3.3~3.4 热力学第二定律　熵——系统无序程度的量度 课件（共24张PPT）高中物理鲁教版选择性必修第三册第三章

(课件网) 3.3　热力学第二定律 3.4　熵———系统无序程度的量度 1.通过自然界中客观过程的方向性，了解热力学第二定律。 2.了解热力学第二定律的两种不同表述，以及两种表述的物理实质。 3.能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移以及宏观自然过程的方向性问题。 4.了解熵的概念及熵增加原理，并能解释生活中的有关现象。 学习目标 情景1：把刚煮好的热鸡蛋放在冷水中，过一会几，鸡蛋的温度降低，水的温度升高，最后水和鸡蛋的温度相同。是否可能发生这样的现象：原来温度相同的水和鸡蛋过一会儿水的温度自发的降低而鸡蛋温度自发上升，冷鸡蛋变成热鸡蛋？ 热量自发地由高温物体向低温物体传递的过程是不可逆的。 情景2：一滴墨水滴进一杯清水中，不久整杯水都均匀与地变黑了。有没有这样的逆过程：这杯均匀墨水中的小碳粒又自发地聚集在一起，成为一滴墨水，而其余部分又成了清水 扩散现象进行是有方向的，过程是不可逆的。 情景3：在平地上滚动的足球克服摩擦力做功，其动能转化为内能，最终停了下来，同时足球、地面及周圆空气的温度略有上升。会不会有这样的现象：静止的足球和地面周国的空气自发地降低温度释内能，并将释数出的内能全部转化为动能，让足球又滚动起来 功可以自动转化为热，但热却不能自动转化为功。通过摩擦而使功转变为热的过程是不可逆的。 无数事实告诉我们：凡是实际的过程，只要涉及热现象，如热传递、气体的膨胀、扩散、有摩擦的机械运动…都有特定方向。也就是说，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。 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。 一、热力学第二定律 1.热力学第二定律的克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。 自发变化的共同特征：不可逆性，任何自发变化的逆过程是不能自动进行的。 高温 低温 自发 低温 高温 自发 克劳修斯表述指明热传导过程是不可逆的。 电冰箱工作时，热量从低温物体传到高温物体，且其内部温度比外部温度低，它违反热力学第二定律吗？ 不违反，因为电冰箱消耗了电能，对制冷系统做了功，一旦切断电源，电冰箱就不能把其内部的热量传给外界的空气了。相反，外界的热量会自发地传给电冰箱，使其温度逐渐升高。 冷冻室、冷藏室 吸收热量 外界做功 冰箱制 冷系统 大气 放出热量 热传导的方向性 ①热传导的过程是有方向性的，这个过程可以向一个方向自发地进行，但是向相反的方向却不能自发地进行。 ②要实现相反方向的过程，必须借助外界的帮助，因而产生其它影响或引起其它变化。 ③热量不可能从低温物体传到高温物体而不产生其他影响。 2.热力学第二定律的开尔文表述： 不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为功，而不产生其他影响。（即：不可能制造这样一台机器，在一个循环动作后，只是从单一热源吸收热量，使之完全变为功，而不引起其他变化）。 热机：是一种把内能转化为机械能的装置。(汽油机、柴油机、蒸汽轮机、喷气发动机等） (3)热机工作原理和过程 对外做功 一阶段：高温热源，吸收热量Q1———燃料中化学能转化为工作物质的内能。 二阶段：推动活塞对外做功 W———工作物质内能变成机械能，排出废气向外界（低温热源）放出热量 Q2 。 高温热源 吸收热量Q1 热机 W 低温热源 放出热量Q2 热机效率： 热机（包含理想热机）的效率永远达不到100％ 能量守恒：Q1=W+Q2 开尔文表述揭示机械能与内能转化方向性 机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能。 3.热力第学二定律的两种表述之间的关系 ①两种表述是等价的可以从一种表述导出另一种表述，两种表述都称为热力学第二定律。 ②对任何一类宏观过程进 ... ...