2018-2019版高中物理 第四章 能量守恒與熱力學定律 3 宏觀過程的方向性學案 教科版選修3-3.doc

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3宏觀過程的方向性學習目標1.了解熱傳遞、擴散現(xiàn)象、機械能與內能轉化等過程的方向性.2.知道具有方向性的過程稱為不可逆過程一、熱傳遞的方向性在無外界影響的情況下，熱量只能從高溫物體傳向低溫物體，要使熱量從低溫物體傳向高溫物體，外界必須對物體做功，即熱傳遞具有方向性二、擴散現(xiàn)象的方向性事實表明大量分子從某一位置擴散到其他空間，在沒有其他影響時，不可能再全部回到原位置，即擴散現(xiàn)象具有方向性三、機械能與內能轉化的方向性1物體的內能不會自發(fā)地轉化為物體的動能，即機械能與內能之間轉化存在方向性2熱機的效率1(Q1表示熱機從高溫熱源吸收的熱量，Q2表示向低溫熱源放出的熱量，W表示對外做功)四、其他過程的方向性1燃燒現(xiàn)象、爆炸現(xiàn)象也具有方向性2在事件發(fā)生時，只沿某個方向發(fā)生，而不可能在沒有外界影響(或不產(chǎn)生其他影響)的情況下沿相反方向發(fā)生的過程稱為不可逆過程即學即用1判斷下列說法的正誤(1)一切與熱現(xiàn)象有關的宏觀自然過程都是不可逆的()(2)熱量不會從低溫物體傳給高溫物體()(3)機械能可以完全轉化為內能()(4)內能不可能完全轉化為機械能()2熱量總是自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，這說明熱傳遞過程具有_答案方向性一、熱傳遞的方向性導學探究1兩個溫度不同的物體相互接觸時，熱量會自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體，使高溫物體的溫度升高，低溫物體的溫度降低嗎？答案不會2熱傳遞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”？答案不能兩個溫度不同的物體相互接觸時，熱量會自發(fā)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，這個過程是自發(fā)進行的，不需要任何外界的影響或者幫助，有時我們也能實現(xiàn)熱量從低溫物體傳給高溫物體，如電冰箱，但這不是自發(fā)地進行的，需要消耗電能知識深化1“自發(fā)地”過程就是不受外界干擾進行的自然過程2要將熱量從低溫物體傳向高溫物體，必須有“外界的影響或幫助”，就是要有外界對其做功才能完成，例如電冰箱例1(多選)關于空調機，下列說法正確的是()A制冷空調機工作時，熱量從低溫物體傳到高溫物體B制暖空調機工作時，熱量從高溫物體傳到低溫物體C冷暖空調機工作時，熱量既可以從低溫物體傳到高溫物體，也可以從高溫物體傳到低溫物體D冷暖空調機工作時，熱量只能從高溫物體傳到低溫物體答案ABC解析空調機工作時，熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，因為這里有外界做功二、擴散現(xiàn)象的方向性導學探究一滴黑墨水滴進一杯清水中，不久整杯水都均勻地變黑了，有沒有這樣的“逆過程”：這杯均勻黑水中的小炭粒又自發(fā)地聚集在一起，成為一滴黑墨水，而其余部分又變成清水？答案沒有知識深化1兩種不同的氣體可以自發(fā)地進入對方，最后成為一種均勻的混合氣體相反，一種均勻的混合氣體絕不會自發(fā)地分開成為兩種氣體2氣體的自由膨脹也是一種擴散現(xiàn)象，具有方向性例2下列所述過程中，可能發(fā)生的是()A打開一高壓密閉容器，其內氣體自發(fā)溢出后，又自發(fā)聚集進去，恢復原狀B利用其他手段，使低溫物體溫度更低，高溫物體的溫度更高C將水和酒精混合，然后它們又自動地各自分開D被工廠廢水污染的湖水，廢水自發(fā)的聚集到一處答案B解析A、C、D中的過程都是擴散現(xiàn)象，擴散現(xiàn)象具有方向性，所以逆過程不可能自發(fā)完成，故A、C、D錯誤熱量不可能從低溫物體自發(fā)地傳遞給高溫物體，而不引起其他的變化，但通過一些其他手段可以實現(xiàn)，故B正確三、機械能與內能轉化的方向性及其他過程的方向性導學探究在平地上滾動的足球克服摩擦力做功，其動能轉化為內能，最終停了下來，同時足球、地面及周圍空氣的溫度略有上升會不會有這樣的現(xiàn)象：靜止的足球和地面、周圍的空氣自發(fā)地降低溫度釋放內能，并將釋放出的內能全部轉化為動能，讓足球又滾動起來？答案不會知識深化1機械能和內能轉化過程的方向性(1)機械能全部轉化為內能的過程是可以自發(fā)進行的，而內能全部轉化為機械能的過程，是不能自發(fā)進行的，要將內能全部轉化為機械能，必然會引起其他影響(2)熱機的效率不可能達到100%.2其他過程的方向性(1)燃燒過程具有方向性(2)爆炸過程具有方向性例3(多選)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1所示，電流計指針會發(fā)生偏轉，這就是溫差發(fā)電現(xiàn)象關于這一現(xiàn)象的正確說法是()圖1A這一實驗過程不違反能量守恒定律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，熱水的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解析整個過程中能量守恒且熱現(xiàn)象有方向性，A、B正確；在絕熱過程中，熱水中的內能除轉化為電能外，還升高金屬絲的溫度，內能不能全部轉化為電能；電能除轉化為冷水的內能外，還升高金屬絲的溫度，電能不能全部轉化為冷水的內能，C、D錯誤1(熱傳遞的方向性)(多選)關于熱傳遞的方向性，下列說法正確的是()A熱量能自發(fā)地由高溫物體傳給低溫物體B熱量能自發(fā)地由低溫物體傳給高溫物體C在一定條件下，熱量也可以從低溫物體傳給高溫物體D熱量不可能從低溫物體傳給高溫物體答案AC解析在有外力做功的情況下，熱量可以從低溫物體傳給高溫物體，但熱量只能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體2(擴散現(xiàn)象的方向性)用隔板將一絕熱容器隔成A和B兩部分，A中盛有一定質量的理想氣體，B為真空(如圖2甲所示)現(xiàn)把隔板抽出一部分，A中的氣體自動充滿整個容器(如圖乙所示)，這個過程稱為氣體的自由膨脹，下列說法正確的是()圖2A自由膨脹過程中，氣體分子只做定向運動B自由膨脹前后，氣體的壓強不變C自由膨脹前后，氣體的溫度不變D容器中的氣體在足夠長的時間內，能全部自動回到A部分答案C解析隔板抽出一部分后，氣體分子做無規(guī)則熱運動，故A錯；因容器絕熱故Q0.又因氣體自由膨脹故W0，由熱力學第一定律UWQ可知U0，則氣體溫度不變，C正確；由pV常量可知p減小，故B錯；由擴散現(xiàn)象的方向性知，氣體在足夠長的時間內不會全部自動回到A部分，故D錯3(機械能與內能轉化的方向性)我們絕不會看到一個放在水平地面上的物體，靠降低溫度就可以把內能自發(fā)地轉化為動能，使這個物體運動起來其原因是()A違反了能量守恒定律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解析內能可以向機械能轉化，但必須通過做功來實現(xiàn)一、選擇題1(多選)下列哪個過程具有方向性()A熱傳導過程B機械能向內能的轉化過程C氣體的擴散過程D氣體向真空中的膨脹答案ABCD解析這四個過程都是與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程，它們都具有方向性2以下說法正確的是()A熱量不僅可以從高溫物體傳到低溫物體，也可自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體B空調等設備就是利用了熱傳遞的方向性C無論采用什么方法，都不可能把熱量從低溫物體傳遞給高溫物體D熱量能自發(fā)地傳遞的條件是必須存在溫度差答案D解析熱傳遞具有方向性，熱量可以自發(fā)地由高溫物體傳到低溫物體，也可以從低溫物體傳到高溫物體，但不能自發(fā)地進行，故A錯；空調等設備可以將熱量由低溫物體傳到高溫物體，但消耗了電能，故B、C錯3關于熱學現(xiàn)象和熱學規(guī)律，下列說法中正確的是()A將地球上所有海水的溫度降低0.2，以放出大量的內能供人類使用B布朗運動是液體分子的運動，它說明液體分子永不停息的做無規(guī)則運動C打開一高壓密閉容器，氣體自發(fā)溢出后又自發(fā)回去，恢復原狀D熱傳遞具有方向性答案D解析自然界一切與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程都具有方向性，A、C錯誤；布朗運動不是液體分子的運動，而是固體顆粒的運動，B錯誤4汽車關閉發(fā)動機后，沿斜面勻速下滑的過程中()A汽車的機械能守恒B汽車的動能和勢能相互轉化C汽車的機械能轉化成內能，汽車的總能量減少D汽車的機械能轉化為內能，汽車的總能量守恒答案C解析汽車能勻速下滑，一定受阻力作用，克服阻力做功，機械能轉化為內能，一部分內能散發(fā)出去，汽車的總能量減少5(多選)下列過程中，可能實現(xiàn)的是()A將海水溫度自動下降時釋放的內能全部轉變?yōu)闄C械能B利用海洋不同深度的海水溫度不同來制造一種機器，把海水的內能變?yōu)闄C械能C在粗糙水平面上運動的物體，它的動能轉化為內能，使物體溫度升高D靜止在光滑水平面上的物體，溫度降低時釋放的內能可以轉化為物體的動能，使物體運動起來答案BC二、非選擇題6下列所述過程是可逆的，還是不可逆的？(1)汽缸與活塞組合中裝有氣體，當活塞上沒有外加壓力，活塞與汽缸間沒有摩擦，使氣體自由膨脹時(2)上述裝置，當活塞上沒有外加壓力，活塞與汽缸間摩擦很大，使氣體緩慢地膨脹時(3)在一絕熱容器內，不同溫度的氦氣進行混合(4)在一絕熱容器內盛有液體，不停地攪動它，使它的溫度升高(5)一導熱的容器內盛有液體，容器放在一恒溫的大水池內，不停地攪動液體，可保持溫度不變(6)在一絕熱容器內，不同溫度的同種液體進行混合答案見解析解析(1)發(fā)生自由膨脹，則是不可逆過程(2)有摩擦發(fā)生，也是不可逆過程(3)有一定溫度差的熱傳遞是不可逆過程(4)這是由功變?yōu)闊?，是不可逆過程(5)此過程中既有“功變熱”又有“熱傳遞”，是不可逆過程(6)有一定溫度差的熱傳遞是不可逆過程