2017-2018学年鲁科版选修3-3 热力学第二定律 第1课时 学案
2017-2018学年鲁科版选修3-3      热力学第二定律      第1课时  学案第1页

知识导学

学习本节知识应对上节知识有很深的理解,这样才能学好这节课的知识,而且要明确不论是哪种表述,都是揭示了自然界的基本规律:一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的.热量的传导有方向性,前提是两系统存在温度差,当两个温度不同的物体接触,就会有热量从高温物体传向低温物体,相反的过程是不会自发进行的,这就说明热量传递具有方向性.

疑难导析

1.热力学第二定律的两种表述是等效的,都揭示了自然界的基本规律,即热量只能自发性地从高温物体传递给低温物体,而不能自发地由低温物体传给高温物体,而不引起任何影响,这说明它的能量传递是有方向的.我们知道,热量传递的前提是存在温度差,当两个温度不同的物体相互接触,热量总是从高温物体流向低温物体,相反的过程不会自发发生,也就是说热传导过程是不可逆的.相反的过程并非不能发生,而是不能自发地发生,即不能仅通过热传递过程实现热量的反方向流动且不发生其他变化,若辅以其他手段(如外界做功),热量是可以从低温物体流向高温物体的.例如,制冷机的原理就是这样.

2.热力学第二定律的实质,就是指出了宏观过程的不可逆性,也就是说,自然界的一切宏观过程都是循着一定的方向进行,这个方向也就是俗称的时间箭头,为了细致地描述宏观过程的方向性,克劳修斯引入了"熵"的概念.

热力学第二定律是独立于热力学第一定律的又一条热力学基本定律,也是自然界中具有深远意义的一条规律.热力学第二定律有两种等价的表述,它们分别从热传导过程与热机效率中总结得出,第二类永动机是违反热力学第二定律的设想,但不违背能量守恒定律,热力学第二定律指出了能量传递与转换过程中一个重要事实--能量耗散.

问题导思

第二类永动机违背了能量传递的方向性,能量不可能由低温物体传递到高温物体,而不引起其他变化.机械能可以完全转化为内能,但是内能不可能完全转化为机械能,因为在这个过程中有能量损失,一部分能量以热能的形式流失了,最后只有一部分能量转化为机械能,根据能量守恒定律可以知道,用来做功的能量小于从热库吸收的热量,所以永动机是不可能制成的.

绿色通道:此类题主要考查的是热力学第二定律的内涵,解题的关键是要对热力学第二定律有深刻的认识,并且能灵活地做相应的变换.

各个击破

方向性的理解

两个温度不同的物体相互接触时,热量会自发地从高温物体传给低温物体,使高温物体的温度降低,低温物体的温度升高.这个过程是自发地进行的,不需要任何外界的影响或者帮助.有时我们也能实现热量从低温物体传向高温物体,如电冰箱,但这不是自发地进行的,需要消耗电能.

其实,自然界中很多宏观的自发的过程都具有单向性,是不可逆的,如:水往低处流,事物由新变旧,人的生老病死等.

【例1】下列说法正确的是( )

A.热量能自发地从高温物体传给低温物体

B.热量不能从低温物体传到高温物体

C.热传导是有方向性的

D.气体向真空中膨胀的过程是有方向性的

解析:如果是自发地进行,热量只能从高温物体传到低温物体,但这并不是说热量不能从低温物体传到高温物体,只是不能自发地进行,在外界条件的帮助下,热量也能从