粵教版選擇性必修第三冊第三章熱力學(xué)定律第三節(jié)熱力學(xué)第二定律第二節(jié)能量守恒定律及其應(yīng)用

不同形式的能量機械能電能光能內(nèi)能太陽能轉(zhuǎn)化為電能電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

科學(xué)家探索能量守恒的歷程。1836年蓋斯發(fā)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)放出的熱量與反應(yīng)步驟無關(guān)1842年邁爾表述了能量守恒定律1841年焦耳發(fā)現(xiàn)電流的熱效應(yīng)1831年法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)1843年焦耳測定做功與傳熱的關(guān)系1798年倫福德的實驗表明熱的本質(zhì)是運動1821年塞貝克發(fā)現(xiàn)溫差電現(xiàn)象1847年亥姆霍茲在理論上概括和總結(jié)能量守恒定律

1、內(nèi)容：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消滅，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體；在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中其總量不變。一、能量守恒定律

2、意義：

（1）能量守恒定律是在無數(shù)實驗事實的基礎(chǔ)上建立起來的，是自然科學(xué)的普遍規(guī)律之一。

（2）能量守恒定律同生物進化論、細(xì)胞學(xué)說被恩格斯譽為19世紀(jì)的三個最偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

（3）自然界一切已經(jīng)實現(xiàn)的過程都遵守能量守恒定律。

第一類永動機：不需要任何動力或燃料卻能不斷對外做功。二、第一類永動機不可能制成

【思考問題】請利用熱力學(xué)第一定律分析，為什么第一類永動機是不可能制成的？

根據(jù)熱力學(xué)第一定律，如果物體不與外界傳熱：

如果物體對外界做功：

則必有：

這表明，物體對外做功必須以減小內(nèi)能為代價。

如果不消化內(nèi)能：

這表明，物體必須從外界吸收熱量，才能對外做功。

不消化任何能量，卻可以源源不斷對外做功的第一類永動機是不可能制成的。

第一類永動機：不需要任何動力或燃料卻能不斷對外做功。二、第一類永動機不可能制成

第一類永動機失敗的原因：違反能量守恒定律。

行駛中的汽車制動后滑行一段距離，最后停下；流星在夜空中墜落并發(fā)出明亮的火焰；降落傘在空中勻速下降；條形磁鐵在下落過程中穿過閉合線圈，線圈中產(chǎn)生電流。上述不同現(xiàn)象中所包含的相同的物理過程是（）A．物體克服阻力做功B．物體的動能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量C．物體的勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量D．物體的機械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量練一練

答案：AD

【思考問題】將一塊燒紅的鐵塊投入冷水中，會發(fā)生什么現(xiàn)象？會不會出現(xiàn)鐵塊溫度更高，水的溫度更低的情況？

1、熱傳到的方向性：熱量從高溫物體向低溫物體的熱傳到過程是自發(fā)進行的。三、熱傳導(dǎo)的方向性

2、要使熱量從低溫物體傳遞給高溫物體，則必須借助外界的作用。

情境：一個在水平地面上運動的物體，由于克服摩擦力做功，最后要停下來。

【思考問題】（1）此過程的能量轉(zhuǎn)化情況是怎樣的？

（2）能不能看到這樣的現(xiàn)象：一個放在水平地面上的物體，靠降低溫度，可以把內(nèi)能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為動能，使這個物體運動起來。四、機械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性

1、機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程是由方向性的；

2、機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻無法全部用來做功以轉(zhuǎn)化為機械能，而不產(chǎn)生其他影響。

3、第二類永動機：從單一熱源吸收熱量并全部用來做功，把它得到的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能，熱機效率達到100%，這種想象中的熱機被稱為第二類永動機。【討論與交流】有人設(shè)想如圖所示的裝置（假設(shè)活塞與缸壁無摩擦），并提出“理想氣體可從單一熱源吸熱并進行等溫膨脹，從而實現(xiàn)百分之百對外做功”。這引發(fā)了同學(xué)們的爭論：有同學(xué)認(rèn)為是可能實現(xiàn)的，有的同學(xué)則認(rèn)為不可能。你贊同哪一種觀點？為什么？【思考問題】如圖所示,容器A中裝有氣體,容器B是真空,打開閥門K,容器A中的氣體會自發(fā)地向B中膨脹,最后兩個容器都充滿氣體.會不會氣體自發(fā)地從容器B流向容器A,最后使容器B恢復(fù)成真空呢?五、擴散的方向性六、熱力學(xué)第二定律

1、自然界中一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性。

2、熱力學(xué)第二定律是反應(yīng)不同的宏觀過程的方向性的定律。

克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體，或者說，不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體。

開爾文表述：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不產(chǎn)生其他影響。

【思考問題】電冰箱通電后箱內(nèi)溫度低于箱外溫度，并且還會繼續(xù)降溫，直至達到設(shè)定的溫度。顯然這是熱量從低溫物體傳遞到了高溫物體。這一現(xiàn)象是否違背熱力學(xué)第二定律呢？電冰箱制冷系統(tǒng)貯藏的食品大氣熱量熱量電源做功1、一間密閉的房間里放置了一臺電冰箱，為了使房間降溫，有人出了一個主意，建議把冰箱接通電源，打開冰箱門，讓冰箱的“冷氣”進入房間中，房間就變冷了。這種方法可行嗎？請說明道理。練一練2、為測算太陽射到地面的輻射能，某校科技實驗小組的同學(xué)把一個橫截面積是300cm2的矮圓筒的