣體的內(nèi)能不一定減少 D 例題 4： 一定質(zhì)量的理想氣體 ， 從某一狀態(tài)開始 ， 經(jīng)過一系列變化后又回一開始的狀態(tài) ， 用 W1表示外界對氣體做的功 ， W2表示氣體對外界做的功 ， Q1表示氣體吸收的熱量 ， Q2表示氣體放出的熱量 ， 則在整個過程中一定有 （ ） A． Q1— Q2=W2— W1 B． Q1=Q2 C． W1=W2 D． Q1Q2 點撥： 整個過程的內(nèi)能不變， ΔE = 0 由熱力學(xué)第一定律 ΔE=W 總 +Q總 =0 Q總 = W總 ∴ Q1— Q2=W2— W1 A 如圖所示 ,密閉絕熱的具有一定質(zhì)量的活塞 ,活塞的上部封閉著氣體 ,下部為真空 ,活塞與器壁的摩擦忽略不計 ,置于真空中的輕彈簧的一端固定于理想氣體容器的底部 .另一端固定在活塞上 ,彈簧被壓縮后用繩扎緊 ,此時彈簧的彈性勢能為 EP(彈簧處于自然長度時的彈性勢能為零 ),現(xiàn)繩突然斷開 ,彈簧推動活塞向上運動 ,經(jīng)過多次往復(fù)運動后活塞靜止 ,氣體達到平衡態(tài) ,經(jīng)過此過程 （ ） A． EP全部轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能 B. EP一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能 ,其余部分仍 為彈簧的彈性勢能 C． EP全部轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能和氣體的內(nèi)能 D． EP一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能 ,一部分轉(zhuǎn)換