1、學案4熱力學第二定律目標定位1.通過自然界中傳熱的方向性等實例，初步了解熱力學第二定律，并能用熱力學第二定律解釋第二類永動機不能制成的原因.2.能運用熱力學第二定律解釋自然界中的能量轉化、轉移以及宏觀自然過程的方向性問題一、熱力學第二定律問題設計兩個溫度不同的物體相互接觸時，熱量會自發地從低溫物體傳給高溫物體，結果使高溫物體的溫度升高，低溫物體的溫度降低嗎？答案不會熱傳遞具有方向性要點提煉1兩種常見表述(1)克勞修斯表述：熱量不能自發地從低溫物體傳到高溫物體(闡述的是熱傳遞的方向性)(2)開爾文表述：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產生其他影響(闡述的是機械能與內能轉化的方向性)

2、2熱力學第二定律的理解(1)克勞修斯表述指明熱傳遞等熱力學宏觀現象的方向性，不需要借助外界提供能量的幫助，其物理本質是揭示了熱傳遞過程是不可逆(填“可逆”或“不可逆”)的(2)開爾文表述中的“單一熱庫”指溫度恒定且均勻的熱庫“不產生其他影響”是指惟一效果是熱量全部轉變為功而外界及系統都不發生任何變化其物質實質揭示了熱變功過程是不可逆的(3)熱力學第二定律的每一種表述都揭示了大量分子參與的過程的方向性進而使人們認識到自然界中一切與熱現象有關的宏觀過程都具有方向性，都是不可逆的延伸思考熱傳導的方向性能否簡單理解為“熱量不會從低溫物體傳給高溫物體”？答案不能二、兩個熱力學定律的比較與應用問題設計地球

3、上有大量的海水，它的總質量約為1.41018t，如果這些海水的溫度降低0.1，將要放出5.81023J的熱量，這相當于1800萬個功率為100萬千瓦的核電站一年的發電量，這么巨大的能量，人們為什么不去開發研究呢？答案這種利用海水的內能發電的過程，違背了熱力學第二定律，所以不會研究成功1要點提煉1兩個定律比較：熱力學第一定律是能量守恒定律在熱力學中的具體表現形式，在轉化的過程中，總的能量保持不變熱力學第二定律是指在有限的時間和空間內，一切和熱現象有關的物理過程、化學過程具有不可逆性(填“可逆性”或“不可逆性”)2兩類永動機的比較：第一類永動機：不消耗任何能量，可以不斷做功(或只給予很小的能量啟動

4、后，可以永遠運動下去)第二類永動機：將內能全部轉化為機械能，而不引起其他變化(或只有一個熱源，實現內能與機械能的轉化)3第一類永動機和第二類永動機都不可能制成第一類永動機的設想違反了能量守恒定律；第二類永動機的設想不違反能量守恒定律，但違背了熱力學第二定律一、熱力學第二定律的基本考查例1關于熱力學第二定律，下列說法正確的是()A熱力學第二定律是通過實驗總結出來的實驗定律B熱力學第二定律是通過大量自然現象的不可逆性總結出來的經驗定律C熱力學第二定律是物理學家從理論推導出來的結果D熱力學第二定律沒有理論和實驗的依據，因此沒有實際意義解析熱力學第二定律是物理學家通過對大量自然現象的分析，又總結了生產

5、和生活經驗得到的結論，是一個經驗定律，它并不能通過理論和實驗來證明，但它符合客觀事實，因此是正確的它揭示了熱現象宏觀過程的方向性，使人們認識到第二類永動機不可能制成，對我們認識自然和利用自然有著重要的指導意義答案B例2根據熱力學第二定律可知，下列說法中正確的是()A不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化B沒有冷凝器，只有單一的熱源，能將從單一熱源吸收的熱量全部用來做功，而不引起其他變化的熱機是可以實現的C制冷系統將冰箱里的熱量傳給外界較高溫度的空氣中，而不引起其他變化D不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化解析熱力學第二定律揭示了與熱現象有關的物理過程的方

6、向性，機械能和內能的轉化過程具有方向性，機械能可以全部轉化為內能，而內能要全部轉化為機械能必須借助外部的幫助，即會引起其他變化，A選項正確，B選項錯誤；熱傳遞過程也具有方向性，熱量能自發地從高溫物體傳給低溫物體，但是熱量要從低溫物體傳到高溫物體，必然要引起其他變化(外界對系統做功)，故C選項錯2誤，D選項正確答案AD二、熱力學第一定律和熱力學第二定律例3關于熱力學第一定律和熱力學第二定律，下列論述正確的是()A熱力學第一定律指出內能可以與其他形式的能相互轉化，而熱力學第二定律則指出內能不可能完全轉化為其他形式的能，故這兩條定律是相互矛盾的B內能可以全部轉化為其他形式的能，只是會產生其他影響，故

7、兩條定律并不矛盾C兩條定律都是有關能量轉化的規律，它們不但不矛盾，而且沒有本質區別D其實，能量守恒定律已經包含了熱力學第一定律和熱力學第二定律解析熱力學第一定律是能量守恒在熱現象中的體現，而熱力學第二定律則指出內能和其他形式能發生轉化的方向性，兩者并不矛盾，選項A、C、D錯誤，B正確答案B例4第二類永動機不可能制成是因為()A違背了能量守恒定律B違背了熱力學第二定律C機械能不能全部轉變為內能D內能不可能全部轉化為機械能，而不產生其他影響答案BD1(熱力學第二定律)下列說法中正確的是()A一切涉及熱現象的宏觀過程都具有方向性B一切不違反能量守恒定律的物理過程都是可能實現的C由熱力學第二定律可以判

8、斷物理過程能否自發進行D一切物理過程都不可能自發地進行答案AC解析熱力學第二定律指出了熱現象的方向性，而同時也指出了發生這些單一方向的過程的條件自發，這也就說明了這些過程中的一些，其逆過程在某些條件下是可以發生的，但也有的是不可能發生的2(熱力學第二定律的應用)下列說法正確的是()A熱量不能由低溫物體傳遞到高溫物體B外界對物體做功，物體的內能必定增加C第二類永動機不可能制成，是因為違背了能量守恒定律D電冰箱雖然可以從低溫物體吸收熱量，但不違反熱力學第二定律3答案D解析根據熱力學第二定律，熱量不能自發地由低溫物體傳遞到高溫物體，在發生其他變化的前提下，熱量可以由低溫物體傳遞到高溫物體，例如電冰箱

9、制冷時，壓縮機工作，消耗了電能，同時熱量由冰箱內的低溫物體傳遞到冰箱外的高溫物體，所以選項A錯誤；外界對物體做功的同時，物體可能放熱，物體的內能不一定增加，所以選項B錯誤；第二類永動機不可能制成，并不違背能量守恒定律，但它違背了熱力學第二定律中熱機效率必小于1的表述，因此它不可能制成，所以選項C錯誤；電冰箱雖然從低溫物體吸收了熱量，但產生了其他影響，消耗了電能，選項D正確3(熱力學定律的應用)關于熱現象和熱學規律，下列說法中正確的是()A隨著低溫技術的發展，我們可以使溫度逐漸降低，并最終達到絕對零度B熱量是不可能從低溫物體傳遞給高溫物體的C第二類永動機遵從能量守恒定律，故能制成D用活塞壓縮氣缸

10、里的空氣，對空氣做功2.0105J，同時空氣向外界放出熱量1.5105J，則空氣的內能增加了0.5105J答案D4(熱力學定律的應用)下列說法中正確的是()A第一類永動機不可能制成，因為它違背了能量守恒定律B第二類永動機不可能制成，因為它違背了能量守恒定律C熱力學第一定律和熱力學第二定律是相互獨立的D熱力學第二定律的兩種表述是等效的答案ACD解析第一類永動機違背了能量守恒定律，第二類永動機違背了熱力學第二定律，故選項A正確，選項B錯誤；熱力學第一定律與熱力學第二定律相輔相成，互相獨立，選項C正確；熱力學第二定律的兩種表述是等效的，選項D正確熱力學第二定律4克勞修斯表述實質：都揭示了大量分子參與

11、的宏觀過程概念熱機W效率：第二類永動機第二類永動機原因傳熱的方向自然界的客觀規律兩種表述開爾文表述的方向性原理Q概念結果：不可能制成題組一熱力學第二定律的基本考查1下列說法正確的是()A熱量能自發地從高溫物體傳給低溫物體B熱量不能從低溫物體傳到高溫物體C熱傳導是有方向性的D氣體向真空的自由膨脹的過程是有方向性的答案ACD解析如果是自發的過程，熱量只能從高溫物體傳到低溫物體，但這并不是說熱量不能從低溫物體傳到高溫物體，只是不能自發地進行，在外界條件的幫助下，熱量也能從低溫物體傳到高溫物體，選項A、C對，B錯；氣體向真空的自由膨脹的過程也是不可逆的，具有方向性，選項D對2關于熱機的效率，下列說法正

12、確的是()A有可能達到80%B有可能達到100%C有可能超過80%D有可能超過100%答案AC解析由熱力學第二定律可知，不可能從單一熱源吸熱并把它全部用來做功，而不產生其他影響，所以熱機的效率永遠也達不到100%.3下列過程中可能發生的是()5A某種物質從高溫熱源吸收20kJ的熱量，全部轉化為機械能，而沒有產生其他任何影響B打開一高壓密閉容器，其內氣體自發溢出后又自發跑進去，恢復原狀C利用其他手段，使低溫物體溫度更低，高溫物體的溫度更高D將兩瓶不同液體混合，然后它們又自發地各自分開答案C解析根據熱力學第二定律，熱量不可能從低溫物體自發地傳遞給高溫物體，而不引起其他的影響，但通過一些物理手段是可

13、以實現的，故C項正確；內能轉化為機械能不可能自發地進行，要使內能全部轉化為機械能必定要引起其他變化，故A項錯；氣體膨脹具有方向性，故B項錯；擴散現象也有方向性，故D項錯4下列說法中正確的是()A功可以完全轉化為熱量，而熱量不可以完全轉化為功B熱機必須具有兩個熱庫，才能實現熱功轉化C熱機的效率不可能大于1，但可能等于1D熱機的效率必定小于1答案D解析本題要求全面領會開爾文表述的含義，同時注意語言邏輯性開爾文表述沒有排除熱量可以完全轉化為功，但必然要產生其他影響，比如氣體等溫膨脹過程，氣體內能完全轉化為功，但氣體體積增大了，A錯誤；開爾文表述指出，熱機不可能只有單一熱庫，但未必就是兩個熱庫，可以具

14、有兩個以上熱庫，B錯誤；由Q1Q2可知，只要Q20，1，如果Q20，則低溫熱庫不存Q1在，違背了開爾文表述，故C錯誤，D正確5如圖1中氣缸內盛有一定質量的理想氣體，氣缸壁是導熱的，缸外環境保持恒溫，活塞與氣缸壁的接觸是光滑的，但不漏氣，現將活塞桿緩慢向右移動，這樣氣體將等溫膨脹并通過活塞對外做功若已知理想氣體的內能只與溫度有關，則下列說法正確的是()圖1A氣體是從單一熱源吸熱，全部用來對外做功，此過程違反熱力學第二定律B氣體是從單一熱源吸熱，但并未全部用來對外做功，此過程不違反熱力學第二定律C氣體是從單一熱源吸熱，全用來對外做功，此過程不違反熱力學第二定律D以上三種說法都不對答案C解析由于氣缸

15、壁是導熱的，外界溫度不變，活塞桿與外界連接并使其緩慢地向右移動過程中，有足夠時間進行熱交換，所以氣缸內的氣體溫度也不變，要保持其內能不變，該過程氣體是從單一熱6源即外部環境吸收熱量，即全部用來對外做功才能保證內能不變，但此過程不違反熱力學第二定律此過程由外力對活塞做功來維持，如果沒有外力對活塞做功，此過程不可能發生6我們絕不會看到：一個放在水平地面上的物體，靠降低溫度，可以把內能自發地轉化為動能，使這個物體運動起來其原因是()A違背了能量守恒定律B在任何條件下內能不可能轉化成機械能，只有機械能才能轉化成內能C機械能和內能的轉化過程具有方向性，內能轉化成機械能是有條件的D以上說法均不正確答案C解

16、析不同形式的能量可以相互轉化，機械能可以轉化為內能，在一定的條件下，內能也能轉化為機械能，能量的轉化都是通過做功來實現的7用兩種不同的金屬絲組成一個回路，接觸點1插在熱水中，接觸點2插在冷水中，如圖2所示，電流計指針會發生偏轉，這就是溫差發電現象關于這一現象，正確的說法是()圖2A這一實驗過程不違反熱力學第二定律B在實驗過程中，熱水一定降溫、冷水一定升溫C在實驗過程中，熱水內能全部轉化成電能，電能則部分轉化成冷水的內能D在實驗過程中，熱水的內能只有部分轉化成電能，電能則全部轉化成冷水的內能答案AB解析溫差發電現象中產生了電能是因為熱水中的內能減少，一部分轉化為電能，一部分傳遞給冷水，轉化效率低

17、于100%，不違反熱力學第二定律，熱水溫度降低，冷水溫度升高，故選項A、B正確，C、D錯誤題組二兩個熱力學定律的應用8關于熱力學定律，下列說法正確的是()A在一定條件下物體的溫度可以降到0KB物體從單一熱源吸收的熱量可全部用于做功C吸收了熱量的物體，其內能一定增加D壓縮氣體總能使氣體的溫度升高答案B解析絕對零度只能無限趨近，永遠無法達到，A錯誤；物體從單一熱源吸收的熱量可以全部用來7對外做功，只不過會引起其他變化，B正確；內能的變化決定于做功和熱傳遞兩個方面，單純吸收熱量或者對物體做功，物體的內能都不一定增加，C、D錯誤9下列有關能量轉化的說法中正確的是()A不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部

18、用來做功，而不產生其他影響B只要對內燃機不斷改進，就可以把內燃機得到的全部內能轉化為機械能C滿足能量守恒定律的物理過程都能自發地進行D外界對物體做功，物體的內能必然增加答案A解析由熱力學第二定律的開爾文表述可知A對；熱機效率總低于100%，B錯；滿足能量守恒定律的過程未必能自發進行，任何過程一定遵循熱力學第二定律，C錯；由熱力學第一定律UWQ可知，W0，U不一定大于0，即內能不一定增加，D錯10下列說法正確的是()圖3A對物體做功不可能使物體的溫度升高B一個由不導熱的材料做成的容器，被不導熱的隔板分成甲、乙兩室甲室中裝有一定質量的溫度為T的氣體，乙室為真空，如圖3所示提起隔板，讓甲室中的氣體進

19、入乙室若甲室中氣體的內能只與溫度有關，則提起隔板后當氣體重新達到平衡時，其溫度仍為TC空調機作為制冷機使用時，將熱量從溫度較低的室內送到溫度較高的室外，所以制冷機的工作是不遵守熱力學第二定律的D從單一熱源吸收熱量使之全部變成有用的機械能是不可能的答案B解析對物體做功可使物體的內能增加，溫度升高，如用打氣筒打氣時筒壁變熱，A錯誤；提起隔板后，氣體向真空自由膨脹，不對外做功，W0，且Q0，則內能不變，溫度不變，仍為T，B正確；在一定條件下，熱量可以由低溫物體傳到高溫物體，但引起了外界變化，C錯；從單一熱源吸熱，并使之全部變成有用功也是可能的，只是會引起其他變化，D錯誤11關于熱力學定律，下列說法正確的是()A為了增加物體的內能，必須對物體做功或向它傳遞熱量B對某物體做功，必定會使該物體的內能增加C可以從單