【优化设计】2015-2016学年高中物理 第十章 热力学定律 4 热力学第二定律课件 新人教版选修3-3

在热传递过程中，热量可以自发地从高温物体传向低温物体，却不能自发地从低温物体传向高温物体。

要将热量从低温物体传向高温物体，必须有“对外界的影响或有外界的帮助”，就是要有外界对其做功才能完成。

电冰箱就是例，它是靠电流做功的帮助把热量从低温处“搬”到高温处的。

“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响。

如吸热放热做功等。

探究探究二热力学第二定律的实质热力学第二定律的每种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。

探究探究二对热力学第二定律的两种表述等价性的证明两种表述是等价的，即个说法是正确的，另个说法也必然是正确的如个说法是错误的，另个说法必然是不成立的。

下面给出证明设表述不成立，如图所示，低温热源可以自发地向高温热源传递热量。

那么，我们可在高温热源和低温热源之间设置热机，使它从高温热源吸收热量，对外做功，并把热量传递给低温热源。

当这过程完成之时，低温热源由于吸热和放热相等，没有引起其他变化。

高温热源放出热量大于吸收热量，热机对外做功，相当于高温热源放出的热量全部用来对外做功，且没有引起其他变化，也就是说单热源所放出的热量全部用来做功。

这显然是违反表述的。

即凡违反表述的说法，必然违反表述。

反之，也可以证明，凡违反表述的，也必然违反表述。

探究探究二例题如图所示，汽缸内盛有定质量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁接触光滑，但不漏气，现将活塞杆缓慢地向右移动，气体膨胀对外做功。

已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法中正确的是气体是从单热库吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律气体是从单热库吸热，但并未全用来对外做功，因此此过程不违反热力学第二定律气体是从单热库吸热，全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律以上三种说法都不正确探究探究二解析由于气体始终通过汽缸壁与外界接触，外界温度不变，活塞杆与外界连接并使其缓慢地向右移动过程中，有足够时间进行热交换，所以汽缸内的气体温度也不变。

要保持其内能不变，该过程气体是从单热源即外部环境吸收热量，即全部用来对外做功才能保证内能不变，但此过程不违反热力学第二定律。

此过程由外力对活塞做功来维持，如果没有外力对活塞做功，此过程不可能发生。

答案题后反思根据热力学第二定律的两种表述可知，热量可以从低温物体传向高温物体，内能也可以全部转化为机械能，只不过要引起其他变化或需要借助外界帮助。

触类旁通本题中“活塞杆缓慢地向右移动，气体膨胀对外做功”能自发进行吗答案不能。

探究探究二探究二第二类永动机问题导引汽车发动机工作时，汽缸燃烧室是它的高温热库，低温热库在哪里提示汽车发动机工作时低温热库就是汽缸外界的大气。

我们把“从单热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响的热机称为第二类永动机”，如果随着科技的不断发展，能够使热机没有漏气没有摩擦，也没有机体热量损失，是不是就能制成第二类永动机提示不能。

这是因为热机必须有热源和冷凝器，热机工作时，总要向冷凝器放热，不可避免地要由工作物质带走部分热量，即使是理想热机，没有摩擦没有漏气等能量损失，它也不可能把吸收的热量百分之百地转化为机械能，总要有部分热量散发到冷凝器中。

所以说第二类永动机是不可能制成的。

探究探究二名师精讲热机热机热机是把内能转化用于做机械功的热量仅是它从高温热库吸收热量的部分，绝不会是全部。

所以第二类永动机是不可能制成的。

从上面的分析可知，即使没有任何漏气摩擦不必要的散热等损失，也总有，所以热机的效率总达不到，汽车发动机的效率般在，蒸汽机的效率较高，可达左右。

热力学第二定律还可表述为第二类永动机不可能制成。

探究探究二两类永动机的比较分类第类永动机第二类永动机设计要求不消耗任何能量，可以不断做功或只给予很小的能量启动后，可以永远运动下去将内能全部转化为机械能，而不引起其他变化或只有个热源，实现内能与机械能的转化不可能的原因违背了能量守恒定律违背了热力学第二定律探究探究二例题第二类永动机不可能制成的原因是违背了能量守恒定律热量总是从高温物体传递到低温物体机械能不能全部转化为内能内能不能全部转化为机械能而不引起其他变化解析本题考查第二类永动机。

第二类永动机的设想并不违背能量守恒定律，但是却违背了涉及热现象的能量转化过程是有方向性的规律，故选项错在引起其他变化的情况下，热量也可由低温物体非自发地传递到高温物体，选项错机械能可以全部转化为内能，如物体克服摩擦力做功的过程，选项错，显然选项正确。

故正确选项为。

答案探究探究二题后反思虽然第二类永动机不违反能量守恒定律，大量的事实证明，在任何情况下，热机都不可能只有个热源，热机要不断地把吸取的热量变为有用的功，就不可避免地将部分热量传给低温热源。

所以第二类永动机不可能制成，因为它违背了热力学第二定律。

下列哪些现象能够发生，并且不违背热力学第二定律杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能桶中混浊的泥水在静置段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥水自动分离电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体解析都违背了热力学第二定律，都不能发生。

中系统的势能减少了，中消耗了电能，所以不违背热力学第二定律，均能发生。

答案根据热力学第二定律可知，下列说法中正确的是热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体热量能够从高温物体传到低温物体，也可以从低温物体传到高温物体没有外界的帮助，机械能可以全部转化为内能，但内能不可以全部转化为机械能没有外界的帮助，机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能解析根据热传递的规律可知，热量可以自发地从高温物体传到低温物体，但不能自发地不需要外界帮助从低温物体传到高温物体，借助外界的帮助，热量可以从低温物体传到高温物体，选项错误，正确没有外界的帮助，机械能可以全部转化为内能如个运动物体克服摩擦力做功而最终停止运动时，机械能全部转化为内能，但内能不能全部转化为机械能，选项正确，错误。

答案关于两类永动机和热力学两个规律，下列说法中正确的是第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第定律第类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律由热力学第定律可知做功不定改变内能，热传递也不定改变内能，但同时做功和热传递定会改变内能由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单热源吸收热量，完全变成功也是可能的解析第类永动机违反热力学第定律，第二类永动机违反热力学第二定律，项错误由热力学第定律可知，，但可以等于，项错误由热力学第二定律可知中现象是可能的，但不引起其他变化是不可能的，项正确。

答案福建理综关于热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是定量气体吸收热量，其内能定增加不可能使热量由低温物体传递到高温物体若两分子间距离增大，分子势能定增大若两分子间距离减小，分子间引力和斥力都增大解析定量气体吸收热量的同时对外做功，则其内能可能不变或减少，选项错误在外力做功的前提下，热量可以由低温物体传递到高温物体，选项错误若两分子间距增大，分子力可能做正功或负功，其分子势能可能减小或增大，选项错误。

根据分子动理论可知，若分子之间的距离减小，分子间的引力和斥力都增大，选项正确。

答案临沂高二检测热力学第二定律常见的表述方式有两种，其不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其他变化其二不可能从单热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。

第种表述方式可以用图甲来表示，根据你对第二种表述的理解，如果也用类似的示意图来表示，你认为图乙示意图中正确的是解析由题图甲可知，使热量由低温物体传递到高温物体必伴随着压缩机的做功，即引起其他变化对于第二种方式，热机工作时，从高温物体吸收热量，只有部分用来对外做功，转变为机械能，另部分热量要排放给低温物体，故正确，错误。

答案热力学第二定律情境导入课程目标有人提出这样种设想，发明种热机，用它把物体与地面摩擦所产生的热量都吸收过来并对物体做功，将内能全部转化为动能，使因摩擦停止运动的物体在地面上重新运动起来，而不引起其他变化。

这是个非常诱人的设想，并且这种设想也不违背能量守恒定律，如果真能造出这样的热机，“能源问题”也就解决了。

同学们想下，这样的热机能制成吗为什么通过自然界中热传导的方向性等实例，初步了解热力学第二定律，知道热力学第二定律的两种不同表述及实质，能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化转移以及方向性问题。

了解什么是第二类永动机，能用热力学第二定律解释第二类永动机不能制成的原因。

二三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，这说明热传导的过程具有方向性。

无数事实告诉我们，切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。

思考结合电冰箱的工作情况想下，热传导的方向性是否说明“热量不能从低温物体传给高温物体”提示不能。

这是因为热量能从低温物体传向高温物体，只不过不能自发进行，需要外界帮助罢了。

二三二热力学第二定律定义在物理学中，反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律。

表述克劳修斯表述热量不能自发地从低温物体传到高温物体。

该表述阐述的是热传递的方向性开尔文表述不可能从单热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。

该表述阐述的是机械能与内能转化的方向性其他表述对任何类宏观自然过程进行方向的说明，都可以作为热力学第二定律的表述。

例如，热力学第二定律可以表述为气体向真空的自由膨胀是不可逆的。

二三三热机和第二类永动机热机热机工作的两个阶段第个阶段是燃烧燃料，把燃料中的化学能变成工作物质的内能。

第二个阶段是工作物质对外做功，把自己的内能变成机械能。

热机的效率热机输出的机械功与燃料燃烧产生的热量的比值叫作热机的效率，用公式可表述为η𝑊𝑄。

第二类永动机定义只从单热库吸收热量，并使之完全变成有用功而不产生其他影响的热机。

第二类永动机不可制成的原因违背了热力学第二定律。

二三思考如果随着科技的不断发展，能够使热机没有漏气，没有摩擦，也没有机体热量损失，是否能使热机的效率达到提示不能。

这是因为由热力学第二定律可知热机的工作物质吸收的热量不能完全用来对外做功，而不产生其他影响。

探究探究二探究热力学第二定律问题导引温度不同的两个物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传递给低温物体。

此处“自发地”的含义是什么提示“自发地”是指没有任何外界影响或者其他帮助。

空调和电冰箱工作时，热量都是从低温物体传递给高温物体的，它们违反热力学第二定律吗提示不违反因为这不是自发的过程，这个过程必须有第三者的介入，即必须开动空调电冰箱的压缩机消耗电能才能进行。

探究探究二设想在间与外界绝热的房间里，有台正在工作的冰箱，如果冰箱门是开着的，那么室内的温度将如何变化为什么提示升高