1、学案3宏观过程的方向性目标定位 1.了解热传递、扩散现象、机械能与内能转化等的方向性.2.知道具有方向性的过程称为不可逆过程.一、热传递的方向性问题设计两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从低温物体传给高温物体，使高温物体的温度升高，低温物体的温度降低吗？答案不会.要点提炼热传递具有方向性1.热量可以自发地从高温物体传向低温物体，但不能自发地从低温物体传向高温物体.2.“自发地”过程就是不受外界干扰进行的自然过程.3.要将热量从低温物体传向高温物体，必须有“外界的影响或帮助”，就是要有外界对其做功才能完成，例如电冰箱.延伸思考热传递的方向性能否简单理解为“热量不会从高温物体传给低温物体”
2、？答案不能.热量不会自发地从低温物体传给高温物体，但如果有外界的影响或帮助，热量可以从低温物体传给高温物体.例如空调、冰箱等制冷机就是把热量从低温物体传到了高温物体.二、扩散现象的方向性问题设计一滴墨水滴进一杯清水中，不久整杯水都均匀地变黑了，有没有这样的“逆过程”：这杯均匀黑水中的小炭粒又自发地聚集在一起，成为一滴墨水，而其余部分又变成清水？答案没有.要点提炼扩散现象具有方向性1.两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为一种均匀的混合气体.相反，一种均匀的混合气体绝不会自发地分开成为两种气体.2.气体的自由膨胀也是一种扩散现象，具有方向性.三、机械能与内能转化的方向性及其他过程的方向性问题
3、设计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、地面及周围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、周围的空气自发地降低温度释放内能，并将释放出的内能全部转化为动能，让足球又滚动起来？答案不会.要点提炼1.机械能和内能转化过程的方向性(1)机械能全部转化为内能的过程是可以自发进行的，而内能全部转化为机械能的过程，是不能自发进行的，要将内能全部转化为机械能，必然会引起其他影响.(2)热机的效率不可能达到100%.2.其他过程的方向性(1)燃烧过程具有方向性.(2)爆炸过程具有方向性.一、热传递的方向性例1关于空调机，下列说法正确的是()A.制冷空调
4、机工作时，热量从低温物体传到高温物体B.制暖空调机工作时，热量从高温物体传到低温物体C.冷暖空调机工作时，热量既可以从低温物体传到高温物体，也可以从高温物体传到低温物体D.冷暖空调机工作时，热量只能从高温物体传到低温物体解析空调机工作时，热量可以从低温物体传到高温物体，因为这里有外界做功.答案ABC二、扩散现象的方向性例2下列所述过程中，可能发生的是()A.打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后，又自发聚集进去，恢复原状B.利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高C.将水和酒精混合，然后它们又自动地各自分开D.被工厂废水污染的湖水，废水自发的聚集到一处解析A、C、D中的过程都是扩散
5、现象，扩散现象具有方向性，所以逆过程不可能自发完成，故A、C、D错误.热量不可能从低温物体自发地传递给高温物体，而不引起其他的变化，但通过一些其他手段可以实现，故B正确.答案B三、机械能与内能转化的方向性及其他过程的方向性例3用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如图1所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象.关于这一现象的正确说法是()图1A.这一实验过程不违反能量守恒定律B.在实验过程中，热水一定降温，冷水一定升温C.在实验过程中，热水的内能全部转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能D.在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，电能则全部转化成冷水
6、的内能解析整个过程中能量守恒且热现象有方向性，A、B正确；在绝热过程中，热水中的内能除转化为电能外，还升高金属丝的温度，内能不能全部转化为电能；电能除转化为冷水的内能外，还升高金属丝的温度，电能不能全部转化为冷水的内能，C、D错误.答案AB宏观过程的方向性1.(热传递的方向性)关于热传递的方向性，下列说法正确的是()A.热量能自发地由高温物体传给低温物体B.热量能自发地由低温物体传给高温物体C.在一定条件下，热量也可以从低温物体传给高温物体D.热量不可能从低温物体传给高温物体答案AC解析在有外力做功的情况下，热量可以从低温物体传给高温物体，但热量只能自发地从高温物体传给低温物体.2.(扩散现象
7、的方向性)用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分，A中盛有一定质量的理想气体，B为真空(如图2甲所示).现把隔板抽去，A中的气体自动充满整个容器(如图乙所示)，这个过程称为气体的自由膨胀，下列说法正确的是()图2A.自由膨胀过程中，气体分子只做定向运动B.自由膨胀前后，气体的压强不变C.自由膨胀前后，气体的温度不变D.容器中的气体在足够长的时间内，能全部自动回到A部分答案C解析抽去隔板后，气体分子做无规则热运动，故A错；因容器绝热故Q0.又因气体自由膨胀故W0，由热力学第一定律UWQ可知U0，则气体温度不变，C正确；由pV常量可知p减小，故B错；由扩散现象的方向性知，气体在足够长的时间内不会自动回
8、到A部分，故D错.3.(机械能与内能转化的方向性)我们绝不会看到一个放在水平地面上的物体，靠降低温度就可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来.其原因是()A.违反了能量守恒定律B.在任何条件下内能不可能转化成机械能，只有机械能转化成内能C.机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D.以上说法均不正确答案C解析内能可以向机械能转化，但必须通过做功来实现.4.(机械能与内能转化的方向性)下列过程中，可能实现的是()A.将海水温度自动下降时释放的内能全部转变为机械能B.利用海洋不同深度的海水温度不同来制造一种机器，把海水的内能变为机械能C.在粗糙水平面上运动的物体，它的动
9、能转化为内能，使物体温度升高D.静止在光滑水平面上的物体，温度降低时释放的内能可以转化为物体的动能，使物体运动起来答案BC题组一热传递与扩散现象的方向性1.关于热传递的说法正确的是()A.热传递具有方向性B.由于热传递具有方向性，所以热传递是矢量C.虽然热传递具有方向性，但是热传递是标量D.热传递是一种物理现象，并不是一个物理量答案AD解析热传递具有方向性，伴随热量的转移.2.以下说法正确的是()A.热量不仅可以从高温物体传到低温物体，也可自发地从低温物体传到高温物体B.空调等设备就是利用了热传递的方向性C.无论采用什么方法，都不可能把热量从低温物体传递给高温物体D.热量能自发地传递的条件是必
10、须存在温度差答案D解析热传递具有方向性，热量可以自发地由高温物体传到低温物体，也可以从低温物体传到高温物体，但不能自发地进行，故A错；空调等设备可以将热量由低温物体传到高温物体，但消耗了电能，故B、C错.3.关于热学现象和热学规律，下列说法中正确的是()A.将地球上所有海水的温度降低0.2 ，以放出大量的内能供人类使用B.布朗运动是液体分子的运动，它说明液体分子永不停息的做无规则运动C.打开一高压密闭容器，气体自发溢出后又自发回去，恢复原状D.热传递具有方向性答案D解析自然界一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，A、C错误；布朗运动不是液体分子的运动，而是固体颗粒的运动，B错误.4.如图1所
11、示，两个相通的容器P、Q间装有阀门K，P中充满气体，Q内为真空，整个系统与外界没有热交换.打开阀门K后，P中的气体进入Q中，最终达到平衡，则()图1A.气体体积膨胀，内能增加B.气体分子势能减少，内能增加C.气体分子势能增加，压强可能不变D.Q中气体不可能自发地全部退回到P中答案D解析自然界涉及热现象的宏观过程都具有方向性，D项正确；容器内气体自由膨胀，气体与外界之间不做功也没有热交换，故气体的内能不变，A项错误；气体分子间作用力很弱，气体体积变化时，气体分子势能可认为不变，B、C项错误.5.图2为电冰箱的工作原理示意图.压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环.在蒸发器中制冷剂汽化
12、，吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外.下列说法正确的是()图2A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C.电冰箱的工作原理不违背热力学第一定律D.电冰箱的工作原理违反热力学第一定律答案BC解析热力学第一定律适用于所有的热学过程，选项C正确，D错误；热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，要想使热量从低温物体传递到高温物体必须借助于其他系统做功，选项A错误，B正确.题组二机械能与内能转化的方向性及其他过程的方向性6.下列说法中正确的是()A.物体的内能就是组成物体的所有分子热运动动能的总和B.只要对内燃机
13、不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能C.做功和热传递在改变内能的方式上是不同的D.满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行答案C解析物体的内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和，所以A选项错误；将内能全部转化为机械能而不引起其他变化是不可能的，B选项错误；与热现象有关的宏观过程是有方向性的，D选项错误；做功和热传递是改变内能的两种方式，C选项正确.7.关于热机的效率，下列说法正确的是()A.有可能达到80%B.有可能达到100%C.不可能达到100%D.一定能达到100%答案AC题组三综合应用8.下列关于热现象的说法，正确的是()A.外界对物体做功，物体的内能一定增加B.气体的温
14、度升高，气体的压强一定增大C.任何条件下，热量都不会由低温物体传递到高温物体D.任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能答案D解析由UWQ知，当外界对物体做功时，由于Q未知，物体的内能不一定增加，所以A错；只说明温度T升高时，气体压强不一定增大，故B错；在有外部因素做功时(如电冰箱)，热量可以由低温物体传递到高温物体，故C错；由机械能与内能转化的方向性可判定D正确.9.下列所述过程是可逆的，还是不可逆的？(1)汽缸与活塞组合中装有气体，当活塞上没有外加压力，活塞与汽缸间没有摩擦，使气体自由膨胀时.(2)上述装置，当活塞上没有外加压力，活塞与汽缸间摩擦很大，使气体缓慢地膨胀时.(3)在一绝热容器内，不同温度的氦气进行混合.(4)在一绝热容器内盛有液体，不停地搅动它，使它的温度升高.(5)一导热的容器内盛有液体，容器放在一恒温的大水池内，不停地搅动液体，可保持温度不变.(6)在一绝热容器内，不同温度的液体进行混合.答案见解析解析(1)发生自由膨胀，则是不可逆过程.(2)有摩擦发生，也是不可逆过程.(3)有一定温度差的热传递是不可逆过程.(4)这是由功变为热，是不可逆过程.(5)此过程中既有“功变热”又有“热传递”，是不可逆过程.(6)液体的扩散是不可逆过程.