粤教版选修3-3《第三章 热力学基础 第04节 热力学第二定律》优秀教案设计

粤教版选修3-3《第三章 热力学基础 第04节 热力学第二定律》优秀教案设计

一、自然过程的方向性

1．热传导具有方向性：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，而低温物体不可能自发地将热量传给高温物体，要实现低温物体向高温物体传递热量，必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化。

2．气体的扩散现象具有方向性：两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，决不会自发地分开而成为两种不同的气体。

3．机械能和内能的转化过程具有方向性：物体在水平面上运动，因摩擦而逐渐停止下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，在地面上重新运动起来。

4．气体向真空膨胀具有方向性：气体可自发地向真空容器膨胀，但绝不可能出现气体自发地从容器中流出，容器变为真空。

5．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。

6．热力学第二定律：反映宏观自然过程的方向性的定律。

二、热力学第二定律的两种表述

1．克劳修斯表述

热量不能自发地从低温物体传到高温物体，这就是热力学第二定律的克劳修斯表述，阐述的是热传递的方向性。

2．开尔文表述

不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。(即机械能与内能转化具有方向性)

3．对热力学第二定律的理解

热力学第二定律的两种表述是等价的，也可以表述为：气体向真空的自由膨胀是不可逆的。

4．第二类永动机

(1)定义：只从单一热库吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化的热机。

(2)第二类永动机不可能制成的原因：虽然第二类永动机不违反能量守恒定律，但大量的事实证明，在任何情况下，热机都不可能只有一个热库，热机要不断地把吸取的热量变为有用的功，就不可避免地将一部分热量传给低温热库。

1．自主思考——判一判

(1)温度不同的两个物体接触时，热量会自发地从低温物体传给高温物体。(×)

(2)第二类永动机违反了热力学第二定律。(√)

(3)热机的效率可以达到100%。(×)

(4)一切与热现象有关的微观自然过程都是不可逆的。(×)

(5)第二类永动机违反了能量守恒定律。(×)