大学热力学第二定律教学设计

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新课标人教版1-2选修一2.4《热力学第二定律》优秀教案1(重点资料).doc

新课标人教版1-2选修一2.4《热力学第二定律》优秀教案1(重点资料).doc

热力学第二定律1.了解热传导过程的方向性2.了解什么是第二类永动机,为什么第二类永动机不可能制成.3.了解热力学第二定律的两种不同的表述,以及这两种表述的物理实质.4.了解什么是能量耗散.1.热传导的方向性:热量会自发地从高温物体传给低温物体,但不会自发地从低温物体传给高温物体.这说明:热传导的过程是有方向性的.这个过程可以向一个方向自发地进行,但是向相反的方向不会自发进行.要实现相反方向的过程,必须借助外界帮助,因而产生起它影响或引起其他变化.2.第二类永动机:只从单一吸取热量,使之全部用来做功,而不引起其他变化的热机.第二类永动机不可能制成,这说明:机械能和内能的转化过程具有方向性,机械能可以全部转化成内能,内能却不能全部转化成机械能,而不引起其他变化.3.热力学第二定律(1)两种表述表述一(按照热传导的方向性来表述):不可能使热量由低温物体传到高温物体,而不引起其他变化。

表述二(按照机械能与内能转化过程的方向性来表述):不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化。

它也可以表述为:课堂笔记学习要求第二类永动机是不可能制成的。

以上两种表述是等价的,即可以从一种表述导出另一种表述.(2)热力学第二定律的实质热力学第二定律揭示了大量分子参与宏观过程的方向性,使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。

4.能量耗散:流散的内能没办法从新收集起来加以应用的现象叫能量耗散.能量耗散从能的转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性.5. 绝对零度不可能达到(热力学第三定律):热力学温度和摄氏温度的关系为热力学第一、第二定律意义的比较:通过摩擦,功可以全部变为热.热力学第二定律却说明这一热量不可能在不引起其他变化的情况下完全变成功.热量可以从高温物体自动传向低温物体,而热力学第二定律却说明热量不能自动从低温物体传向高温物体.热力学第一定律说明在任何过程中能量必须守恒,热力学第二定律却说明并非所有能量守恒过程均能实现.热力学第二定律是反映自然界过程进行的方向和条件的一个规律,它指出自然界中出现的过程是有方向性的,某些方向的过程可以实现,而另一方向的过程则不能实现.在热力学中,它和第一定律相辅相成,缺一不可.[例1]“热量能够从高温物体传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体”这一说法是否正确?为什么?(解析)这一说法是不正确的.热力学第二定律只是说热量不能自发地从低温物体传向高温物体,略去了“自发地”,通过外力做功是可以把热量例题分析问题讨论从低温物体提取到高温物体的,例如电冰箱的致冷就是这一情况.显然这已引起了其他的变化.〖说明〗要正确理解热力学第二定律表述中的“而不引起其他变化”的含义.[例2]第二类永动机不可能制成,是因为…( )A .违背了能量的守恒定律B .热量总是从高温物体传递到低温物体C. 机械能不能全部转化为内能D .内能不能全部转化为机械能,同时不引起其他变化(解析]第二类永动机的设想并不违背能量守恒定律,但却违背了涉及热现象的能量转化过程是有方向性的规律.故选项A 错.在引起其他变化的情况下,热量也可由低温物体非自发地传递到高温物体.选项B 错.机械能可以全部转化为内能,如物体克服摩擦力做功的过程.选项C 错.显然选项D 为正确的表述. 1.试根据热力学第二定律判别:“功可以全部转化为热,但热不能全部转化为功”这一说法是否正确?2.根据热力学第二定律,下列判断正确的是 …( )A .热机中,燃气内能不可能全部变为机械能B .电流的能不可能全部变为内能C .在火力发电机中,燃气的内能不可能全部变为电能同步练习D.在热传导中,热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体3.下列哪些物理过程具有方向性…( )A.热传导过程 B.机械能和内能的转化过程C.气体的扩散过程 D.气体向真空中膨胀的过程4.“水往低处流”是一自发过程,在无外界影响时,它的逆过程可否实现?你由这一自然现象受到什么启示?5.热机是 _______的装置,热机做的功和它从热源吸收热量的比值叫做热机的________.6.下列所述过程是可逆的,还是不可逆的?(1)气缸与活塞组合中装有气体,当活塞上没有外加压力,活塞与气缸间没有摩擦时;(2)上述装置,当活塞上没有外加压力,活塞与气缸摩擦很大,使气体缓慢地膨胀时;(3)在一绝热容器内盛有液体,不停地搅动它,使它温度升高;(4)在一绝热容器内,不同温度的液体进行混合.*************************************。

热力学第二定律 教学设计 说课稿 教案

热力学第二定律 教学设计 说课稿 教案

热力学第二定律教学目标(一)知识与技能1、了解热传递过程的方向性。

2、知道热力学第二定律的两种不同的表述,以及这两种表述的物理实质。

3、知道什么是第二类永动机,为什么第二类永动机不可能制成。

(二)过程与方法1、热力学第二定律的表述方式与其他物理定律的表述方式有一个显著不同,它是用否定语句表述的2、热力学第二定律的表述不只一种,对任何一类宏观自然过程进行方向的说明,都可以作为热力学第二定律的表述,学习本节时注意这一方法。

(三)情感、态度与价值观1、通过学习热力学第二定律,可以使学生明白热机的效率不会达到100 ,我们只能想办法尽量提高热机的效率,但不能渴求达到100 。

2、自然界发生的一切过程中的能量都是守恒的,但不违背能量守恒定律的宏观过程并不是都能发生。

教学重点热力学第二定律两种常见的表述。

教学难点1、热力学第二定律的开尔文表述。

2、自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。

教学方法实验法、讲述法、讨论法教学用具多媒体课件,电冰箱模型,一盆凉水,一个酒精灯和一个铁块,铁钳。

教学过程(一)引入新课我们在初中学过,当物体温度升高时,就要吸收热量;当物体温度降低时,就要放出热量。

而且热量公式Q = cm△t,这里有一个有趣的问题地球上有大量的海水,它的总质量约为1.4×1018 t , 如果这些海水的温度降低0.1o C,将要放出多少焦耳的热量?海水的比热容为C=4.2×103J/( g·℃)。

下面请大家计算一下。

学生计算Q = 4.2×103×1.4×1018×103×0.1 J = 5.8×1023J这相当于1800万个功率为100万千瓦的核电站一年的发电量。

为什么人们不去研究这“新能”呢?原,这样做是不可能的,这涉及物理学的一个基本定律,这就是本节要讨论的热力学第二定律。

(二)新课教学1、热传递的方向性演示实验点燃酒精灯,用钳夹住事先准备好的铁块,在火焰上灼烧一段时间后,问学生现在如果用手摸会出现什么现象?下面把灼热的铁块放入冷水中,过一段时间,拿出铁块现在你们敢用手摸吗?通过这个实验说明什么问题?学生思考,教师给予启发学生回答热量从温度高的物体自发地传给温度低的物体再让学生列举一些这样的例子,例如雪花落在手上就融化,挨着火炉就温暖等等。

热力学第二定律

热力学第二定律

卡诺循环
结论: (1)可逆热机的效率与两热源的温度有关。两个热 源的温差越大,效率越大,热量的利用也就越完全; (2)当Th-Tc=0,效率为零; (3)当Tc=0K,效率达到100%。 (4)如果把可逆的卡诺机倒开,就变为制冷机,此 时环境对体系作功,体系自低温热源吸收热量Q1,而
放给高温热源的热量Q2,这就是制冷机的原理。同样
卡诺循环
任何热机从高温(Th)热源吸热Qh,一部分转化为 功W,另一部分Qc传给低温(Tc)热源.将热机所作的功 与所吸的热之比值称为热机效率,或称为热机转换系 数,用η表示。η 恒小于1。
V2 R(Th - Tc )ln Tc V1 Th - Tc def W 1热机效率η V2 Q2 Th Th RTh ln V1
任意可逆循环的热温熵
证明如下: (1)在如图所示的任意可逆循环的曲线上取很靠近的PQ过程;
(2)通过P、Q点分别作RS和TU两条可逆绝热膨胀线;
(3)在P、Q之间通过O点作等温可逆膨胀线VW,使两个三 角形PVO和OWQ的面积相等; 这样使PQ过程与PVOWQ过程 所作的功相同。
同理,对MN过程作相同处理, 使MXO’YN折线所经过程作的功与 MN过程相同。VWYX就构成了一个 卡诺循环。
即ABCD曲线所围面积为热机所作的功。 由绝热过程:
ThV2γ-1=TcV3γ-1
ThV1γ-1=TcV4γ-1
V2 V3 = V1 V4
V2 V4 V2 V2 W RTh ln RTc ln RTh ln RTc ln V1 V3 V1 V1
V2 R(Th - Tc )ln V1
从卡诺循环得到的结论:
W Qh Qc Th Tc Qh Qh Th

10.4 热力学第二定律 教案

10.4 热力学第二定律 教案

原来有的能量便于利用, 有 的能量不便于利用。
名言警句:_________________________________________________________________________
性,这也是热力学第二定律的实质。 ②热力学第二定律揭示了有大量分子参与 的宏观过程的方向性,对人们认识自然、利用 自然有重要的指导意义。 4、能量耗散 自然界总的能量是守恒的,为什么要节约能源 呢? (1)能量耗散 没办法把流散的内能重新收集起来加以利 用的现象,叫做能量耗散。 (2)能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中 的宏观过程具有方向性。 5、绝对零度不可能达到 (1)绝对温度 ①绝对零度 宇宙中存在着温度的下限:-273.15℃,这个温 度叫做绝对零度,又叫热力学零度。 ②热力学温度:以绝对零度为起点的温度叫做 热力学温度,用 T 表示,单位是开尔文,符号 是 K。 ③热力学温度与摄氏温度的关系:热力学温度 与摄氏温度的每一度大小是相同的,它们的关 系如下:T=t+273.15K Δ T=Δ t (2)热力学第三定律 热力学零度不可能达到,这个结论称做热 力学第三定律。三、小 结 四、作 业 我的反思:
教学案
编号:
编写时间:
(2)热力学第二定律 物理学家分析了大量的自然现象,又总结 了第二类永动机不可能制成的经验,把类似的 具有方向性的现象进行概括,得到了热力学第 二定律。 两种表述是否矛盾? ①两种表述 按热传递的方向性表述:不可能使热量由低温 物体传到高温物体,而不引起其他变化;(克劳 修斯在 1850 年提出) 按机械能与内能转化过程的方向性表述:不可 能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功, 而不引起其他变化。也可以表述为第二类永动 机是不可能制成的。(开尔文于 1851 年提出) ②两种表述是等效两种表述是等价的,可以从 一种表述导出另一种表述,所以它们都称为热 力学第二定律。 热力学第二定律的两种表述是等效的,即 高温热源 T1 由其中的一种表述可推导出另一种表述。我们 Q Q1=Q 用反证法来证明: W W 设克劳修斯的表述不对, 热量 Q 可以通过某种方式由低温热源 T 2 处传递到高 Q - Q2 Q Q 2 温高温热源 T1 处而不产生其他影响。那么,我们就可以在这高温热源 低温热源 T2 T1 和低温 热源 T2 处设计一个热机,令它在一个循环中从高温热源吸取热量 Q1=Q,部分用 来对外做功 W,另一部分 Q2 在低温热源处放出,这样总的结果就是:高温热源没 有发生任何变化,而只是从单一热源处吸收热量 Q-Q2 全部用来做功 W,这是违 反开尔文表述的。 因此,如果克劳修斯的表述不对,开尔文 表述也不对。 (3)热力学第二定律建立的意义 ①热力学第二定律使人们认识到,自然界 中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向

热力学第二定律教学教案

热力学第二定律教学教案

热力学第二定律 的表述和表述方 式
热力学第二定律 的应用和限制
热力学第二定律 的物理意义和重 要性
热力学第二定律 在日常生活和工 业生产中的应用 案例
案例选择:选择具有代表性的热力学第二定律应用案例,如空调、冰箱等。
案例分析:引导学生分析案例中热力学第二定律的应用原理,理解热量传递、熵增等概念。
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理解热力学第二定律在自然界的 普遍适用性。
理解热力学第二定律在科学技术 发展中的作用和意义。
理解热力学第二定律的基本概念和意义 掌握热力学第二定律的表述方式,包括经典表述和熵表述 理解热力学第二定律在自然界和工程实践中的应用 能够运用热力学第二定律分析问题和解决问题
表述:热力学第二定 律有多种表述方式, 如克氏表述、熵增加 原理等,它们从不同 角度揭示了热现象的
本质和规律。
应用:热力学第二定 律在能源利用、制冷 技术、环保等领域有 着广泛的应用,对于 指导人类合理利用能 源和保护环境具有重
要意义。
重要性:热力学第二 定律是热力学的基本 定律之一,对于理解 热现象的本质和规律、 指导人类合理利用能 源和保护环境等方面 都具有重要意义,因 此需要深入理解和掌
注意事项:讲解要准确、生动、 有条理,注意学生的反馈和互动
定义:讨论法是一种以小组为单位,通过讨论、交流、分享等方式进 行知识传递的教学方法。
特点:讨论法能够激发学生的学习兴趣和主动性,培养学生的合作 精神和沟通能力,促进学生对知识的理解和掌握。
实施步骤:确定讨论主题、分组、引导学生展开讨论、总结讨论成果。
应用限制:强调热力学第二定律的局限性,如无法从单一热源获取无限能量等。
讨论与思考:引导学生思考热力学第二定律在现实生活中的应用,培养其分析和解决问题的能 力。

《热力学第二定律》教案

《热力学第二定律》教案

《热力学第二定律》教课设计三维教课目的1、知识与技术(1)认识热力学第二定律的发展简史;(2)认识什么是第二类永动机,为何第二类永动机不能够制成;(3)认识热传导的方向性;(4)认识热力学第二定律的两种表述方法,以及这两种表述的物理本质;(5)认识什么是能量耗散。

2、过程与方法:3、感情、态度与价值观:教课要点:热力学第二定律及所反应出的热现象的宏观过程的方向性。

教课难点:热力学第二定律中所描绘的" 不发生其余变化 " 。

教课方法:多媒体协助教课,剖析议论解说相联合。

教课器械:多媒体演示系统、自制电脑教课软件。

教课过程:第四节热力学第二定律(一)引入新课发问:热力学第必定律的内容是什么?第一类永动机为何没有制成?能量守恒定律是如何表述的?在能量守恒定律中,存在着能量的 " 转移 " 和 " 转变 " ,详细到热力学第二定律,内能和内能之间存在着 " 转移 " 以及内能和机械能之间也存在着 " 转变 " 的过程,引入课题:热力学第二定律。

(二)新课教课1、内能的转移 : 内能转移本质就是热传达。

例 1:冰箱中的冰激凌在停电时的消融过程,指引学生剖析消融的原由。

(热量能够从高温物体传达给低温物体)冰箱里的冰激凌在冰箱正常工作时并无消融。

进一步指引学生思虑热量只好从高温物体传达给低温物体这类说法能否稳当。

假如不稳当应当如何说。

进而得出所谓的热量从高温物体向低温物体传达是一个自觉的过程,热量从低温物体向高温物体转移需要其余的物理过程参加。

(以模拟动画说明内能转移过程的方向性)(1)热力学第二定律克劳修斯表述:不行能使热量从低温物体传达到高温物体而不产生其余变化。

内能转移过程的方向性说明 : 不产生其余变化是指没有其余物理过程参加。

2、内能和机械能之间的转变( 1)第二类永动机瓦特蒸汽机的发明说明人们开始了热机理论的研究,(" 热机 " 就是一种把内能转变成机械能的机械)1824 年,卡诺在《论火的动力》中指出" 凡是有温度差的地方便可以发生动力"1834 年,克拉珀龙把卡诺这一思想几何化为" 卡诺循环 "热机从高温热源汲取热量Q,此中一部分对外做功W,另一部分被开释给低温热源,依据能量守恒定律 Q1 = Q 2 + W η=W/ Q1 = (Q 1- Q 2) /Q 1 =1 - Q 2/ Q 1,能够知道 Q2越少,η越高,于是人们就考虑可否让Q2不存在,这样便可以产生一个η=100%的热机,便可以产生另一种永动机,能够看到这类机械其实不违犯能量守恒定律,这一类永动机叫第二类永动机。

热力学第二定律的教学设计

热力学第二定律的教学设计

热力学第二定律的教学设计热力学是自然科学中的基础学科之一,热力学第二定律是热力学中的重要概念。

为了帮助学生深入理解热力学第二定律,提高他们的学习效果,本文设计了一堂热力学第二定律的教学课程。

I. 引言在引言部分,我们可以提供热力学第二定律的基本概念和背景知识。

可以简要介绍热力学的定义,以及第一定律和第二定律之间的关系。

II. 实验演示在这一部分,我们可以通过实验演示的方式来让学生直观地理解热力学第二定律。

可以使用一个热机模型,如斯特林发动机或卡诺循环机等。

通过演示这些实验,学生可以观察到热能转化的过程,并理解热力学第二定律的应用。

III. 热力学第二定律的表述接下来,我们可以详细介绍热力学第二定律的几种表述方式。

可以分别讲解克劳修斯表述、开尔文表述和普朗克表述。

通过具体的例子和实验,帮助学生理解这些表述方式的含义和应用场景。

IV. 熵的引入在这一部分,我们可以引入熵的概念。

可以从统计学和信息论的角度解释熵的定义,并将其与热力学第二定律进行关联。

可以通过讲解熵的增加原理或熵不减原理等内容,帮助学生更好地理解热力学第二定律的本质。

V. 应用案例在这一部分,我们可以介绍一些热力学第二定律在实际问题中的应用案例。

可以选择一些具体的例子,如汽车发动机、制冷系统等,来说明热力学第二定律的重要性和应用价值。

通过这些案例,激发学生对热力学的兴趣,并加深他们对热力学第二定律的理解和记忆。

VI. 讨论与总结最后,我们可以组织学生进行讨论,并进行总结。

可以提出一些问题,让学生思考并发表自己的看法。

通过交流和互动,帮助学生进一步巩固对热力学第二定律的理解。

在总结部分,可以简要回顾热力学第二定律的主要内容和应用,并强调其在科学研究和工程实践中的重要性。

通过以上的教学设计,我们可以帮助学生更好地理解和掌握热力学第二定律。

同时,结合实验演示和应用案例的方式,可以提高学生的学习兴趣和学习效果。

教师可以根据具体教学条件和学生特点进行适当的调整和完善,以达到最佳的教学效果。

热力学第二定理教案

热力学第二定理教案

热力学第二定理教案介绍本教案旨在介绍热力学第二定理,进一步帮助学生理解该定理的基本原理和应用。

定义热力学第二定理,也称为熵增原理,是热力学中的基本原理之一。

它表明在一个孤立系统中,熵(即无序度)总是趋向增加,而不会减少。

原理解释根据热力学第二定理,熵的增加可以通过以下两个方面来理解:1. 热不可逆性:热量从高温物体传递到低温物体是不可逆的过程。

这意味着在热量传递过程中会有一部分能量被消耗,而不可再生地增加了系统的无序度。

2. 宏观微观联系:热力学是宏观物理学的分支,而微观物理学是描述粒子行为的理论。

熵的增加可以从宏观和微观两个层面来解释。

从宏观层面来看,系统的熵增加表示系统的无序度增加;从微观层面来看,系统的微观状态数增加,而较微观状态数更多的状态具有更高的可能性,因此系统的无序度增加。

应用热力学第二定理在实际应用中具有广泛的意义,例如:- 热机效率:热力学第二定理对于热机效率提供了限制。

在任何热机中,其效率不可能达到100%。

根据卡诺定理,热机效率的上限与工作温度之比有关。

- 热力学过程分析:热力学第二定理可以用来分析各种热力学过程的可行性以及可能的方向。

它可以帮助我们了解能量转换的方式和路径,以及热平衡是否会发生。

- 自发性反应:热力学第二定理也被用来解释自发性反应的发生原因。

自发性反应是指在特定条件下无需外部干预而自发发生的化学反应。

总结热力学第二定理(熵增原理)是热力学中的一个重要定律,它揭示了熵在孤立系统中总是增加的事实。

理解和应用该定理有助于我们深入研究能量转换、热平衡和自发性反应等热力学领域的问题。

大学_热力学第二定律教案

大学_热力学第二定律教案

一、教学目标1. 知识目标:(1)了解热力学第二定律的基本概念;(2)掌握克劳修斯表述和开尔文表述;(3)理解熵的概念及其在热力学中的作用;(4)掌握热力学第二定律在现实生活中的应用。

2. 能力目标:(1)能够运用热力学第二定律解释实际问题;(2)培养逻辑思维和分析问题的能力。

3. 情感目标:(1)激发学生对热力学第二定律的兴趣;(2)培养学生的科学精神和创新意识。

二、教学重点1. 热力学第二定律的基本概念;2. 克劳修斯表述和开尔文表述;3. 熵的概念及其在热力学中的作用;4. 热力学第二定律在现实生活中的应用。

三、教学难点1. 熵的概念及其在热力学中的作用;2. 热力学第二定律在现实生活中的应用。

四、教学过程(一)导入1. 引入热力学基本概念,如能量守恒定律;2. 提出问题:如何描述热力学过程的不可逆性?(二)新课讲解1. 热力学第二定律的基本概念:(1)孤立系统自发地朝向热力学平衡方向演化;(2)第二类永动机永不可能实现。

2. 克劳修斯表述和开尔文表述:(1)克劳修斯表述:不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响;(2)开尔文表述:不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响。

3. 熵的概念及其在热力学中的作用:(1)熵是系统微观粒子无序程度的量度;(2)熵增定律:在自然过程中,一个孤立系统的总混乱度(即熵)不会减小。

4. 热力学第二定律在现实生活中的应用:(1)热机效率;(2)能源利用;(3)生态学等领域。

(三)课堂练习1. 分析一个实际生活中的热力学现象,运用热力学第二定律进行解释;2. 讨论热力学第二定律在实际应用中的重要性。

(四)总结与作业1. 总结本节课所学内容;2. 布置作业:阅读相关资料,了解热力学第二定律在某一领域的应用,撰写一篇短文。

五、教学反思1. 本节课通过讲解热力学第二定律的基本概念、克劳修斯表述和开尔文表述、熵的概念及其在热力学中的作用等内容,使学生掌握了热力学第二定律的基本知识;2. 在课堂练习环节,引导学生运用所学知识分析实际问题,培养学生的实际应用能力;3. 通过本节课的学习,激发学生对热力学第二定律的兴趣,培养学生的科学精神和创新意识。

第4节 热力学第二定律 教学设计

第4节 热力学第二定律 教学设计

第4节热力学第二定律[学习目标]1.知道传热、扩散现象、机械能与内能的转化等都具有方向性。

具有方向性的过程是不可逆的。

2.理解热力学第二定律的两种表述。

3.学会用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移及方向性问题。

知识点1热力学第二定律1.热传导的方向性(1)热量可以自发地由高温物体传到低温物体。

(2)热量不能自发地由低温物体传到高温物体。

(3)热传导过程是有方向性的。

2.热力学第二定律的克劳修斯表述热量不能自发地从低温物体传到高温物体。

即热传导的过程具有方向性。

3.热力学第二定律的开尔文表述不可能从单一热库吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响。

(该表述阐述了机械能与内能转化的方向性)[判一判]1.(1)热量不能由低温物体传给高温物体。

()(2)科技发达后,热机的效率可以达到100%。

()(3)机械能可以全部转化为内能,而内能不能自发地全部转化为机械能。

()提示:(1)×(2)×(3)√知识点2能源是有限的1.能量耗散能量在数量上虽然守恒,但其转移和转化却具有方向性。

在各种各样的活动中,其他形式的能最终都转化成内能流散到周围环境中,再也不能自动聚集起来驱动机械做功了,这种转化过程叫作能量耗散。

2.品质降低能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式叫品质降低。

能量在利用过程中,总是由高品质的能量最终转化为低品质的能量。

能源的使用过程中虽然能的总量保持守恒,但能量的品质下降了。

[判一判]2.(1)能量耗散不遵循能量守恒定律。

()(2)能量耗散会导致能量品质的降低。

()(3)为了可持续发展,必须节约能源。

()提示:(1)×(2)√(3)√1.(对热力学第二定律的理解)关于热力学定律,下列说法中正确的是() A.在一定条件下物体的温度可以降到绝对零度B.第二类永动机和第一类永动机一样,都违背了能量守恒定律C.热机的效率可以达到100%D.在热传递中,热量不可能自发地从低温物体传给高温物体解析:选D。

热力学第二定律的备课教案

热力学第二定律的备课教案

热力学第二定律的备课教案一、引言热力学第二定律是热力学中最重要的定律之一,它揭示了自然界中热流的方向,以及热量如何转化为有用的能量。

本备课教案将深入探讨热力学第二定律的概念、背后的原理以及实际应用。

通过本节课的学习,学生将能够全面理解热力学第二定律,并能够运用所学知识解决相关问题。

二、核心概念1. 热力学第二定律的定义热力学第二定律表明,自发发生的热流只能从高温物体传向低温物体,而不会相反。

这意味着在孤立的系统中,热量不会自动从冷物体传到热物体,除非外界做功。

2. 熵的增加与熵的理解熵是一个用来描述系统混乱程度的物理量,也可以理解为热力学系统的无序程度。

根据热力学第二定律,孤立系统的熵总是增加的,直到达到最大值,达到熵最大值的状态为热死状态。

熵的增加体现了热流不可能自动从冷物体传到热物体的事实。

三、原理解析1. 卡诺热机的工作原理卡诺热机是热力学第二定律的一个重要应用实例,它由两个等温过程和两个绝热过程组成。

卡诺热机的工作原理是基于热量从高温热源到低温热源的自发传递,通过循环过程将热量转化为有用的功。

2. 热力学温标的定义与实践热力学温标是基于热力学第二定律的概念,将绝对零度作为温标的零点。

根据热力学第二定律,温度可以作为确定热流方向的一个参考。

热力学温标在实践中广泛应用,例如摄氏度和开尔文温标。

3. 热力学第二定律的推论:熵增原理热力学第二定律的一个重要推论是熵增原理,也被称为熵不减原理。

熵增原理表明在孤立系统中,熵的增加是系统自发发生的,不会自动降低。

这一原理在实际中有着广泛的应用,例如解释自然界中的不可逆过程。

四、实际应用1. 热力学第二定律在工程中的应用热力学第二定律在工程领域中具有广泛的应用,如汽车发动机、电力工厂和制冷设备等。

通过热力学第二定律,工程师可以根据系统的性质和工作要求来设计高效的能量转换装置。

2. 热力学第二定律在环境保护中的意义热力学第二定律对环境保护具有重要意义。

通过深入理解熵增原理,我们可以意识到资源的有限性以及废弃物对环境的影响。

高效课堂的热力学第二定律教案

高效课堂的热力学第二定律教案

高效课堂的热力学第二定律教案第一节:热力学第二定律的概念和背景热力学第二定律是热力学领域中的重要定律之一,它描述了热量传递的方向和不可逆性。

该定律的发现和研究对于我们理解自然界的能量转化和热力学过程具有重要意义。

热力学第二定律的背景可以追溯到19世纪初,当时以开尔文和卡诺为代表的科学家们对热力学的基本原理进行了深入研究。

他们通过实验和理论推导发现,自然界存在着一个普遍的现象,即热量只能从高温物体自发地流向低温物体,而不能反过来。

某种意义上说,自然界具有一个明确的时间方向,热量的流动是不可逆的。

第二节:热力学第二定律的表述和数学解释热力学第二定律有多种表述方式,其中最常见的是克劳修斯表述和普朗克表述。

克劳修斯表述:热不可能自发地从低温物体传递到高温物体,除非有外界做功。

普朗克表述:不存在一个可以将热能完全转化为其他形式的设备。

这两种表述都强调了热力学第二定律的核心思想,即热量传递的方向性和热能转化的不可逆性。

从数学角度来解释热力学第二定律,我们可以引入熵的概念。

熵是描述系统无序程度的物理量,它与能量的转化和热力学过程的可逆性密切相关。

根据热力学第二定律,一个孤立系统的熵总是趋向于增加,而不能减少。

这意味着热能转化总是 beg更向变得更加分散和无序的状态。

第三节:高效课堂中的应用和案例分析热力学第二定律在高效课堂中有着广泛的应用价值。

通过深入理解和应用这一定律,我们可以提供更加高效和有效的教学方式和方法。

案例一:能量转化和传递的可视化实验在课堂上进行能量转化和传递的可视化实验,例如使用热敏涂层纸或热成像仪器来展示热量在物体之间的传递过程。

通过这样的实验,学生可以直观地观察到热量在不同温度物体之间的流动方向,加深对热力学第二定律的理解。

案例二:热力学第二定律的应用案例分析通过引入一些实际应用案例,如汽车发动机、热泵等,分析其中涉及的能量转化和热力学第二定律的原理和限制。

让学生通过案例分析的方式,将热力学定律与实际问题相结合,增强他们的应用能力和解决问题的能力。

热力学第二定律学案 鲁科版(优秀教案)

热力学第二定律学案 鲁科版(优秀教案)

热力学第二定律学案(鲁科版选修)学习目的、了解某些热学过程的方向性、了解什么是第二类永动机,为什么第二类永动机不可能制成、了解热力学第二定律的两种表述,理解热力学第二定律的物理实质、知道什么是能量耗散学习重点、热力学第二定律的实质,定律的两种不同表述、知道什么是第二类永动机,以及它不能制成的原因学习难点热力学第二定律的物理实质要点梳理.一切与热现象有关的宏观自然过程都是的,即宏观自然过程具有性。

在物理学中,反映宏观自然过程的的定律就是热力学第二定律。

.德国物理学家克劳修斯在年提出:,这就是热力学第二定律的克劳修斯表述,这种表述阐述的是传热的。

.开尔文与年提出了热力学第二定律德的另一种表述,即开尔文表述:。

开尔文表述阐述了的方向性,即通过做功,机械能可以转化为内能,而内能无法转化为机械能。

.热力学第二定律的上述两种表述是的,可以从一种表述推到出另一种表述,对任何一类宏观自然过程进行的说明,都可以作为热力学第二定律的表述。

.热力学第二定律的每种表述都揭示了大量分子参与宏观过程的性,使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有性。

.不可逆方向方向性.热量不能自发地从低温物体传到高温物体方向性.不可能从单一热库吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响机械能和内能转化全部全部用来做功.等价方向.不可逆方向例1.翻开人类的物理学史:你会发现无数的科学家带着“能量守恒定律”的梦想去追寻人类的“永动机”,但残酷的物理规律泯灭了无数的希望,成功源于追求,追求是人类认知的动力,人类便有了“空调、冰箱”等热学定律运用的文明,以下认知正确的是().物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功.不可能使热量从低温物体传递到高温物体.有大量分子参与的宏观过程具有方向性.第二类永动机违反了能量守恒定律,因此不可能制成答案解析:热力学第二定律的开尔文表述为:不可能从单一热库吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响。

也就是说,在产生某种影响的情况下,物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功,故选项正确;热力学第二定律的克劳修斯表述为: 热量不能自发地从低温物体传到高温物体,但在一定条件下,是可能使热量从低温物体传递到高温物体的,如电冰箱工作时就是把热量从箱内低温环境传到箱外高温环境,故选项错误;热力学第二定律就是反映宏观自然过程的方向性的定律,故选项正确;第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律,故选项错误。

《热力学第二定律》教学设计[范文大全]

《热力学第二定律》教学设计[范文大全]

《热力学第二定律》教学设计[范文大全]第一篇:《热力学第二定律》教学设计《热力学第二定律》教学设计【教学目标】一、知识和技能1、能判断涉及热现象的宏观过程是具有方向性的;2、知道并理解热力学第二定律的两种经典表述;3、形成关于宏观热现象都具有不可逆性的概念;4、认识到热力学第一定律与热力学第二定律具有同样重要的意义。

二、过程和方法分析各种热学现象的过程,归纳出现象背后的普遍规律──热力学第二定律。

三、情感、态度和价值观1、体会科学发现的曲折性和必然性;2、体会热力学第二定律对于人类实践的指导意义。

【教学重点和难点】重点:热力学第二定律内容的理解。

难点:热力学第二定律的两种表述的理解。

【设计思路与教学流程】设计思路:本节内容的课程标准是:“通过自然界中宏观过程的方向性,了解热力学第二定律。

”热力学第二定律是紧跟在热力学第一定律之后的一节内容。

学生早在初中就知道了能量的转化与守恒定律,在学完了热力学第一定律之后,对于能量守恒的认识就更深刻了。

因此在此基础上提出“利用海水降温释放的热量作为新能源”这一设想,让学生思考、讨论而引入新课。

然后再列举一些自发的热学现象,归纳出其中共同的特征:过程的不可逆性。

然后就其中的热传导与功热转化两个过程具体分析,归纳出热力学第二定律的两种经典表述:克劳修斯表述和开尔文表述。

热力学第二定律的实质就是指宏观自发的涉及热现象的过程都是不可逆的,任何一类宏观自发的热学过程都可以作为热力学第二定律的表述。

本节课的难点在于如何理解热力学第二定律的两种表述,特别是开尔文表述。

教学中尽可能多地让学生分析实例,再借助于一些多媒体素材(我利用了一些视频及热机、内燃机两个flash动画),从正、反两方面帮助学生形成对热学现象中的过程认识:热量可以自发地从高温物体传到低温物体;功可以全部转化为热;热量可以从低温物体传到高温物体(但要有条件);热可以转化为功(但不完全)。

最终认识到热力学第二定律是与热力学第一定律并重的一条客观规律。

热力学第二定律教案设计

热力学第二定律教案设计

热力学第二定律教案设计
热力学第二定律教案设计
教学目标
(1)知道宏观热学过程的方向性
(2)知道热力学第二定律
(3)知道第二类永动机是不可能的
(4)知道能量耗散
教材分析
分析一:本节内容首先由热现象的方向性,说明第二类永动机是不可能的,并在此基础上提出热力学第二定律.
分析二:自然界中的能量是守恒的,但有些能量便于利用,而有些能量不便于利用,我们没办法将流失的`内能重新收集起来加以利用,能量转化的方向性造成能源不可能“用之不完,取之不尽”.教法建议
建议:本节内容要求不高,只要求学生对热力学第二定律有所了解,因此可采取学生自学,教师对难点简单引导的教学方法.教学设计方案
教学重点:知道热传导的方向性以及热力学第二定律
教学难点:热力学第二定律
学生先自学,教师再难点简单引导、讲解.
探究活动
题目:热力学第二定律的发现过程
组织:个人
方案:科技小论文
评价:论文的科普性。

热学热力学第二定律的教学设计方案

热学热力学第二定律的教学设计方案
热功当量的应用
在热力学、工程热力学等领域有广泛应用,如热机效率计算、制 冷技术等。
其他相关实验介绍
卡诺循环实验
通过模拟理想热机的循环过程,验证热力学第二 定律关于热机效率的结论。
热辐射实验
通过测量物体在不同温度下的热辐射强度和波长 分布,研究热辐射的基本规律。
ABCD
热传导实验
通过测量不同材料在不同温度下的热传导系数, 研究热量传递的规律。
鼓励学生提出问题和意见,组织学生进行 小组讨论和全班交流,激发学生的学习兴 趣和主动性。
02
热学热力学第二定律的基本概念
热力学系统的定义
热力学系统是指某一特定范围 内的研究对象,它与周围环境 相互作用,但研究时仅关注系 统内部的变化。
系统的边界可以是真实的或假 想的,用于区分系统与外界。
热力学系统可以是开放的、封 闭的或孤立的,这取决于系统 与外界交换物质和能量的方式 。
信息熵与热力学熵的应用
介绍信息熵和热力学熵在各自领域中的应用,以及二者结合在跨学 科研究中的应用前景。
量子热力学简介
量子热力学的定义与背景
量子热力学的基本原理
量子热力学的研究方法
量子热力学的前沿问题
介绍量子热力学的概念、研究 对象以及在实际应用中的重要 性。
阐述量子热力学的基本原理, 如量子力学的基本原理、量子 统计力学的基本原理等。
公式意义
玻尔兹曼熵公式揭示了熵与微观状 态数之间的定量关系,为热力学第 二定律提供了微观解释的基础。
熵增加原理
根据玻尔兹曼熵公式,当系统从一 个宏观状态演变到另一个宏观状态 时,其熵值总是增加的,即系统的 无序程度增加。
热力学第二定律的微观本质
01
热力学第二定律的表述

热力学第二定律+示范教案

热力学第二定律+示范教案

4 热力学第二定律教学目标1.通过对自然界中与热现象有关的宏观过程方向性的实例分析,了解归纳热力学第二定律的过程和方法。

2.能用热力学第二定律解释常见的不可逆过程,即自然界中的能量转化、转移以及方向性问题。

3.了解能量与能源的区别以及能源是有限的。

教学重难点教学重点热力学第二定律的两种不同表述,以及两种表述的物理实质。

教学难点热力学第二定律的两种不同表述,以及两种表述的物理实质。

教学用具多媒体课件相关资源【教学图片】扩散、【教学图片】电冰箱实例、【教学图片】热机工作时的能流分配、【教学图片】热机能流图教学过程新课引入教师讲述并设问:一滴红色颜料滴进一杯清水中扩散,整杯水将均匀地变红。

从系统的角度来看,扩散之前是一种状态,扩散后是另一种状态。

那么,水中扩散后的颜料能否自发地重新聚集在一起,而其余部分又变成清水?教师讲述:显然是不可能的,说明扩散现象具有方向性。

新课讲授一、热力学第二定律教师讲述:这个实验告诉我们,虽然在自然界发生的一切过程中能量都是守恒的,一个导致能量创生或能量消失的过程是不可能出现的。

然而,并不是所有符合能量守恒定律的宏观过程都能自发地进行。

教师设问:两个温度不同的物体互相接触时,将会出现什么现象?学生回答。

教师依据学生回答讲述:两个温度不同的物体互相接触时,热量将从高温物体传给低温物体,使高温物体温度降低,低温物体温度升高。

这个过程中热量是自发地从高温物体传给低温物体的,我们所说的“自发地”指的是没有任何的外界影响或者帮助。

教师设问:那么,同学们见过热量从低温物体传给高温物体的实例吗?教师讲述:同学们可能想到了电冰箱能够把热量从低温物体传给高温物体。

但是同学们想过没有,如果拔掉电源,电冰箱还会把其内部的热量传给外界的空气吗?教师展示图片并讲述:对于电冰箱来说,热量的确从低温物体——冰箱内的食品,传到了高温物体一一冰箱外的空气。

但是这不是自发的过程,这个过程必须有第三者的介入:必须开动冰箱的压缩机。

3.热力学第二定律-教科版选修1-2教案

3.热力学第二定律-教科版选修1-2教案

3. 热力学第二定律-教科版选修1-2教案知识概述热力学第二定律是热力学中的重要定律之一,指出了一个孤立系统的热量无法自行从低温物体流向高温物体,因此自然界存在着一种不可逆的趋势,即热量总是从高温物体流向低温物体。

热力学第二定律的提出对于工程学、物理学和化学等领域的发展都具有重要影响。

教学目标通过本节课的学习,学生应该能够:1.理解热力学第二定律的内容,知道它的意义和作用;2.能够明白隔热壳、热机、制冷机等说明了热量从高温物体流向低温物体的实验和现象;3.掌握熵的概念,能够应用熵的计算公式解决实际问题。

教学内容及课时安排热力学第二定律的内容及意义(1课时)教学内容:1.热力学第二定律的内容概述;2.热力学第二定律的意义和作用。

课时安排:1.讲解热力学第二定律的内容与意义;2.带学生练习计算题,巩固基本概念。

隔热壳、热机和制冷机(1课时)教学内容:1.隔热壳实验和热机、制冷机的操作原理;2.简单阐述热力学第二定律与现实操作的联系。

课时安排:1.展示隔热壳实验和热机、制冷机的模型;2.讲解热力学第二定律示范。

熵的概念及应用(2课时)教学内容:1.熵的概念和计算公式;2.熵在实际问题中的应用。

课时安排:1.讲解熵的概念和计算公式;2.讲解熵在实际问题中的应用,并带学生练习计算题。

教学方法本节课教学采用讲解、示范、练习相结合的方式。

其中,讲解为主要的教学方式,通过示范让学生更好地理解热力学第二定律和熵的概念,并通过练习来巩固和提高学生的掌握程度。

教学媒体及工具本节课教学媒体主要是PPT,同时还需要准备隔热壳和热机、制冷机模型等实物,方便学生更好的理解和掌握。

教学评价本节课教学评价主要采用考试成绩、课堂表现和作业完成情况来评测学生的学习效果。

同时,还可以采用问答、小组讨论等方式来检查学生对热力学第二定律和熵的掌握情况,让教师根据学生的掌握程度对教学内容进行调整和优化。

(完整word)热力学第二定律教学设计1 人教课标版(实用教案)

(完整word)热力学第二定律教学设计1 人教课标版(实用教案)

《热力学第二定律》教学设计临高中学王帅【教学目标】一、知识和技能、了解涉及热现象的宏观过程是具有方向性的,认识到一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的;、知道热力学第二定律的两种经典表述,明白两种表述的物理实质;、了解什么是第二类永动机,为什么第二类永动机不可以制成;、认识到热力学第一定律与热力学第二定律具有同样重要的意义。

二、过程和方法学会分析身边的物理生活实例,各种热力学过程,从而对比总结归纳出自然现象背后的普遍规律,利用有针对性的实例分析培养学生科学思维能力。

三、情感、态度和价值观、正确看待科学发展的曲折性;、一切与热现象有关的宏观自然过程必须同时遵守热力学第一,第二定律才能发生。

【教学重点和难点】重点:热力学第二定律及所反映出的热现象的宏观过程的“方向性”。

难点:热力学第二定律中所描述的“自发”和“不产生其他影响”。

教学流程:一、引入新课师:上节课我们刚刚学习了热力学第一定律,即内能与其他形式的能量发生转化时的能量守恒定律。

能量守恒定律是自然界最基本,最重要的自然法则,不管是力学的,热学的,化学的,生物学的等等学科都要遵守在这一自然规律中,那么,是否凡是符合能量守恒的自然宏观过程都能发生呢?生:可以发生。

.不可以发生。

....师:请大家看看下列这些情况:(图片视频展示特定的一些方向性问题)小结:涉及热现象的自然宏观过程可以自发地朝某个方向进行,相反的过程,虽不违背能量守恒定律,却不能自发进行。

反映宏观自然过程的方向性的定律就是热二定律。

二、进行新课师:热力学第一定律涉及内能的转移(热传递),内能与机械能的转化问题(做功),我们分别来研究这两类问题的方向性问题:(一)、内能转移的方向性师:内能转移的实质就是热传递.举例:问题:一杯开水放置过久些温度降低了;买回来冰激凌不赶紧吃就融化了,温度升高了,引导学生对比分析两种差异现象的原因。

(热量可以从高温物体传递给低温物体,这里无需人为第三方去影响它就可以“自发"进行)师:分析热传导过程,要发生热传导必须具备什么条件?生:要有温度差.师:那么自发的热传导过程有什么特征?生:总是从高温物体向低温物体传导.师:热量能否从低温物体传导到高温物体?请大家相互讨论一下。

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热力学第二定律【教材分析】本节介绍热力学第二定律,该定律与热力学第一定律是构成热力学知识的理论基础,热力学第一定律对自然过程没有任何限制,只指出在任何热力学过程中能量不会有任何增加或损失,热力学第二定律解决哪些过程可以发生,教学时要注意讲清二者的关系。

对于热力学第二定律,教材先从学生比较熟悉的热传导过程的方向性入手,研究与分子热运动有关的过程的方向性问题,以期引起学生思维的深化,也作为学习热力学第二定律的基础。

教材介绍了热力学第二定律的两种表述:一种是按照热传导过程的方向性表示,另一种是按照机械能与内能转化过程的方向性表述,这两种表述都表明:自然界中一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的,教学时,要注意说明这两种不同表述的内在联系,讲清这两种表述的物理实质。

第二类永动机是指设想中的效率达到100%的热机,由于在自然界中把热转化为功时,不可避免地把一部分热传递给低温的环境,所以第二类永动机不可能制成。

【设计思想】1.从实际问题导入,从简单的实验开始,尽可能引导学生联系自己熟悉的,身边的生活现象的实例,在教学内容上使物理贴近学生生活、联系社会实际,体现《标准》倡导的“从生活走向物理,从物理走向社会”的理念。

2.积极创设情景,开展师生、生生间的对话交流,开展小组合作讨论学习,使教学过程能够确立学生在教学活动中的中心地位,让学生从自己的学习体验和感悟中获得知识,向学生学习活动要效益,体现以学生为中心的原则。

3.热力学第二定律不象以往的实验定律可以推导和验证,是在大量实验事实的基础上总结出来,内容的表述比较抽象和难以理解,教师要引导学生对关键词的作深刻地理解,要引导学生多运用实例来辅助理解。

4.夯实知识基础,灵活运用技能是三维教学目标中第一要素,本节课除了使用教材中“问题与练习”外,还设计了四道练习题,在教学过程中结合学生的学习状况灵活使用,帮助学生更好理解定律。

《课后思考题》有助于学生更深刻地理解定律。

【教学目标】一、知识与技能1.了解热传递过程的方向性。

2.知道热力学第二定律的两种不同的表述,以及这两种表述的物理实质。

3.知道什么是第二类永动机,为什么第二类永动机不可能制成。

二、过程与方法1.热力学第二定律的表述方式与其他物理定律的表述方式有一个显著不同,它是用否定语句表述的。

2.热力学第二定律的表述不只一种,对任何一类宏观自然过程进行方向的说明,都可以作为热力学第二定律的表述,学习本节时注意这一方法。

三、情感、态度与价值观1.通过学习热力学第二定律,可以使学生明白热机的效率不会达到100%,我们只能想办法尽量提高热机的效率,但不能渴求达到100%。

2.自然界发生的一切过程中的能量都是守恒的,但不违背能量守恒定律的宏观过程并都能发生。

【重点、难点分析】:重点:热力学第二定律两种常见的表述。

难点:1.热力学第二定律的开尔文表述。

2.自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。

【课时安排】:1课时【课前准备】:教师:多媒体课件,一盆凉水,准备一个酒精灯和一个铁块,铁钳。

学生:课前预习课文,在家观察自家的电冰箱。

【教学设计】:引入新课:【问题】我们在初中学过,当物体温度升高时,就要吸收热量;当物体温度降低时,就要放出热量。

而且热量公式Q = cm△t,这里有一个有趣的问题:地球上有大量的海水,它的总质量约为1.4×1018 t , 如果这些海水的温度降低0.1o C,将要放出多少焦耳的热量?海水的比热容为C=4.2×103J/(kg·℃)。

下面请大家计算一下。

学生计算:Q = 4.2×103×1.4×1018×103×0.1 J = 5.8×1023J这相当于1800万个功率为100万千瓦的核电站一年的发电量。

为什么人们不去研究这“新能源”呢?原来,这样做是不可能的,这涉及物理学的一个基本定律,这就是本节要讨论的热力学第二定律。

【设计意图】:从实际问题入手,唤起学生对学习的兴趣。

从学生已有的热学知识出发引入新的知识,使过渡自然,减少学生对新知识的唐突性。

【板书】第四节热力学第二定律【板书】一、热传递的方向性教师实验,点燃酒精灯,用钳夹住事先准备好的铁块,在火焰上灼烧一段时间后,问学生现在如果用手摸会出现什么现象?下面把灼热的铁块放入冷水中,过一段时间,拿出铁块现在你们敢用手摸吗?通过这个实验说明什么问题?学生思考,教师给予启发学生答:热量从温度高的物体自发地传给温度低的物体再让学生列举一些这样的例子,例如:雪花落在手上就融化,挨着火炉就温暖等等。

利用课本中“思考与讨论”开展小组讨论并进行对话交流。

教师反问学生:有没有可能发生这样地现象,热量自发地从低温物体传给高温物体,使低温物体的温度越来越低,高温物体的温度越来越高。

这里所说的“自发地”,指的是没有任何外界的影响或帮助。

学生思考讨论一会后,有的同学可能产生疑问:电冰箱内部的温度比外部低,为什么致冷系统还能够不断地把冰箱内的热量传给外界的空气?事前我们让大家观察自家的电冰箱,请同学做简要的回答,教师进行点拨。

然后,展示电冰箱模型给学生简要讲解(多媒体课件)。

这是因为电冰箱消耗了电能,对致冷系统做了功。

一旦切断电源,电冰箱就不能把其内部的热量传给外界的空气了。

相反,外界的热量会自发地传给电冰箱,使其温度逐渐升高。

【学生总结】热传导的方向性:两个温度不同的物体相互接触时,热量会自发地从高温物体传给低温物体。

要实现相反过程,必须借助外界的帮助,因而产生其他影响或引起其他变化。

【板书】结论:热力学第二定律的一种表述:热量不能自发地从低温物体传到高温物体。

这是热力学第二定律的克劳修斯表述。

老师讲解对定律的理解:这里阐述的是热传递的方向性.在这个表述中,“自发”二字指的是:当两个物体接触时,不需要任何第三者的介入、不会对任何第三者产生任何影响,热量就能从一个物体传向另一个物体.当两个温度不同的物体接触时,这个“自发”的方向是从高温物体指向低温物体的。

教师指出:热力学第二定律的克劳修斯表述实质上就是:热传递过程是不可逆的。

【设计意图】:1.联系学生熟悉的,身边的生活现象,使知识的学习贴近学生的生活,使学生感受物理知识就在身边,存在于生活,强化学生的实践意识,使情感成为学习动力。

2.通过师生的对话交流,在互动中实现思维的碰撞,突出学生的学习过程,体现以学生为中心的原则,从自己的学习体验和感悟中获得知识,向学生学习活动要效益。

3.热力学第二定律的克劳修斯表述中的“自发”是定律表述的关键词,教师要引导学生作深刻理解。

【板书】二、热力学第二定律的另一种表述(第二类永动机)前面我们学习了第一类永动机,不能制成的原因是什么?(违背了能量守恒),什么是第二类永动机呢?分组合作学习,思考讨论下列问题:1.热机是一种把什么能转化成什么能的装置?2.热机的效率能否达到100%?3.第二类永动机模型4.机械能和内能转化的方向性然后由各小组代表回答,教师进行思路点拨1.热机是一种把内能转化成机械能的装置2.热机的效率不能达到100%原因分析:以内燃机为例,气缸中的气体得到燃烧时产生的热量为Q1,推动活塞做工W,然后排出废气,同时把热量Q2散发到大气中,由能量守恒定律可知:Q1 = W + Q2我们把热机做的功W和它从热源吸收的热量Q1的比值叫做热机的效率,用η表示η=W / Q1实际上热机不能把得到的全部内能转化为机械能,热机必须有热源和冷凝器,热机工作时,总要向冷凝器散热,不可避免的要由工作物质带走一部分热量Q2,所以有:Q1>W因此,热机的效率不可能达到100%,汽车上的汽油机械效率只有20%~30%,蒸汽轮机的效率比较高,也只能达到60%,即使是理想热机,没有摩擦,也没有漏气等能量损失,它也不可能把吸收的热量百分之百的转化成机械能,总要有一部分散发到冷凝器中。

师生总结:热力学第二定律的另一种表述:【板书】不可能从单一热源吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响。

这是热力学第二定律的开尔文表述(也称第二类永动机)。

教师应该强调定律内容“而不产生其他影响”这个条件,举出“绝热膨胀”的例子加以说明。

第二类永动机并不违反能量守恒定律,人们为了制造出第二类永动机作出了各种努力,但同制造第一类永动机一样,都失败了。

为什么第二类永动机不可能制成呢?因为机械能和内能的转化过程具有方向性。

机械能全部转化成内能,内能却不能全部转化为机械能,同时不引起其他变化。

再举实例,说明有些物理过程具有方向性。

〈学生思考回答,教师引导点拨〉1.气体的扩散现象。

2.书上连通器的小实验(气体向其中膨胀)。

【板书】热力学第二定律的两种表述表述一:不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其他变化(按照热传递的方向性来表述的)表述二:不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化。

也可表述为第二类永动机是不可能制成的。

(机械能与内能转化具有方向性)这两种表述是等价的,可以从一种表述导出另一种表述,所以他们都称为热力学第二定律。

热力学第二定律揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性。

(自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性)。

因此,对任何一类宏观自然过程进行方向的说明,都可以作为热力学第二定律的表述。

如图中,盒子中间有一个挡板,左室为真空,右室有气体。

撤去挡板后右室的气体自发地向左室扩散,而相反的过程不可能自发地进行。

因此,热力学第二定律也可以表述为:气体向真空的自由彭胀是不可逆的。

【注意】:不管如何表述,热力学第二定律的实质在于揭示了:一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。

【本节小结】:回过头分析引入的例子,学生应用热力学第二定律分析,老师点拨总结。

进一步说明第二类永动机不能制成的,违背热力学第二定律。

【设计意图】:1.热力学第二定律的开尔文表述比较抽象和难以理解,需要学生通过合作学习,在讨论和交流中认识规律,再通过教师的点拨指导才能更好的理解和掌握规律。

2. 热力学第二定律是在大量实验事实的基础上总结出来的,教学过程要引导学生多运用实例来辅助理解。

3. 分析引入的例子,学生应用热力学第二定律分析,师生共同小结本节内容,首尾呼应,学以致用。

三、【随堂练习】1、热力学第二定律使人们认识到,自然界中进行的涉及现象的宏观过程都具有性,例如机械能可以转化为内能,但内能全部转化成机械能,而不引起其他变化。

2.热传导的规律为:()A、热量总是从热量较多的物体传递给热量较少的物体B、热量总是从温度较高的物体传递给温度较低的物体C、热量总是从内能较多的物体传递给内能较少的物体D、热量总是从比热容较大的物体传递给比热容较小的物体3.根据热力学第二定律,下列判断正确的是()A.电流的能不可能全部变为内能B.在火力发电机中,燃气的内能不可能全部变为电能C.热机中,燃气内能不可能全部变为机械能D.在热传导中,热量不可能自发地从低温物体传递给高温度物体.4.第二类永动机不可以制成,是因为()A.违背了能量的守恒定律B.热量总是从高温物体传递到低温物体C.机械能不能全部转变为内能D.内能不能全部转化为机械能,同时不引起其他变化四、作业:p73问题与练习:2、3【教学反思】1.从有趣的问题引入,学生利用初中的热学知识能够计算出地球上海水降低0.1 o C时释放出巨大的能量,是否是新能源?在能源紧缺的今天,无疑是一个能引发学生积极思考的问题,学生对此特别感兴趣,学习积极性也有此受到激发,求知欲望强烈,这是一个成功的引入。

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