第一篇：熱力學第二定律教學設計

熱力學第二定律

【教材分析】 本節介紹熱力學第二定律，該定律與熱力學第一定律是構成熱力學知識的理論基礎，熱力學第一定律對自然過程沒有任何限制，只指出在任何熱力學過程中能量不會有任何增加或損失，熱力學第二定律解決哪些過程可以發生，教學時要注意講清二者的關系。

對于熱力學第二定律，教材先從學生比較熟悉的熱傳導過程的方向性入手，研究與分子熱運動有關的過程的方向性問題，以期引起學生思維的深化，也作為學習熱力學第二定律的基礎。

教材介紹了熱力學第二定律的兩種表述：一種是按照熱傳導過程的方向性表示，另一種是按照機械能與內能轉化過程的方向性表述，這兩種表述都表明：自然界中一切與熱現象有關的實際宏觀過程都是不可逆的，教學時，要注意說明這兩種不同表述的內在聯系，講清這兩種表述的物理實質。

第二類永動機是指設想中的效率達到100%的熱機，由于在自然界中把熱轉化為功時，不可避免地把一部分熱傳遞給低溫的環境，所以第二類永動機不可能制成。【設計思想】

1.從實際問題導入，從簡單的實驗開始，盡可能引導學生聯系自己熟悉的，身邊的生活現象的實例，在教學內容上使物理貼近學生生活、聯系社會實際，體現《標準》倡導的“從生活走向物理，從物理走向社會”的理念。

2.積極創設情景，開展師生、生生間的對話交流，開展小組合作討論學習，使教學過程能夠確立學生在教學活動中的中心地位，讓學生從自己的學習體驗和感悟中獲得知識，向學生學習活動要效益，體現以學生為中心的原則。3.熱力學第二定律不象以往的實驗定律可以推導和驗證，是在大量實驗事實的基礎上總結出來，內容的表述比較抽象和難以理解，教師要引導學生對關鍵詞的作深刻地理解，要引導學生多運用實例來輔助理解。

4.夯實知識基礎，靈活運用技能是三維教學目標中第一要素，本節課除了使用教材中“問題與練習”外，還設計了四道練習題，在教學過程中結合學生的學習狀況靈活使用，幫助學生更好理解定律。《課后思考題》有助于學生更深刻地理解定律。【教學目標】

一、知識與技能

1.了解熱傳遞過程的方向性。

2.知道熱力學第二定律的兩種不同的表述，以及這兩種表述的物理實質。3.知道什么是第二類永動機，為什么第二類永動機不可能制成。

二、過程與方法

1．熱力學第二定律的表述方式與其他物理定律的表述方式有一個顯著不同，它是用否定語句表述的。

第二篇：《熱力學第二定律》教學設計

《熱力學第二定律》教學設計

【教學目標】

一、知識和技能

1、能判斷涉及熱現象的宏觀過程是具有方向性的；

2、知道并理解熱力學第二定律的兩種經典表述；

3、形成關于宏觀熱現象都具有不可逆性的概念；

4、認識到熱力學第一定律與熱力學第二定律具有同樣重要的意義。

二、過程和方法

分析各種熱學現象的過程，歸納出現象背后的普遍規律──熱力學第二定律。

三、情感、態度和價值觀

1、體會科學發現的曲折性和必然性；

2、體會熱力學第二定律對于人類實踐的指導意義。

【教學重點和難點】

重點：熱力學第二定律內容的理解。

難點：熱力學第二定律的兩種表述的理解。

【設計思路與教學流程】

設計思路：

本節內容的課程標準是：“通過自然界中宏觀過程的方向性，了解熱力學第二定律。”熱力學第二定律是緊跟在熱力學第一定律之后的一節內容。學生早在初中就知道了能量的轉化與守恒定律，在學完了熱力學第一定律之后，對于能量守恒的認識就更深刻了。因此在此基礎上提出“利用海水降溫釋放的熱量作為新能源”這一設想，讓學生思考、討論而引入新課。然后再列舉一些自發的熱學現象，歸納出其中共同的特征：過程的不可逆性。然后就其中的熱傳導與功熱轉化兩個過程具體分析，歸納出熱力學第二定律的兩種經典表述：克勞修斯表述和開爾文表述。熱力學第二定律的實質就是指宏觀自發的涉及熱現象的過程都是不可逆的，任何一類宏觀自發的熱學過程都可以作為熱力學第二定律的表述。本節課的難點在于如何理解熱力學第二定律的兩種表述，特別是開爾文表述。教學中盡可能多地讓學生分析實例，再借助于一些多媒體素材（我利用了一些視頻及熱機、內燃機兩個flash動畫），從正、反兩方面幫助學生形成對熱學現象中的過程認識：熱量可以自發地從高溫物體傳到低溫物體；功可以全部轉化為熱；熱量可以從低溫物體傳到高溫物體（但要有條件）；熱可以轉化為功（但不完全）。最終認識到熱力學第二定律是與熱力學第一定律并重的一條客觀規律。

教學流程：

【教學資源】

多媒體課件（包括視頻及flash動畫）

【教學實錄】

一、引入新課

師：我們剛剛學過了熱力學第一定律，即能量的轉化與守恒定律。既然能量的總量是不變的，但為什么還說有能源危機，還要提倡節約能源呢？曾經有這樣一個設想（展示幻燈片），試圖來解決我們的能源危機。

（幻燈片內容）地球上有大量的海水，它的總質量約為1．4×1018t，如果這些海水的溫度降低0．1oC，將要放出多少焦耳的熱量？海水的比熱容為C=4．2×103J/（kg·℃）

師：請大家計算一下，上述過程將釋放多少能量？

生：放出5．8×1023J的熱量。

師：這相當于1800萬個大亞灣核電站一年的發電量。（秦山核電站裝機容量為30萬千瓦、大亞灣核電站裝機容量為百萬千瓦）（幻燈片）

師：請大家相互討論一下，該方案可行嗎？

??（學生分組討論）

生1：這個方案可行，因為不違背能量守恒定律。

生2：這個方案不可行，若可行的話，科學家早就將這一想法付諸實踐了。

生3：不同意2的說法。并不是我們能想到的就一定能實現的。

??

二、提出熱力學第二定律

師：那么這一想法實現的困難是技術上的障礙呢？還是理論上根本不可能？是否還存在一些除了能量的轉化與守恒定律之外的一些我們還必須遵循的客觀規律呢？現在讓我們一起來學習本章第五節：熱力學第二定律。

師：我們先從分析一組物理現象開始。請看下面的一些視頻：①空氣和二氧化氮氣體的擴散；②燒紅的鐵棒浸入水中冷卻；③向密閉的廣口瓶中充氣，將瓶塞充開；④在草坪上滾動的足球最終停下來；⑤一玻璃杯從桌子邊緣摔在地面上破碎。（展示視頻）

師：這些是我們眼中能看到的現象，大家能否描述一下上述現象的逆過程？并判斷這些逆過程可能實現嗎？注意語言表述的準確性，大家相互討論一下。

??（學生分組討論）

生1：現象①的逆過程是均勻混合的空氣與二氧化氮氣體過一段時間變的涇渭分明：上面是空氣，下面是二氧化氮。該過程不可能。

生2：現象②的逆過程是浸在水中的鐵棒過一段時間后吸收水的熱量變紅了，而水溫降低了。該過程不可能。

生3：現象③的逆過程是從瓶中沖出去的氣體又自動回到瓶中，瓶中氣體的壓強達到了將瓶塞沖開時的壓強。該過程不可能。

生4：現象④的逆過程是靜止在草坪上的足球自動地吸收草地的熱量轉化為足球的動能，足球滾了起來。該過程不可能。

生5：現象錯誤！鏈接無效。的逆過程是碎在地面上的玻璃杯自動地變成完整的杯子，并跳回桌面。該過程不可能。

師：所有的這些現象有何共同特征？

生：都是不可逆的。

師：既然在不同的現象背后存在著一個共同特征，那么就應該存在著一個普遍的客觀規律。事實上，許多科學家已經從不同的角度分別進行了歸納總結，提出了熱力學第二定律。

三、熱傳導過程分析──克勞修斯表述

師：分析諸如②的熱傳導過程，要發生熱傳導必須具備什么條件？

生：要有溫度差。

師：那么自發的熱傳導過程有什么特征？

生：總是從高溫物體向低溫物體傳導。

師：熱量能否從低溫物體傳導到高溫物體？

生1：不能，諸如②中不可能出現鐵棒變紅、水溫降低的現象。

生2：可能的，電冰箱工作時就是將熱量從低溫環境傳導到高溫環境。

師：很好，讓我們一起來分析電冰箱的工作過程。請考慮三個問題：一是電冰箱中熱量傳導的方向性；二是電冰箱中這種熱量傳導有沒有條件？三是分析電冰箱工作時能量轉化情況。請大家相互討論一下。

??（學生分組討論）

生1：電冰箱工作時是將熱量從低溫環境傳到高溫環境；

生2：只有在電冰箱插上電源后，才能實現上述熱量傳導過程；

生3：電冰箱工作時，消耗了電能。

師：電冰箱工作時，消耗了電能，再考慮電冰箱制冷劑在箱內吸收的熱量與在箱外釋放的熱量，該過程中能量守恒嗎？

生4：能量肯定是守恒的，也許釋放到電冰箱外的熱量大于在電冰箱內吸收的熱量。

師：你的說法不錯，諸如過程②和電冰箱的工作過程可以用下面的流程圖來表示：

可見，熱量傳導可以從低溫物體到高溫物體。可以設想，拔掉電源的冰箱是不可能達到制冷效果的，也就是下面的過程不可能：

（展示幻燈片）

師：早在1850年德國物理學家克勞修斯總結了熱傳導過程的規律，稱之為熱力學第二定律的克勞修斯表述：熱量不能自發地從低溫物體傳到高溫物體。請大家再將這一意思換一種表述方法。

生：也可以說成：熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體而不產生其他影響。

四、功熱轉化過程分析──開爾文表述

師：足球在草坪上滾動最終停下來，試分析該過程中的能量轉化情況。

生：足球的動能轉化為內能。

師：再比如小球從高處落下掉進沙坑，能量的轉化情況怎樣？

生：小球的機械能轉化為內能。

師：機械能可以全部轉化為內能，那么內能能否轉化為機械能？

生1：不能，因為上面的過程是不可逆的。

生2：可以的，熱量可以由高溫物體傳到低溫物體，但也可以由低溫物體傳到高溫物體。

師：你的類比不錯。這一問題先擱一下，我們再分析兩個實例：一是熱機；二是內燃機。（展示flash動畫）

請觀察熱機與內燃機的工作流程，并分析能量轉化的情況。

生1：熱機工作過程中，鍋爐中的水被加熱變成水蒸氣，水蒸氣推動汽缸活塞對外做功，然后排出的尾氣經過冷凝器變成液態水回到鍋爐。該過程中的能量轉化過程是：煤的化學能轉化為水蒸汽的內能，再變為活塞運動的機械能。

生2：內燃機工作過程中，先吸入空氣與汽油的混合氣體，接著活塞向上運動壓縮混合氣體，點火后混合氣體爆炸，推動活塞對外做功，最后將汽缸中的尾氣排出。該過程中混合氣體的內能轉化為機械能。

師：以上兩個過程都存在內能轉化為機械能的現象。請分析這些過程中，內能全部轉化為機械能嗎？

生3：不能，因為機械裝置存在摩擦損耗，要消耗部分能量。

生4：從汽缸中排出的尾氣也帶走了部分能量。

師：這樣看來，機械能與熱能之間的轉化也可以用下面的流程圖來表示：

（展示幻燈片）

師：熱機或內燃機就是從高溫熱源吸收熱量Q1，其中對外做功為W，到低溫熱源放出熱量Q2。這一過程是通過工作物質如水蒸氣、汽油和空氣混合氣體的燃燒等來完成，這些工作物質簡稱為工質。即使將摩擦損耗的能量理想化地降低到零，也不可能排除尾氣帶走的熱量。在1851年，開爾文就功與熱的轉化提出了：不可能從單一熱源吸收熱量，使之完全變為功，而不產生其它影響。這就是熱力學第二定律的開爾文表述。所以熱機、內燃機的效率總有：。即下面的過程是不可能完成的：

（展示幻燈片）

師：大家能否就開爾文表述換一種說法？

生：不可能有效率為100%的熱機。

師：這種說法更簡潔。事實上，一般的汽車上的汽油機械效率只有20%～30%，蒸汽輪機的效率比較高，也只能達到60%。

五、熱力學第二定律的實質

師：熱傳導過程與功熱轉化過程的分析，得到了熱力學第二定律的克勞修斯表述和開爾文表述。這兩種表述的共同點是什么？

生：都指明了物理進程的一種方向性。

師：不錯，熱力學第二定律的實質就是指明了自發的宏觀熱現象具有方向性。任何一類宏觀自然過程進行方向的說明可以作為熱力學第二定律的表述。請觀察擴散現象、氣體向真空擴散的過程（展示幻燈片）。大家能否結合這些現象給出熱力學第二定律的其他表述呢？

生1：熱力學第二定律也可表述為：擴散過程是不可逆的。

生2：熱力學第二定律也可表述為：氣體向真空中自由膨脹的過程是不可逆的。

師：這些說法都不錯，當然還有其他不同的表述，所有的這些表述都是等價的。請同學們課后相互討論交流。

六、回顧與思考

師：現在讓我們來回顧一開始提出的設想：能否利用海水降溫的方法獲取有用功？

生1：不行，該過程盡管不違背能量守恒定律，但卻違背了熱力學第二定律。

師：違背了熱力學第二定律中的哪種表述？

生2：違背了開爾文表述。即不可能從海水這單一熱源吸收熱量，使之變為有用功，而不產生其他影響。

師：不錯。但是在沒有發現熱力學第二定律之前，有許多科學家就試圖制造諸如此類的機器，這稱之為第二類永動機。現在看來，第二類永動機也不可能實現。開爾文表述是從功能關系來表述的，因此開爾文表述也可說成：第二類永動機不可能實現。可見我們不僅要受制于能量的轉化與守恒定律，還要受到能量轉化方向的制約。也可以說熱力學第一定律指明了我們所擁有的“資本”總量；熱力學第二定律則規定了我們“資本”運營的方式和方法。

課后請同學們再利用熱力學定律說明開始的五個視頻的逆過程為什么不能完成，并完成教材后的問題與練習題。

【教學反思】

與熱力學第一定律不同的是，熱力學第二定律與日常的生活、學習較遠，并且熱力學第二定律的兩種表述實質上是通過大量實例歸納出來的，因此教學過程中利用好學生熟悉的熱學現象和曾經接觸過的物理模型就非常重要。而課堂中學生積極主動地發表個人的看法，不管是對的，還是錯的，都對本課達成教學目標起到的推進作用。教學中利用流程圖形象地將能量轉化與守恒的特征與轉化的方向性特征并重地表示出來，并從多角度描述熱力學第二定律，有效地幫助學生建構了比較完整的宏觀熱學規律體系。

第三篇：高二物理熱力學第二定律教案

高二物理熱力學第二定律教案

【教材分析】

本節介紹熱力學第二定律，該定律與熱力學第一定律是構成熱力學知識的理論基礎，熱力學第一定律對自然過程沒有任何限制，只指 出在任何熱力學過程中能量不會有任何增加或損失，熱力學第二定律解決哪些過程可以發生，教學時要注意講清二者的關系。

對于熱力學第二定律，教材先從學生比較熟悉的熱傳導過程的方向性入手，研究與分子熱運動有關的過程的方向性問題，以期引起學生思維的深化，也作為學習熱力學第二定律的基礎。

教材介紹了熱力學第二定律的兩種表述：一種是按照熱傳導過程的方向性表示，另一種是按照機械能與內能轉化過程的方向性表述，這兩種表述都表明：自然界中一切與熱現象有關的實際宏觀過程都是不可逆的，教學時，要注意說明這兩種不同表述的內在聯系，講清這兩種表述的物理實質。

第二類永動機是指設想中的效率達到100%的熱機，由于在自然界中把熱轉化為功時，不可避免地把一部分熱傳遞給低溫的環境，所以第二類永動機不可能制成。

【設計思想】 1.從實際問題導入，從簡單的實驗開始，盡可能引導學生聯系自己熟悉的，身邊的生活現象的實例，在教學內容上使物理貼近學生生活、聯系社會實際，體現《標準》倡導的“從生活走向物理，從物理走向社會”的理念。

2.積極創設情景，開展師生、生生間的對話交流，開展小組合作討論學習，使教學過程能夠確立學生在教學活動中的中心地位，讓學生從自己的學習體驗和感悟中獲得知識，向學生學習活動要效益，體現以學生為中心的原則。

3.熱力學第二定律不象以往的實驗定律可以推導和驗證，是在大量實驗事實的基礎上總結出來，內容的表述比較抽象和難以理解，教師要引導學生對關鍵詞的作深刻地理解，要引導學生多運用實例來輔助理解。

4.夯實知識基礎，靈活運用技能是三維教學目標中第一要素，本節課除了使用教材中“問題與練習”外，還設計了四道練習題，在教學過程中結合學生的學習狀況靈活使用，幫助學生更好理解定律。《課后思考題》有助于學生更深刻地理解定律。

【教學目標】

一、知識與技能

1.了解熱傳遞過程的方向性。

2.知道熱力學第二定律的兩種不同的表述，以及這兩種表述的物理實質。3.知道什么是第二類永動機，為什么第二類永動機不可能制成。

二、過程與方法

1．熱力學第二定律的表述方式與其他物理定律的表述方式有一個顯著不同，它是用否定語句表述的。

2．熱力學第二定律的表述不只一種，對任何一類宏觀自然過程進行方向的說明，都可以作為熱力學第二定律的表述，學習本節時注意這一方法。

三、1． 情感、態度與價值觀

通過學習熱力學第二定律，可以使學生明白熱機的效率不會達到100%，我們只能想辦法盡量提高熱機的效率，但不能渴求達到100%。

2． 生。

【重點、難點分析】：

重點：熱力學第二定律兩種常見的表述。

難點：1.熱力學第二定律的開爾文表述。

2.自然界中進行的涉及熱現象的宏觀過程都具有方向性。【課時安排】： 1課時 【課前準備】：

教師：多媒體課件，一個電冰箱模型，一盆涼水，準備一個酒精燈和一個鐵塊，鐵鉗。學生：課前預習課文，在家觀察自家的電冰箱。【教學設計】：

引入新課：

【問題】我們在初中學過，當物體溫度升高時，就要吸收熱量；當物體溫度降低時，就要放出熱量。而自然界發生的一切過程中的能量都是守恒的，但不違背能量守恒定律的宏觀過程并都能發

且熱量公式Q = cm△t，這里有一個有趣的問題：地球上有大量的海水,它的總質量約為1.4×10t , 如果這些海水的溫度降低0.1C,將要放出多少焦耳的熱量?海水的比熱容為C=4.2×10J/(kg·℃)。下面請大家計算一下。

學生計算：Q = 4.2×10×1.4×10×10×0.1 J = 5.8×10J 這相當于1800萬個功率為100萬千瓦的核電站一年的發電量。為什么人們不去研究這“新能源”呢？原來，這樣做是不可能的，這涉及物理學的一個基本定律，這就是本節要討論的熱力學第二定律。

【設計意圖】：從實際問題入手，喚起學生對學習的興趣。從學生已有的熱學知識出發引入新的知識，使過渡自然，減少學生對新知識的唐突性。

【板書】 第四節 熱力學第二定律

【板書】

一、熱傳遞的方向性

教師實驗，點燃酒精燈，用鉗夾住事先準備好的鐵塊，在火焰上灼燒一段時間后，問學生現在如果用手摸會出現什么現象？下面把灼熱的鐵塊放入冷水中，過一段時間，拿出鐵塊現在你們敢用手摸嗎？通過這個實驗說明什么問題？

學生思考，教師給予啟發

學生答：熱量從溫度高的物體自發地傳給溫度低的物體

再讓學生列舉一些這樣的例子，例如：雪花落在手上就融化，挨著火爐就溫暖等等。利用課本中“思考與討論”開展小組討論并進行對話交流。

教師反問學生：有沒有可能發生這樣地現象，熱量自發地從低溫物體傳給高溫物體，使低溫物體的溫度越來越低，高溫物體的溫度越來越高。這里所說的“自發地”，指的是沒有任何外界的影響或幫助。學生思考討論一會后，有的同學可能產生疑問：電冰箱內部的溫度比外部低，為什么致冷系統還能夠不斷地把冰箱內的熱量傳給外界的空氣？

事前我們讓大家觀察自家的電冰箱，請同學做簡要的回答，教師進行點撥。然后，展示電冰箱模型給學生簡要講解(多媒體課件)。

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323o

這是因為電冰箱消耗了電能，對致冷系統做了功。一旦切斷電源，電冰箱就不能把其內部的熱量傳給外界的空氣了。相反，外界的熱量會自發地傳給電冰箱，使其溫度逐漸升高。

【學生總結】熱傳導的方向性：兩個溫度不同的物體相互接觸時，熱量會自發地從高溫物體傳給低溫物體。要實現相反過程，必須借助外界的幫助，因而產生其他影響或引起其他變化。

【板書】結論:熱力學第二定律的一種表述:熱量不能自發地從低溫物體傳到高溫物體。這是熱力學第二定律的克勞修斯表述。

老師講解對定律的理解:這里闡述的是熱傳遞的方向性.在這個表述中,“自發”二字指的是:當兩個物體接觸時,不需要任何第三者的介入、不會對任何第三者產生任何影響,熱量就能從一個物體傳向另一個物體.當兩個溫度不同的物體接觸時,這個“自發”的方向是從高溫物體指向低溫物體的。

教師指出：熱力學第二定律的克勞修斯表述實質上就是：熱傳遞過程是不可逆的。【設計意圖】：

1.聯系學生熟悉的，身邊的生活現象，使知識的學習貼近學生的生活，使學生感受物理知識就在身邊，存在于生活，強化學生的實踐意識，使情感成為學習動力。

2.通過師生的對話交流，在互動中實現思維的碰撞，突出學生的學習過程，體現以學生為中心的原則，從自己的學習體驗和感悟中獲得知識，向學生學習活動要效益。

3.熱力學第二定律的克勞修斯表述中的“自發”是定律表述的關鍵詞，教師要引導學生作深刻理解。【板書】

二、熱力學第二定律的另一種表述(第二類永動機)

前面我們學習了第一類永動機，不能制成的原因是什么？（違背了能量守恒），什么是第二類永動機呢？ 分組合作學習，思考討論下列問題： 1.熱機是一種把什么能轉化成什么能的裝置？ 2.熱機的效率能否達到100%？ 3.第二類永動機模型 4.機械能和內能轉化的方向性

然后由各小組代表回答，教師進行思路點撥 1.熱機是一種把內能轉化成機械能的裝置 2.熱機的效率不能達到100% 原因分析：

以內燃機為例，氣缸中的氣體得到燃燒時產生的熱量為Q1，推動活塞做工W，然后排出廢氣，同時把熱量Q2散發到大氣中，由能量守恒定律可知：Q1 = W + Q2

我們把熱機做的功W和它從熱源吸收的熱量Q1的比值叫做熱機的效率，用η表示 η=W / Q1

實際上熱機不能把得到的全部內能轉化為機械能，熱機必須有熱源和冷凝器，熱機工作時，總要向冷凝器散熱，不可避免的要由工作物質帶走一部分熱量Q2，所以有：Q1>W 因此，熱機的效率不可能達到100%，汽車上的汽油機械效率只有20%～30%，蒸汽輪機的效率比較高，也只能達到60%，即使是理想熱機，沒有摩擦，也沒有漏氣等能量損失，它也不可能把吸收的熱量百分之百的轉化成機械能，總要有一部分散發到冷凝器中。

師生總結:熱力學第二定律的另一種表述: 【板書】不可能從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功,而不產生其他影響。這是熱力學第二定律的開爾文表述(也稱第二類永動機)。

教師應該強調定律內容“而不產生其他影響”這個條件，舉出“絕熱膨脹”的例子加以說明。第二類永動機并不違反能量守恒定律，人們為了制造出第二類永動機作出了各種努力，但同制造第一類永動機一樣，都失敗了。

為什么第二類永動機不可能制成呢？

因為機械能和內能的轉化過程具有方向性。機械能全部轉化成內能，內能卻不能全部轉化為機械能，同時不引起其他變化。

再舉實例，說明有些物理過程具有方向性。

〈學生思考回答，教師引導點撥〉 1.氣體的擴散現象。

2.書上連通器的小實驗（氣體向其中膨脹）。【板書】熱力學第二定律的兩種表述

表述一：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

（按照熱傳遞的方向性來表述的）

表述二：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。也可表述為第二類永動機是不可能制成的。（機械能與內能轉化具有方向性）

這兩種表述是等價的，可以從一種表述導出另一種表述，所以他們都稱為熱力學第二定律。

熱力學第二定律揭示了有大量分子參與的宏觀過程的方向性。（自然界中進行的涉及熱現象的宏觀過程都具有方向性）。

因此,對任何一類宏觀自然過程進行方向的說明,都可以作為熱力學第二定律的表述。如圖中,盒子中間有一個擋板,左室為真空,右室有氣體。撤去擋板后右室的氣體自發地向左室擴散,而相反的過程不可能自發地進行。因此，熱力學第二定律也可以表述為:氣體向真空的自由彭脹是不可逆的。

【注意】 ：不管如何表述，熱力學第二定律的實質在于揭示了：一切與熱現象有關的實際宏觀過程都是不可逆的。

【本節小結】:回過頭分析引入的例子,學生應用熱力學第二定律分析,老師點撥總結。進一步說明第二類永動機不能制成的,違背熱力學第二定律。

【設計意圖】：

1.熱力學第二定律的開爾文表述比較抽象和難以理解，需要學生通過合作學習，在討論和交流中認識規律，再通過教師的點撥指導才能更好的理解和掌握規律。

2.熱力學第二定律是在大量實驗事實的基礎上總結出來的，教學過程要引導學生多運用實例來輔助理解。

3.分析引入的例子，學生應用熱力學第二定律分析，師生共同小結本節內容，首尾呼應，學以致用。

第四篇：甘肅省化工工程師《基礎知識》：熱力學第二定律考試題

甘肅省化工工程師《基礎知識》：熱力學第二定律考試題

一、單項選擇題（共 25題，每題2分，每題的備選項中，只有1個事最符合題意）

1、2mol的單原子理想氣體，某過程的△（pV）=26kJ，則此過程的焙變△H=（）。A．26kJ B．39kJ C．65kJ D．32.5kJ

2、一定量的H2(g)，在絕熱、恒容下發生下列反應：

H2(g)+O.5O2(g)→H2O(g)則此過程的△U__；△H__；△S__；△A__；△G__。A．(＞0 B．(=0 C．(＜0 D．(無法確定

3、可行性研究是基本建設前期工作的重要內容，其主要任務是__。A．(A)對項目的必要性和可行性作分析預測

B．(B)對項目技術的先進性、經濟的合理性作出論證和比較 C．(C)應該包括A、B兩項

D．(D)對項目的必要性和先進性進行論證

4、某液體混合物用一種高效萃取劑萃取，經一次接觸即能達到要求的分離任務，宜選用__。

A．(填料萃取塔 B．(篩板萃取塔 C．(單級式萃取器 D．(轉盤萃取塔

5、在一連續精餾塔中分離苯-甲苯混合物。已知原料液的流量為10kmol/h，其中含苯0.56(摩爾分數)。若要求苯的回收率為96.5%，塔釜殘液中含苯0.026(摩爾分數)，則塔頂產品的流量為__。A．(193.33kg/h B．(2.46kg/h C．(207.28kg/h D．(225.36kg/h

6、對稱三相四線制供電電路，若端線(相線)上的一根保險絲熔斷，則保險絲兩端的電壓為____ A：線電壓;B：相電壓;C：相電壓+線電壓;D：線電壓的一半。

7、通常在換熱器的設計中規定甲山值不應小于__，否則△tm經濟上不合理。A．(0.3 B．(0.4 C．(0.8 D．(1.0

8、體系的能量變化等于__。A．(A)體系內能的變化

B．(B)體系吸收的熱量減去體系對環境所做的功 C．(C)體系動能和勢能的變化之和

D．(D)分子間勢能和動能、原子間鍵能等之和

9、對于反應。2NO2→2NO+O2，選用不同的反應物和產物來表示反應速率時，其相互關系為（）。A.A B.B C.C D.D

10、在選擇化工過程是否采用連續操作時，下述幾個理由不正確的是__。A．(A)操作穩定安全

B．(B)一般年產量大于4500噸的產品 C．(C)反應速度極慢的化學反應過程 D．(D)工藝成熟

11、離心泵抽空、無流量，其發生的原因可能有①啟動時泵內未灌滿液體;②吸入管路堵塞或儀表漏氣;③吸入容器內液面過低;④泵軸反向轉動;⑤泵內漏進氣體;⑥底閥漏液。你認為可能的是____ A：①、③、⑤;B：②、④、⑥;C：全都不是;D：全都是

12、有一套管換熱器，環隙中有119.6℃的蒸氣冷凝，管內的空氣從20℃被加熱到50℃，管壁溫度應接近____ A：20℃;B：50℃;C：77.3℃;D：119.6℃

13、停止差壓變送器時應____ A：先開平衡閥，后開正負室壓閥;B：先開平衡閥，后關正負室壓閥;C：先關平衡閥，后開正負室壓閥;D：先關平衡閥，后關正負室壓閥

14、某對象特性可用微分方程表示，則該對象的放大系數為（）。A．10 B．4 C．4/10 D．2.5

15、某液體的比體積為0.001m3/kg，則其密度為____kg/m3。A：1000;B：1200;C：810;D：900

16、化工設備常用材料的性能可分為工藝性能和____。A：物理性能;B：使用性能;C：化學性能;D：力學性能

17、與液體相比，輸送相同質量流量的氣體，氣體輸送機械的____ A：體積較小;B：壓頭相應也更高;C：結構設計更簡單;D：效率更高

18、從解吸塔出來的半貧液一般進入吸收塔的____，以便循環使用。A：中部;B：上部;C：底部;D：上述均可

19、常被用來吸附凈化尾氣中的有機蒸氣、惡臭物質和某些有毒有害氣體的吸附劑是__。A．(A)硅膠

B．(B)活性氧化鋁 C．(C)活性炭 D．(D)分子篩

20、設有一熱機在環境溫度為300 K時其熱效率為20%，則該熱機的高溫熱源的溫度至少為__。A．(A)375K B．(B)350K C．(C)325K D．(D)取決于工質

21、某真實氣體節流膨脹過程的△(pV)=250J，則此過程的△U=__。A．(250J B．(-250J C．(0 D．(無法確定

22、對于往復泵，下列說法錯誤的是____ A：有自吸作用，安裝高度沒有限制;B：實際流量只與單位時間內活塞掃過的面積有關;C：理論上揚程與流量無關，可以達到無限大;D：啟動前必須先用液體灌滿泵體，并將出口閥門關閉

23、有一復合反應為A+B→D，其反應機理為

用平衡近似法導得復合反應以D的生成速率表示的速率方程為（）。A.A B.B C.C D.D

24、下列說法中，正確的是__。

A．(A)一定壓力下，混合物的泡點溫度比露點溫度高 B．(B)一定溫度下，混合物的泡點壓力低于露點壓力

C．(C)一定壓力下，純物質的泡點溫度和露點溫度是相同的，且等于沸點 D．(D)純物質的泡點線符合拉烏爾定律的直線

25、高放射性廢物一般采用__固化劑固化。A．(A)水泥 B．(B)瀝青 C．(C)塑料 D．(D)玻璃

二、多項選擇題（共25題，每題2分，每題的備選項中，有2個或2個以上符合題意，至少有1個錯項。錯選，本題不得分；少選，所選的每個選項得 0.5 分）

1、環保監測中的COD表示____ A：生化需氧量;B：化學耗氧量;C：空氣凈化度;D：噪音強度

2、在利用熱電阻傳感器檢測溫度時，熱電阻與儀表之間采用____連接。A：二線制;B：三線制;C：四線制;D：五線制

3、對流傳熱的熱阻主要集中在__。A．(A)湍流主體 B．(B)緩沖層 C．(C)滯流內層

D．(D)以上三層均接近

4、生產過程中產生的靜電電壓的最高值能達到____以上。A：數十伏;B：數百伏;C：數千伏;D：數萬伏

5、PG 1310—300 A1A 為某一管道的標注，其中300是指____ A：主項編號;B：管道順序號;C：管徑;D：管道等級

6、正弦交流電的三要素是____ A：電壓、電流、頻率;B：周期、頻率、角頻率;C：最大值、初相角、角頻率;D：瞬時值、最大值、有效值

7、在簡單蒸餾過程中，蒸餾釜內易揮發組分的組成逐漸__，釜殘液的泡點逐漸__。

A．(A)升高，降低 B．(B)升高，升高 C．(C)降低，降低 D．(D)降低，升高

8、設備內的真空度愈高，即說明設備內的絕對壓強____ A：愈大;B：愈小;C：愈接近大氣壓;D：無法確定

9、關于評標組織，下列說法錯誤的是__。A．(評標是審查、確定中標人的必經程序 B．(評標委員會應依法設置

C．(評標委員會人數一般應為5人以上偶數 D．(評標委員會由招標人負責組織

10、項目經理的主要職責有__。A．(是公司法定代表人在工程項目上的全權委托代理人，代表公司行使承擔工程項目承包合同中承包方的權利和義務，對公司法定代表人負責 B．(按照公司的制度和授權，全面領導并主持項目的各項工作

C．(負責按合同規定的承包工作范圍、內容和約定的建設工期、質量標準、投資限額全面完成合同規定的項目任務和目標 D．(協調公共關系

11、用飽和水蒸汽加熱空氣時，傳熱管的壁溫接近____ A：蒸汽的溫度;B：空氣的出口溫度;C：空氣進、出口平均溫度;D：無法確定 12、298 K時，C(石墨)與Cl2(g)的標準生成熱____ A：前者為0，后者不為0;B：均小于0;C：均等于0;D：均大于0

13、化學反應熱不僅與化學反應有關，而且與____ A：反應溫度和壓力有關;B：參加反應物質的量有關;C：物質的狀態有關;D：以上三種情況有關

14、除去廢水中的漂浮物，最簡單的裝置是__。A．(A)格柵

B．(B)板框壓濾機 C．(C)袋式過濾器 D．(D)離心分離器

15、關于爆炸，下列不正確的說法是____ A：爆炸的特點是具有破壞力，產生爆炸聲和沖擊波;B：爆炸是一種極為迅速的物理和化學變化;C：爆炸可分為物理爆炸和化學爆炸;D：爆炸在瞬間放出大量的能量，同時產生巨大聲響

16、下列四種閥門，通常情況下最適合流量調節的閥門是____ A：截止閥;B：閘閥;C：考克閥;D：蝶閥

17、根據《中華人民共和國海洋環境保護法》規定，禁止向海域排放含__的廢水。A．(A)油類、重金屬、酸液、堿液 B．(B)油類、鉛廢水、酸液、堿液

C．(C)油類、酸液、堿液、劇毒廢液、高(中)水平放射性物料 D．(D)有機染料、酸液、堿液

18、旋風分離器主要是利用____的作用使顆粒沉降而達到分離。A：重力;B：慣性離心力;C：靜電場;D：重力和慣性離心力

19、____有知覺且呼吸和心臟跳動還正常，瞳孔不放大，對光反應存在，血壓無明顯變化。A：輕型觸電者;B：中型觸電者;C：重型觸電者;D：假死現象者

20、質量控制點可劃分為A、B、C三級，其中C級為__。A．(一般質量控制點

B．(由施工單位質量檢驗人員檢查確認

C．(由施工單位、工程公司雙方質量檢驗人員共同檢查確認 D．(由業主確認

21、由克拉佩龍方程可知：當壓力升高時，冰的熔點必然會__。A．(升高 B．(保持不變 C．(降低

D．(無一定變化規律

22、A、B兩組分組成一液態完全互溶的真實液態棍合物的氣、液平衡系統，已知在溫度T下，純A（1）液體和純B（1）液體的飽和蒸氣壓分別為。實驗測得在溫度T下，A、B兩組分的壓力一組成（p一x）圖上，山現系統的總壓力既大于，說明該系統（）。A．產生最大正偏差 B．產生最大負偏差 C．不產生偏差 D．無法確定

23、切斷閥主要用于停啟物流的流動，（）通常用作切斷閥。A．閘閥 B．截止閥 C．止回閥

D．自控調節閥

24、泵將液體由低處送到高處的高度差叫做泵的____ A：安裝高度;B：揚程;C：吸上高度;D：升揚高度

25、在非金屬液體中，____的導熱系數最高。A：水;B：乙醇;C：甘油;D：甲醇

第五篇：高二物理教案分子熱運動 能量守恒-熱力學第二定律

熱力學第二定律

課時：1 課時

教學要求：

1、以熱傳導和機械能與內能的相互轉化為例，讓學生知道宏觀熱學過程是有方向性的；

2、讓學生知道第二類永動機是不可能制成的；

3、讓學生初步了解熱力學第二定律的兩種內容 表述，并能用之去解釋一些簡單的現象；

教學過程：

一、引入新課：

有趣的問題：地球上有大量海水，它的總質量約為1.4×1018 t，只要這些海水的溫度0.1℃，就能放出5.8×1023 J的熱量，這相當于1800萬個核電站一年的發電量。為什么人們不去研究這種“新能源”呢？原來，這樣做是不可能的。這涉及物理學的一個基本定律。

二、新課講授：

（一）熱傳導的方向性：

大家都有這樣的經驗：兩個溫度不同的物體相互接觸時，熱量會自發地從高溫物體傳給低溫物體，使高溫物體的溫度降低，低溫物體的溫度升高。從未有過這樣的現象：熱量會自發地從低溫物體傳給高溫物體，使低溫物體的溫度越來越低，高溫物體的溫度越來越高。（這里所說的“自發地”，指的是沒有任何外界的影響或者幫助）也許會產生一個疑問：電冰箱內部的溫度比外部低，為什么致冷系統還能不斷地把箱內的熱量傳給外界的空氣？這是因為電冰箱消耗了電能，對致冷系統做了功。一旦切斷電源，電冰箱就不能把箱內的熱量傳給外界的空氣了。相反，外界的熱量會自發地傳給電冰箱，使箱內的溫度逐漸升高。

在這里，我們看到，熱傳導的過程是有方向性的，這個過程可以向一個方向自發地進行，但是向相反方向卻不能自發地進行。要實現相反方向的過程，必須借助外界的幫助，因而產生其化影響或引起其化變化。

（二）第二類永動機：

一個在水平地面上運動的物體，由于克服磨擦力做功，最后要停下來。在這個過程中，物體的動能轉化為內能，使物體和地面的溫度升高。但是，人們決不會看到這樣的現象：一個放在水平地面上的物體，溫度降低，可以把內能自發地轉化為動能，使這個物體運動起來！

有人可能提出一種設想：發明一種熱機，它可以把物體和地面磨擦所生的熱量都吸收過來，對物體做功，將內能全部轉化為動能，使物體在地面上重新運動起來，而不引起其他變化。這是一個非常誘人的設想。這個設想并不違反能量守恒定律，若真能制成這種熱機，本節開始時提到的，單從海水中吸取熱量來做功，就成為可能了，“能源問題”也就解決了。

熱機是一種把內能轉化為機械能的裝置。以內燃機為例：氣缸中的氣體得到燃料燃燒時產生的熱量Q1，推動活塞做功W，然后排出廢氣，同時把熱量Q2。

我們把熱機做的功W和它從熱源吸收的熱量Q1的比值叫做熱機的效率，用表示，則有：

= W / Q1實際上，熱機不能把它得到的全部內能轉化為機械能。以汽車內燃機為例：只有當氣缸中工作物質的溫度比大氣溫度高時內燃機才能工作，所以Q2這部分熱量是不可避免的。熱機工作時，總要向冷凝器散熱，總要由工作物質帶走一部分熱量Q2，所以總有Q1＞W。因此，熱機的效率不可能達到100%，汽車上的汽油機，效率只有20%∽30%，燃氣輪機的效率比較高，也只能達到60%。即使是理想熱機，沒有磨擦，也沒有漏氣等能量損失，它也不可能把吸收的能量百分之百地轉化成機械能，總要有一部分熱量散發到冷凝器中。