2017-2018学年人教版选修3-3 第十章第四节热力学第二定律 学案
2017-2018学年人教版选修3-3 第十章第四节热力学第二定律 学案第2页

的能量百分之百地转化成机械能,总有一部分热量Q2散发到冷凝器中.也就是说,那种没有冷凝器,只有单一热库,从这个单一热库吸收的热量能全部用来做功而不引起其他变化的热机是不存在的.

探究结论:第二类永动机是永远不可能制造成功的.

典题精讲

【例1】 根据热力学第二定律,下列判断正确的是( )

A.电流的能不可能全部变为内能

B.在火力发电机中,燃气的内能不可能全部变为电能

C.热机中,燃气内能不可能全部变为机械能

D.在热传导中,热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体

思路解析:根据热力学第二定律可知,凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性,电流的能可全部变为内能(由电流热效应中的焦耳定律可知),而内能不可能全部变成电流的能.机械能可全部变为内能,而内能不可能全部变成机械能.在热传导中,热量只能自发地从高温物体传递给低温物体,而不能自发地从低温物体传递给高温物体.

答案:BCD

【例2】 第二类永动机不可以制成,是因为( )

A.违背了能量守恒定律

B.热量总是从高温物体传递到低温物体

C.机械能不能全部转变为内能

D.内能不能全部转化为机械能,同时不引起其他变化

思路解析:第二类永动机设想虽然符合能量守恒定律,但是违背了能量转化中有些过程是不可逆的规律,所以不可能制成.

答案:D

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.