第1章 热力学的基本规律-教案..
大学物理热力学基础教案
教案大学物理热力学基础一、教学目标1.让学生了解热力学的基本概念、原理和定律，理解热力学系统的性质和变化规律。
2.培养学生运用热力学知识分析和解决实际问题的能力。
3.培养学生的科学思维和创新意识，提高学生的科学素养。
二、教学内容1.热力学第一定律：能量守恒定律在热力学系统中的体现，理解内能、热量和功的概念，掌握热力学第一定律的表达式和运用。
2.热力学第二定律：理解热力学第二定律的两种表述，掌握熵的概念和性质，了解可逆过程和不可逆过程的特点。
3.热力学第三定律：了解热力学第三定律的内容，理解绝对零度的概念。
4.热力学势：掌握内能、焓、自由能和吉布斯自由能的概念和运用，了解热力学势在分析热力学系统变化中的应用。
5.相变和相平衡：理解相变的概念，掌握相平衡条件和相图的分析方法。
6.热力学统计物理基础：了解热力学与统计物理的关系，理解微观态和宏观态的概念，掌握统计物理的基本方法。
三、教学安排1.热力学第一定律：2学时2.热力学第二定律：2学时3.热力学第三定律：1学时4.热力学势：2学时5.相变和相平衡：2学时6.热力学统计物理基础：2学时四、教学方法1.讲授法：讲解热力学的基本概念、原理和定律，阐述热力学系统的性质和变化规律。
2.案例分析法：通过分析实际案例，让学生了解热力学知识在实际问题中的应用。
3.讨论法：针对热力学中的重点和难点问题，组织学生进行课堂讨论，培养学生的科学思维和创新意识。
4.实验法：结合实验课程，让学生亲自动手进行热力学实验，加深对热力学知识的理解和运用。
五、教学评价1.课堂表现：考察学生在课堂上的参与程度、提问和回答问题的积极性。
2.课后作业：布置适量的课后作业，检查学生对课堂知识的掌握程度。
3.期中考试：检验学生对热力学知识的理解和运用能力。
4.期末考试：全面评估学生对热力学知识的掌握程度，以及分析问题和解决问题的能力。
六、教学资源1.教材：《热力学与统计物理》（高等教育出版社）2.参考文献：《大学物理》、《物理学报》等相关期刊和书籍。
大学热力学第一定律教案
教学目标：1. 理解并掌握热力学第一定律的基本原理和表述方式。
2. 掌握内能、热量和功的概念及其相互关系。
3. 熟悉热力学第一定律在工程和实际应用中的重要性。
4. 能够运用热力学第一定律进行能量转换和守恒的计算。
教学重点：1. 热力学第一定律的基本原理。
2. 内能、热量和功的计算方法。
3. 热力学第一定律在工程和实际应用中的案例。
教学难点：1. 状态函数的概念及其与过程变量的区别。
2. 热力学第一定律在不同过程中的应用。
教学准备：1. 教学视频：介绍热力学第一定律的原理和应用。
2. 科学实验：组织学生进行实验，体验能量守恒和转换的过程。
3. 课件与习题：制作简洁明了的课件，提供适量的练习题。
教学过程：一、导入1. 介绍热力学第一定律的基本概念，引导学生思考能量守恒和转换的重要性。
2. 提出问题：如何描述能量在系统内部和系统与环境之间的转换？二、讲解热力学第一定律的基本原理1. 介绍热力学第一定律的表述方式：物体内能的增加等于物体吸收的热量和对物体所作的功的总和。
2. 解释内能、热量和功的概念及其相互关系。
3. 强调能量守恒和转换在热力学过程中的重要性。
三、讲解内能、热量和功的计算方法1. 讲解内能的计算方法，包括理想气体和实际气体的内能计算。
2. 讲解热量的计算方法，包括等温、绝热、等压和等容过程中的热量计算。
3. 讲解功的计算方法，包括体积功和表面功的计算。
四、讲解热力学第一定律在工程和实际应用中的案例1. 介绍热力学第一定律在热机、制冷机和空调系统中的应用。
2. 分析热力学第一定律在化工、能源和环境保护等领域的重要性。
五、实验演示1. 组织学生进行实验，观察和记录能量守恒和转换的过程。
2. 引导学生分析实验结果，加深对热力学第一定律的理解。
六、习题讲解与讨论1. 提供适量的练习题，让学生运用所学知识进行计算。
2. 讨论练习题中的难点和易错点，帮助学生巩固所学知识。
七、总结1. 总结热力学第一定律的基本原理和应用。
热力学定律教案
热力学定律教案引言热力学是物理学中的一个重要分支，研究能量转化和守恒的规律。
热力学定律是热力学研究的基础，对于理解能量转化和热力学过程至关重要。
本教案将介绍热力学的三大定律：热力学第一定律、热力学第二定律和热力学第三定律。
1. 热力学第一定律热力学第一定律，也称能量守恒定律，阐述了能量在一个系统中的守恒原理。
根据热力学第一定律，能量可以从一个形式转化为另一个形式，但总能量在系统封闭的条件下保持恒定。
这一定律可以用以下方程表示：$$\Delta U = Q - W$$其中，$\Delta U$代表系统内能的变化，$Q$代表系统所吸收或放出的热量，$W$代表系统所做的功。
2. 热力学第二定律热力学第二定律探讨了能量转化的方向性和不可逆性。
该定律阐明了热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体，而是自然地从高温物体传递到低温物体。
热力学第二定律可以通过以下两种表述方式来描述：- 卡诺定理：任何热机的效率都不可能达到100%。
- 热力学不等式：$$\Delta S_{\text{总}} = \Delta S_{\text{系统}} + \Delta S_{\text{环境}} \geq 0$$其中，$\Delta S_{\text{总}}$代表系统和环境的总熵变，$\Delta S_{\text{系统}}$代表系统的熵变，$\Delta S_{\text{环境}}$代表环境的熵变。
3. 热力学第三定律热力学第三定律，也称为绝对零度定律，指出在绝对零度下，系统的熵值为零。
绝对零度是温度的最低限度，它是-273.15摄氏度或0开尔文。
热力学第三定律的重要性在于它提供了计算熵变的参考基准。
结论热力学定律是研究能量转化和守恒的基本规律。
热力学第一定律阐述了能量守恒的原理，热力学第二定律介绍了能量传递的方向性和不可逆性，热力学第三定律则指出了系统在绝对零度时的熵值为零。
通过了解和应用这些热力学定律，我们可以更深入地理解和分析热力学过程以及能量转化的规律。
物理化学-第1章 热力学第一定律 (1)
数量无关，不具有加和性，如温度、压力等,数 学上是零次齐函数。
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体系的性质
两个合适的广度性质之比常常为强度性质
强度性质
广度性质 物质的量
广度性质(1) 广度性质(2)
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热力学的研究对象
热力学第一定律(能量守恒)DU , D H, Q ,W
化学热力学 热力学第二定律（方向和限度)DS， DG, DF
热力学第三定律(标准熵)
S
o m
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热力学的方法和局限性
热力学方法
•研究对象是大数量分子的集合体，研究 宏观性质，所得结论具有统计意义。
pV=nRT
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热力学平衡态
当体系的诸性质不随时间而改变，则体系 就处于热力学平衡态，它包括下列几个平衡：
热平衡（thermal equilibrium） 体系各部分温度相等。(绝热壁）
力学平衡（mechanical equilibrium） 体系各部的压力都相等，边界不再移动。
如有刚壁存在，虽双方压力不等，但也能保持 力学平衡。
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热力学平衡态
当体系的诸性质不随时间而改变，则体系 就处于热力学平衡态，它包括下列几个平衡：
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体系分类
（3）隔离体系（isolated system） 体系与环境之间既无物质交换，又无能量交换，故
又称为孤立体系。绝对的孤立体系不存在，有时把封闭 体系和体系影响所及的环境一起作为孤立体系来考虑。
第1章 热力学的基本规律-教案
热力学与统计物理课程教案导言一、热力学与统计物理的研究任务、方法与特点1、研究任务：研究热运动的规律，研究与热运动有关的物性及宏观物质系统的演化。
2、研究方法：（1）、热力学方法（2）、统计物理学方法3、特点：（1）热力学是热运动的宏观理论，它以几个基本规律为基础，应用数学方法，通过逻辑演绎可以得出物质各种宏观性质之间的关系、宏观过程进行的方向和限度等结论。
优点：具有高度的可靠性和普遍性。
局限性：根据热力学理论不可能导出具体物质的特性。
此外，热力学理论不考虑物质的微观结构，把物质看成连续体，用连续函数表达物质的性质，因此不能解释涨落现象。
（2）统计物理是热运动的微观理论，从宏观物质系统是由大量微观粒子所构成这一事实出发，认为物质的宏观性质是大量微观粒子性质的集体表现，宏观物理量是微观物理量的统计平均值。
优点：能深入到热运动的本质，可以解释涨落现象。
在对物质的微观结构作出假设之后，应用统计物理学理论还可以求得具体物质的特性。
局限性：由于对物质的微观结构所作的往往只是简化的模型假设，所得的理论结果也就往往是近似的。
二、热力学与统计物理学的演变（1）热力学1824年，卡诺：卡诺定理19世纪40年代，迈耶、焦耳、亥母赫兹：热力学第一定律，即能量转换与守恒定律19世纪50年代，开尔文、克劳修斯：热力学第二定律，即熵增加原理20世纪初，能斯特：热力学第三定律，即绝对零度不能达到原理（2）吉布斯：系综理论（3）非平衡态热力学第一章热力学的基本规律1.1 热力学系统的平衡状态及其描述一、热力学系统及其分类1、热力学系统：由大量微观粒子组成的宏观物质系统。
2、系统分类(1) 根据系统与外界相互作用的情况，可作以下区分：孤立系：与其它物体没有任何相互作用的系统。
闭系：与外界有能量交换，但没有物质交换的系统。
开系：与外界既有能量交换，又有物质交换的系统。
(2) 单相系与复相系单相系：系统中各部分的性质完全一样。
复相系：系统可分成若干均匀的部分。
第1章 热力学的基本规律
结论具有高度的可靠性和普 遍性。 不能导出具体物质的具体特 性；也不能解释物质宏观性 质的涨落现象等。
第一章 热力学的基本规律
本章主要介绍热力学的基本规律以及常见的基本
热力学函数。
绝大多数内容在普通物理的《热学》课程中已
经较详细学习过，本章只作一个复习归纳。
§1.1 热平衡定律和温度
一. 热平衡定律 温度
固体和液体： 顺磁性固体：
V (T , p) V0 (T0 ,0) 1 (T T0 ) T p
C m H （居里定律） T
二. 自由能
1. 自由能定义式 2. 最大功定理
初态 A 等温过程 终态B
F = U – TS
则由熵增加原理、热力学第一定律可得：
Q SB S A T
UB U A W Q
dU dW dQ
二. 功的计算
1. 简单系统
W
VB VA
p dV
2. 液体表面
dW f dx 2 l dx dA
3. 电介质
0 2 dW V d 2 V dP
0 —真空介电常数
P —电极化强度
1 V T V p T
等温压缩系数
2. 几种常见的物态方程
理想气体： 实际气体： 范德瓦耳斯(Van der Waals)方程 pV = nRT
an2 p V2 V nb nRT
昂尼斯(Onnes)方程
2 nRT n n p 1 B(T ) C (T ) V V V
—电场强度
激发电 场的功 使电介质 极化的功
4. 磁介质
高中化学第一章复习教案：了解热力学基本概念和状态函数
高中化学第一章复习教案：了解热力学基本概念和状态函数。
一、热力学基本概念1.热力学系统：指以特定程度的控制，封闭的宏观物体或物质。
2.热力学第一定律：能量守恒定律。
能量不可能自行从低温物体传输到高温物体，而需要外部能量输入才能实现。
3.热力学第二定律：熵增定律。
所有封闭系统都会趋向于处于一种更加无序的状态。
4.热力学第三定律：绝对温标定律。
所有物体的熵都趋向于在绝对零度时为零。
二、状态函数状态函数是一个描述系统状态的函数，其值只取决于系统状态，而不取决于系统的过程。
1.热容：单位质量的物质在温度变化时吸收或放出的热量和温度变化之间的比值，称为该物质的热容。
常用符号为C。
2.摩尔热容：单位摩尔的物质在温度变化时吸收或放出的热量和温度变化之间的比值，称为该物质的摩尔热容。
常用符号为Cm。
3.焓：定义为系统在压力不变的情况下吸收或放出的能量，常用符号为H。
4.焓变：两个状态函数之间的差值。
5.熵：描述系统的有序程度与混乱程度，单位为焦耳/摄氏度，常用符号为S。
6.自由能：系统可做的气功或其他功与系统的温度和熵的乘积之和，常用符号为G。
三、热力学基本公式1.内能公式：ΔU=Q+W，Q为吸放热量，W为功。
2.焓公式：ΔH=Qp，在压力不变的情况下，焓变等于吸放的热量。
3.无限小热力学第二定律：dS≥0，在封闭系统中，系统的熵始终趋向于增加。
4.热力学第三定律公式：S=0，当物体的温度趋向于绝对零度时，熵趋向于零。
四、应用案例1.热容应用：在制冷空调系统中，需要知道工质的热容，从而确定其制冷性能。
2.摩尔热容应用：对于许多化学反应，需要了解反应热容以确定其热力学特性。
3.焓应用：在实际工程计算中，需要根据焓变和功的关系来计算压力、温度等重要参数。
4.熵应用：计算化学反应的平衡常数时，需要使用由熵相关数学公式得到的结果。
五、总结本教案介绍了热力学的基本概念和状态函数，通过一系列公式和案例的讲解，帮助学生巩固相关知识，为进一步学习和应用热力学知识打下坚实的基础。
《热力学第一定律》教案1
《热力学第一定律》教案1第一篇：《热力学第一定律》教案1《热力学第一定律》一、改变内能的两种方式：做功和热传递1．做功可以改变物体的内能【生活实例】列举锯木头和用砂轮磨刀具，锯条、木头和刀具温度升高，说明克服摩擦力做功，可以使物体的内能增加。
如果外力对物体做功全部用于物体内能改变的情况下，外力做多少功，物体的内能就改变多少。
如果用W表示外界对物体做的功，用ΔE表示物体内能的变化，那么有W=ΔE。
功的单位是焦耳，内能的单位也是焦耳。
【演示】演示压缩空气，硝化棉燃烧。
说明外力压缩空气过程，对气体做功，使气体的内能增加，温度升高到棉花的燃点而使其燃烧。
以上实例说明做功可以改变物体的内能。
2．热传递可以改变物体的内能【生活实例】在炉灶上烧热水，火炉烤热周围物体，这些物体温度升高内能增加。
这些实例说明依靠热传递方式也可以使物体的内能改变。
物体吸收热量，内能增加。
物体放出热量，物体的内能减少。
如果传递给物体的热量用Q表示，物体内能的变化量是ΔE，那么，Q=ΔE。
热量的计算公式有：Q=cmΔt。
热量的单位是焦耳，过去的单位是卡。
所以做功和热传递是改变物体内能的两种方式。
3．做功和热传递对改变物体的内能是等效的。
4．做功和热传递的区别虽然做功和热传递对改变物体的内能是等效的，但是这两种方式的物理过程有本质的区别。
做功使物体内能改变的过程是机械能转化为内能的过程。
而热传递的过程只是物体之间内能的转移，没有能量形式的转化。
例：1．在下列过程中，通过热传递增加物体内能的是[ ] A．火车经过铁轨后铁轨的温度升高B．压缩筒内乙醚，使其燃烧C．铁棒被太阳晒热 D.汽车刹车后，轮胎变热2．物体的内能增加这是因为[ ] A．一定是由于物体吸收了热量B．一定是由于对物体做了功C．可能是由于物体吸收了热量，也可能是由于对物体做了功3．说明下列各题中内能改变的方法：(1)一盆热水放在室内，一会就凉了，______；(2)高温高压的气体，迅速膨胀，对外做功，温度降低，______。
热力学第一定律教案
热力学第一定律教案教案标题：热力学第一定律教案教案目标：1. 了解热力学第一定律的基本概念和原理；2. 能够应用热力学第一定律解决与能量转化和守恒相关的问题；3. 培养学生的实验设计和数据分析能力。
教案步骤：引入（5分钟）：1. 引导学生回顾能量的基本概念，并与热力学第一定律进行联系。
2. 提出问题：你认为能量是如何转化的？为什么能量转化是有限度的？探究（20分钟）：1. 分组讨论：学生分成小组，讨论并总结能量转化和守恒的基本原理。
2. 指导实验：老师引导学生进行一个简单的实验，例如将一杯温水和一杯冷水混合，观察和记录温度的变化。
3. 实验数据分析：学生根据实验数据，运用热力学第一定律的原理解释实验结果。
知识讲解（15分钟）：1. 讲解热力学第一定律的定义和表达式：ΔU = Q - W，其中ΔU表示系统内能的变化，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外界做功。
2. 解释热力学第一定律的意义和应用：能量守恒的原理，能量转化的限制。
练习与应用（20分钟）：1. 分组讨论：学生分组完成一系列与热力学第一定律相关的问题，例如计算系统内能的变化、吸收的热量或做的功等。
2. 提供案例：老师提供一些实际案例，让学生应用热力学第一定律解决问题，如汽车引擎的工作原理、热水器的工作原理等。
总结与拓展（10分钟）：1. 总结热力学第一定律的核心概念和应用。
2. 引导学生思考：热力学第一定律在日常生活和工程领域中的重要性。
作业：布置相关的练习题，要求学生应用热力学第一定律解决问题，并要求学生设计一个简单的实验来验证热力学第一定律。
教学评估：1. 实验报告：评估学生实验设计和数据分析的能力。
2. 练习题评估：评估学生对热力学第一定律的理解和应用能力。
教学资源：1. 实验器材：温度计、热水杯、冷水杯等。
2. 教学课件：包括热力学第一定律的定义、公式和相关案例。
3. 练习题和参考答案。
教学延伸：1. 鼓励学生进行更复杂的实验设计，探究热力学第一定律在不同条件下的适用性。
热力学第一定律教案
热力学第一定律教案热力学第一定律教案一、教学目标1.理解热力学第一定律的定义和内涵，掌握能量守恒定律。
2.能够运用热力学第一定律解释和计算能量的转化和转移问题。
3.培养学生分析和解决问题的能力，发展学生的科学素养和实验技能。
二、教学内容热力学第一定律的内容，以及如何运用热力学第一定律解释和计算能量的转化和转移问题。
三、教学过程1.引入：通过实例引入热力学第一定律，让学生感知能量守恒定律在日常生活和工业生产中的重要性。
2.基本概念的讲解：讲解热量、工作和内能的定义，阐述这些概念在热力学中的重要性。
特别强调热量和工作在能量转化过程中的作用。
3.热力学第一定律的表述：讲解热力学第一定律的具体表述，即能量不能被创造或消失，只能从一种形式转化为另一种形式或从一个物体传递给另一个物体。
让学生理解这个定律的实质是能量守恒。
4.热力学第一定律的应用：通过实例讲解如何运用热力学第一定律解释和计算能量的转化和转移问题。
例如，通过一个加热器将热量转化为机械能，或者通过一个制冷器将机械能转化为热量。
5.实验操作：通过实验活动，让学生亲自操作实验，观察能量的转化和转移过程，体验热力学第一定律。
6.课堂讨论：组织学生进行小组讨论，分享对热力学第一定律的理解和应用，以及在日常生活中找到的能量转化和转移的例子。
7.总结与回顾：回顾热力学第一定律的定义和内涵，总结能量守恒定律的重要性，强调在日常生活和工业生产中保持能量平衡的重要性。
8.作业布置：布置相关练习题，让学生巩固热力学第一定律的内容，并能够灵活运用该定律解释和计算能量的转化和转移问题。
四、教学评价通过提问、小组讨论和作业检查等方式，评价学生对热力学第一定律的理解和应用情况。
同时，鼓励学生通过自主学习和实验操作进一步加深对热力学第一定律的理解。
高三物理上册《热力学第一定律》教案、教学设计
3.引导学生运用符号表示法进行热力学第一定律的描述，培养学生的符号意识。
4.注重理论与实践相结合，让学生在实际问题中运用热力学第一定律，提高学生的应用能力。
三、教学重难点和教学设想
（一）教学重难点
1.理解热力学第一定律的本质，掌握内能、热量、功三种能量形式之间的转化关系。
2.知识回顾，温故知新：在教学热力学第一定律之前，先引导学生复习能量守恒定律，为学习新知识打下基础。
教学活动：让学生回顾能量守恒定律的内容，举例说明其在物理学中的应用。
3.实践操作，直观感知：通过实验和观察，让学生直观地感受热力学第一定律所描述的能量转化过程。
教学活动：进行热力学实验，如等压过程、等温过程等，让学生观察并记录实验数据。
4.能够运用热力学第一定律解决一些简单的热力学问题，如等压过程、等温过程等。
（二）过程与方法
1.观察、实验：通过观察热现象，进行实验，培养学生对热力学现象的感知能力。
2.分析、归纳：引导学生运用热力学第一定律分析实际问题，培养学生的逻辑思维和分析问题的能力。
3.探究、创新：鼓励学生提出新的问题，尝试运用热力学第一定律解决，培养学生的探究精神和创新能力。
a.学生分享学习心得，总结热力学第一定律的重点和难点。
b.教师点评，强调本节课的重点知识，解答学生疑问。
c.组织学生进行课堂小结，对本节课的知识点进行梳理。
d.布置课后作业，巩固课堂所学知识，为下一节课的学习做好准备。
五、作业布置
为了巩固学生对热力学第一定律的理解，提高学生的应用能力，特布置以下作业：
4.理论学习，深入理解：引导学生学习热力学第一定律的符号表示法，深入理解各物理量的含义和关系。
热力学与统计物理教案
导言一．热力学与统计物理学所研究的对象与任务相同对象：由大量微观粒子组成的宏观物质系统。
任务：研究热运动规律及热运动对物质宏观性质的影响。
一．热力学与统计物理学的研究方法不同1. 热力学方法—热运动的宏观理论热力学方法是从热力学三个定律出发，通过数学演绎，得到物质的各宏观性质之间的关系、宏观物理过程进行的方向和限度等一系列理论结论。
热力学方法的优点：其结论具有高度的可靠性和普遍性。
因为热力学三定律是人们从大量的观测、实验中总结出来的基本规律，并为人们长期的生产实践所证实，非常可靠。
而且热力学三定律又不涉及物质的具体微观结构，它适用于一切物质系统，非常普遍。
热力学方法的局限性：由热力学不能导出具体物质的具体特性；也不能解释物质宏观性质的涨落现象；等等。
2. 统计物理学方法—热运动的微观理论统计物理学方法是从“宏观物质系统是由大量的微观粒子所组成的”这一基本事实出发，认为宏观物理量就是相应微观量的统计平均值。
统计物理学的优点：能把热力学三个相互独立的基本规律归结于一个基本的统计原理，阐明三个定律的统计意义；可以解释涨落现象；而且在对物质的微观结构作了某些假设之后，还可以求得物质的具体特性；等等。
统计物理学的局限性：由统计物理学所得到的理论结论往往只是近似的结果，这是因为对物质的微观结构一般只能采用简化模型所致。
总之，在热现象研究中，热力学和统计物理学两者相辅相成，相互补充。
一．主要参考书王竹溪：《热力学简程》、《统计物理学导论》第一章热力学的基本规律本章主要介绍热力学的基本规律以及常见的基本热力学函数。
但本章的大多数内容在普通物理的《热学》课程中已经较详细学习过，在此只作一个归纳。
因此，本章的各节将有所改变，与课本不完全一致。
第一章热力学的基本规律§热平衡定律和温度一．热平衡定律热平衡定律也可称之为热力学第零定律。
它是建立温度概念的实验基础。
1. 热力学系统由大量微观粒子组成的有限的宏观客体称之为热力学系统，简称为系统。
大学_热力学第一定律教案
教学目标：1. 理解热力学第一定律的基本原理和概念。
2. 掌握热力学第一定律的表达式及其物理意义。
3. 学会应用热力学第一定律解决实际问题。
4. 培养学生的科学思维能力和实验操作能力。
教学重点：1. 热力学第一定律的基本原理和概念。
2. 热力学第一定律的表达式及其物理意义。
3. 应用热力学第一定律解决实际问题。
教学难点：1. 热力学第一定律与能量守恒定律的关系。
2. 热力学第一定律在复杂系统中的应用。
教学准备：1. 教学视频：介绍热力学第一定律的原理和应用。
2. 实验器材：演示实验设备，如温度计、压力计、量热器等。
3. 课件与习题：制作简洁明了的课件，并准备适量的练习题。
教学过程：一、导入1. 引入热力学第一定律的定义，激发学生的兴趣。
2. 提出问题：热力学第一定律在物理学中有什么重要意义？二、基本原理与概念1. 介绍热力学第一定律的基本原理，即能量守恒定律。
2. 解释内能、热量、功等概念，并阐述它们之间的关系。
3. 通过实例讲解热力学第一定律在生活中的应用。
三、热力学第一定律的表达式及其物理意义1. 介绍热力学第一定律的表达式：ΔU = Q - W，其中ΔU表示内能变化，Q表示吸收的热量，W表示对外做功。
2. 解释表达式中各个物理量的正负号含义。
3. 通过实例讲解热力学第一定律的物理意义。
四、应用热力学第一定律解决实际问题1. 举例说明热力学第一定律在热机、制冷机等设备中的应用。
2. 引导学生运用热力学第一定律分析实际案例，如汽车发动机、空调等。
3. 分组讨论，让学生尝试解决实际问题。
五、实验演示1. 通过实验演示热力学第一定律的应用，如量热器实验、绝热过程实验等。
2. 引导学生观察实验现象，分析实验数据，加深对热力学第一定律的理解。
六、课堂小结1. 总结热力学第一定律的基本原理和概念。
2. 强调热力学第一定律在物理学中的重要意义。
3. 指出教学过程中的重点和难点。
七、作业布置1. 完成课后习题，巩固所学知识。
高中物理热力学定律教案
高中物理热力学定律教案
教学目标：
1. 理解热力学定律的基本概念和原理；
2. 掌握热力学定律在物理问题中的应用；
3. 能够运用热力学定律解决实际问题。
教学内容：
1. 热力学定律的基本概念和分类；
2. 热力学定律的具体内容和原理；
3. 热力学定律在物理问题中的应用。
教学步骤：
一、导入
通过引入一个实际生活或物理领域中的问题，引发学生对热力学定律的兴趣和好奇心。
二、讲解
1. 讲解热力学定律的基本概念和分类；
2. 介绍热力学定律的具体内容和原理；
3. 分析热力学定律在物理问题中的应用。
三、示例分析
通过实际案例或题目，引导学生运用所学知识解决问题。
四、讨论与练习
组织学生进行小组讨论或个人练习，加深对热力学定律的理解和掌握。
五、总结与应用
总结本节课所学内容，并要求学生能运用所学知识解决实际问题。
教学方法：
1. 讲授法：引导学生理解热力学定律的基本原理和内容；
2. 实践法：通过分析实际案例或进行题目练习，巩固学生的掌握程度；
3. 讨论法：组织学生分组讨论，促进思维碰撞和共同学习。
教学资源：
1. 教科书和课件；
2. 实例案例或题目；
3. 学生教材及参考书籍。
教学评价：
1. 课堂表现：主动参与讨论、提出问题等；
2. 作业完成情况：按时完成课后作业；
3. 考试成绩：检验学生对热力学定律的掌握和应用能力。
教学延伸：
学生可通过实验或实际问题，进一步巩固和应用热力学定律的知识，提高自身的综合能力和解决问题的能力。
热力学基本法则教案
热力学基本法则教案1. 引言本教案旨在介绍热力学的基本法则，包括热力学第一定律和热力学第二定律。
通过本教案的研究，学生将了解能量守恒原理以及热传递和热转换的基本规律。
2. 热力学第一定律热力学第一定律，也被称为能量守恒定律，表达了能量在系统中的转移和转换过程中的守恒原理。
热力学第一定律可用以下公式表示：$$\Delta U = Q - W$$其中，$\Delta U$ 表示系统内能的变化，$Q$ 表示系统吸收或释放的热量，$W$ 表示系统所做的功。
这个公式说明了系统内部能量的变化可以通过热传递和功来描述。
3. 热力学第二定律热力学第二定律描述了热量在系统间传递的方向性和不可逆性。
热力学第二定律可以通过以下两个等效表述方式来描述：- 克劳修斯表述：不可能将热量从一个低温物体传递给一个高温物体而不引起其他变化。
- 开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量，完全转换为功而不引起其他变化。
通过研究热力学第二定律，学生将理解热量传递和热转换的不可逆性以及热机效率的限制。
4. 教学活动建议- 利用案例和示意图演示热传递和热转换的实际应用场景，帮助学生理解热力学第一定律和第二定律的实际意义。
- 进行小组讨论和问题解答，加深学生对热力学基本法则的理解和应用能力。
- 组织实验室实践活动，让学生通过实际操作观察和测量能量转换过程中的现象，加深对热力学定律的认识。
5. 总结本教案介绍了热力学的基本法则，包括热力学第一定律和热力学第二定律。
通过学习热力学基本法则，学生将理解能量守恒原理以及热传递和热转换的基本规律。
教学活动建议包括演示案例、小组讨论和实验室实践，旨在提高学生对热力学定律的理解和应用能力。
物理化学-第一章 热力学一定律教案
XX 大学教案
课程名称：物理化学 授课对象： XX 级药学 __专业
讲授学时数：12 学时 职务：
一、授课题目： 第一章 热力学第一定律（The First Law of Thermodynamics） 二、授课教师姓名： 单位： 化学教研室 职称： 助教
三、使用教材（包括名称、主编、版次、出版社、出版时间） ： 物理化学，侯新朴主编，人民卫生出版社，第六版 物理化学学习指导，侯新朴主编，人民卫生出版社，第三版 四、本次授课的目的、要求（掌握、熟悉、了解） ： 掌握热力学第一定律及其相关基本概念、状态函数的概念、特征；可逆过程的特征、体积功的计算； 焓、热容的概念、特征，以及 QV 、Qp 与 U、H 的关系及适用条件；理想气体内能与焓的特征、CV 与 Cp 的概念与相互关系；应用 Hess 定律、生成焓、燃烧焓计算反应热。 熟悉准静态过程和可逆过程的意义；恒容热效应、恒压热效应的含义；理想气体绝热过程的方程式；焦 汤实验；基尔霍夫定律。 了解热力学第一定律中相关公式的推导过程；物理化学解题思路及模型假设的方法。
热力学基础1教案
热力学基础11、热力学相关知识热力学是专门研究能量相互转变过程中所遵循的法则的一门学科。
将热力学的定律、原理、方法用来研究化学过程以及伴随这些化学过程而发生的物理变化，就形成了化学热力学。
主要解决的问题：某物质或某混合物能否在一定条件下发生化学变化；如果发生化学变化，伴随着该反应将有多少能量变化；反应进行的程度。
热力学第一定律：自然界一切物质都具有能量，能量有各种不同的形式，能够从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递中能量的总数量不变。
某体系内部的能量称为热力学能，即内能，用U表示。
体系的热力学能的变化等于以功和热的形式传递的热量：△U = Q + W。
热由环境流入体系，Q＞0；环境对体系做功，W＞0。
H（焓） = U + pV焓是一种状态函数，其数值与体系中物质的量成正比，是体系各部分的总和。
△H = Q R，表示封闭体系，恒压和不作其他功的条件下发生变化时，吸收或放出的热量等于体系焓的变化。
2、化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化，用符号△H表示，△H＜0，规定为放热反应。
△H＞0，规定为吸热反应。
吸热反应：C（固）+ H2O（气）= H2（气）+CO（气）△H=131.5kJ/mol放热反应：C（固）+ O2（气）= CO2（气）△H= -393.5kJ/mol3、热化学方程式表示化学反应与热效应关系的方程式叫做热化学方程式。
⑴在化学方程式各物质的化学式后面写明各物质的聚集状态（气、液、固）。
⑵在方程式右边写出热量变化的数值，△H = ？⑶方程式中计量数表示各物质的物质的量之比，可以为分数，计量数变化时，△H必须跟着变化。
⑷两个热化学方程式相加减时，△H同时相加减。
如：①C (石墨) + O2 (g) = CO2 (g) △r H m= －393.5 kJ·mol－1②C (金刚石) + O2 (g) = CO2 (g) △r H m= －395.4 kJ·mol－1③H2 (g) + 1/2 O2 (g) = H2O(g) △r H m= －241.8 kJ·mol－1④H2 (g) + 1/2 O2 (g) = H2O(l) △r H m= －285.8 kJ·mol－1⑤2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O(l) △r H m= －571.6 kJ·mol－1⑥H2O(g) = H2 (g) + 1/2 O2 (g) △r H m= +241.8 kJ·mol－1从①和②对比，可以看出写出晶形的必要性。
第01章--热力学基本定律--教案
第一篇 化学热力学化学热力学是物理化学最重要的传统学科之一，它建立了一套完整的理论、方法来描述系统的状态和变化，主要回答：（1）如何描述系统的状态；(2)如何描述系统状态变化的方向、限度、及能量效应等问题。
第一章 热力学基本定律提纲：1、热力学基本概念;2、热力学第一定律与内能、焓、功、热;3、气体系统典型过程分析与可逆过程、热机效率;4、热力学第二定律与熵、熵判据;5、熵变的计算与应用：典型可逆过程和可逆途径的设计;6、自由能函数与自由能判据:普遍规律与具体条件的结合;7、封闭系统热力学函数间的关系:4个基本方程;8、自由能函数改变值的计算及应用:可逆途径的设计。
第一节 热力学基本概念一、系统与系统的性质 1、系统与环境⑴系统：把一部分物质、空间与其余的分开，这样划定的研究对象称为系统。
⑵环境：系统之外与系统密切相关的部分称为环境。
注意：①根据需要人为划定系统和环境：系统可以是固态、液态、气态，也可以是单相或多相，单组分或多组分。
环境通常指能与系统发生能量交换及对系统施加干扰的部分。
②区分系统与环境的界面（系统与环境的边界）可以是真实的，也可以是假想的；可以是静止的，也可以是运动的。
例如：（以上图为例加以说明。
） （3）系统的分类根据系统与环境之间的关系，把系统分为三类： ①敞开系统（open system ）系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换。
空气、水蒸气杯子加热器水经典热力学不研究敞开系统。
②封闭系统（closed system）系统与环境之间无物质交换，但有能量交换。
经典热力学主要研究封闭系统③隔离系统（isolated system）系统与环境之间既无物质交换，又无能量交换，故又称为孤立系统。
2．系统的性质系统的性质指用来描述系统状态的物理量，如U V P T 、、、、m 等。
按其与物质的量之间的关系，分为广度性质和容量性质。
广度性质又称容量性质：它的数值与体系的物质的量成正比，如体积、质量、熵等。
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热力学与统计物理课程教案导言一、热力学与统计物理的研究任务、方法与特点1、研究任务：研究热运动的规律，研究与热运动有关的物性及宏观物质系统的演化。
2、研究方法：（1）、热力学方法（2）、统计物理学方法3、特点：（1）热力学是热运动的宏观理论，它以几个基本规律为基础，应用数学方法，通过逻辑演绎可以得出物质各种宏观性质之间的关系、宏观过程进行的方向和限度等结论。
优点：具有高度的可靠性和普遍性。
局限性：根据热力学理论不可能导出具体物质的特性。
此外，热力学理论不考虑物质的微观结构，把物质看成连续体，用连续函数表达物质的性质，因此不能解释涨落现象。
（2）统计物理是热运动的微观理论，从宏观物质系统是由大量微观粒子所构成这一事实出发，认为物质的宏观性质是大量微观粒子性质的集体表现，宏观物理量是微观物理量的统计平均值。
优点：能深入到热运动的本质，可以解释涨落现象。
在对物质的微观结构作出假设之后，应用统计物理学理论还可以求得具体物质的特性。
局限性：由于对物质的微观结构所作的往往只是简化的模型假设，所得的理论结果也就往往是近似的。
二、热力学与统计物理学的演变（1）热力学1824年，卡诺：卡诺定理19世纪40年代，迈耶、焦耳、亥母赫兹：热力学第一定律，即能量转换与守恒定律19世纪50年代，开尔文、克劳修斯：热力学第二定律，即熵增加原理20世纪初，能斯特：热力学第三定律，即绝对零度不能达到原理（2）吉布斯：系综理论（3）非平衡态热力学第一章热力学的基本规律1.1 热力学系统的平衡状态及其描述一、热力学系统及其分类1、热力学系统：由大量微观粒子组成的宏观物质系统。
2、系统分类(1) 根据系统与外界相互作用的情况，可作以下区分：孤立系：与其它物体没有任何相互作用的系统。
闭系：与外界有能量交换，但没有物质交换的系统。
开系：与外界既有能量交换，又有物质交换的系统。
(2) 单相系与复相系单相系：系统中各部分的性质完全一样。
复相系：系统可分成若干均匀的部分。
例如：水和水蒸气构成—个两相系，水为一个相，水蒸气为另一个相。
(3) 单元系与多元系（根据组元的多少）二、平衡态1、平衡态：一个孤立系统，不论其初态如何复杂，经过足够长的时间后，将会到达这样的状态，系统的各种宏观性质在长时间内不发生任何变化，这样的状态称为热力学平衡态。
2、特点：（1）、弛豫时间；（2）是一种热动平衡；（3）、存在涨落，但小到可以忽略。
三、状态参量1、描述系统平衡状态的宏观物理量称为状态参量。
（1）、几何参量（如体积、长度）；（2）、力学参量（如压强）；（3）、电磁参量（如电场强度、电极化强度）；（4）、化学参量（如质量、摩尔数、化学势）1.2 热平衡定律和温度一、热平衡定律1、绝热壁和透热壁将两个物体用一个固定的器壁隔开，使两物体之间不发生物质的交换和力的相互作用。
如果器壁具有这样的性质，当两个物体通过器壁相互接触时，两物体的状态可以完全独立地改变，彼此互不影响，这器壁就称为绝热的。
非绝热的器壁称为透热壁。
2、热平衡定律热平衡定律（热力学第零定律）：如果两个物体各自与第三个物体达到热平衡，它们彼此也必处在热平衡。
它指出：互为热平衡的物体必有一个共同的物理性质，这个性质论证它们在进行热接触时达到热平衡，这个共同的性质就是温度。
温度是一个态函数，与过程无关。
3、温度（1）、热力学第零定律不仅给出了温度的概念，而且指明了比较温度的方法，即可用一个标准的物体来测量其他物体的温度，这个标准的物体就是温度计。
（2）、温标：温度的数值表示法经验温标的三要素（1）选择测温物质；（2）选定固定点；（3）测温物质随温度的变化作出规定。
（3）、理想气体温标：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=→t p p p K T t 0lim 16.273 （4）、热力学温标：不依赖于任何具体物质特性的温标，与摄氏温标的关系为15.23-=T t 。
1.3 物态方程一、 物态方程1、 物态方程：就是给出温度和状态参量之间的函数关系的方程。
对气体、液体和各项同性的固体等简单系统，可以用体积V 和压强P 来描述它们的平衡状态。
一般形式为：()0,,=T V P f二、 与物态方程有关的物理量1、 体胀系数α：PT V V α⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=1 压强保持不变时，温度升高1K 所引起的物体体积的相对变化。
2、 压强系数β： V T P P β⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=1 体积保持不变时，温度升高1K 所引起的物体压强的相对变化。
3、等温压缩系数T k ：TT P V V k ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=1 温度保持不变时，增加单位压强所引起物体体积的相对变化。
三个变量的偏导数之间的关系：1-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂PV T V T T P P V ，因此α、β、T k 满足：P k βαT = 三、 几种物质的物态方程1、理想气体的状态方程：nRT PV = 11..31.8--=K mol J R2、范德瓦耳斯气体的状态方程：()nRT nb V Van P =-+)(223、昂尼斯将物态方程展开为级数：()()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛=...12T C V n T B V n V nRT P 4、简单液体和固体：()()()[]P k T T αT V P T V T --+=00010,,5、顺磁性物体的物态方程为：()0,,=T H M f四、强度量与广延量1、广延量：与系统的质量或物质的量成正比（如体积V ，总磁矩m 等）2、强度量：与质量或物质的量无关（如压强P 、温度T 等）1.4 功一、准静态过程1、过程: 指热力学系统由一个状态转变到另一个状态。
系统不处于平衡态时过程一定发生。
系统处于平衡态时，改变外界条件过程才会发生。
系统与外界进行能量交换的途径有两种：（1）作功；（2）热传递2、准静态过程：如果系统在由一个状态变化到另一个状的过程进行得足够缓慢，以至于在过程的每一时刻，系统都处于平衡态，这个过程称为准静态过程。
说明：（1）、 准静态过程是一种理想过程。
（2）、 对无摩擦阻力准静态过程，外界对系统的作用力，可以用系统的状态参量来表示。
（3）、 用τ表示气体重新恢复平衡所需的弛豫时间。
如果气体体积改变V ∆所经历的时间大于弛豫时间τ，则在体积改变的过程中，气体便有足够的时间恢复平衡，这个过程就可以看作准静态过程。
二、体积功：功不是能量的形式，而是能量转化的一种量度，是一个过程量，没有过程也就谈不上功。
准静态过程中，当系统有了微小的体积变化dV 时，外界对系统所作的功为：PdV W d -=，系统的体积收缩时，外界对系统作正功；体积膨胀时,外界对系统作负功，实际上是系统对外界作功。
当系统的体积由A V 变到B V 时，外界对系统所作的功为：PdV W BA V V ⎰-=图中的一点确定一组(V ，P )值，对应于简单系统的一个平衡状态。
比如：初态(A V ，A P )和终态(B V ，B P )分别由A ，B 两点代表。
在过程中，外界对系统所作的功与过程有关。
三、其它形式的功1、 液体表面薄膜当将可移动的边外移一个距离dx 时，外界克服表面张力作功为：dA σldx σW d ==22、 电介质设两板的电位差为U ，将电容器的电荷量增加dq 时，外界作功为：VdD ερVd ερlAd εUdq W d ====因为：p εεD +=0，代入可得：dP εV εεVd W d +⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=2203、磁介质当介质磁场变化时，外界所作的功为：VHdM μH μVd W d 0202+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛= 4、 功的一般表达式：∑=ii i dy Y W d1.5 热力学第一定律一、热力学第一定律（能量转化和守恒定律）它指出能量可以从一种形式转化成另一种形式，但在转化过程中能量的总量保持不变。
热力学第一定律指出第一类永动机是不可能造成的。
第一类永动机即不需要任何动力的可以不断自动作功的机器。
二、 绝热过程：1、 绝热过程：一个过程，其中系统状态的变化完全是由于机械作用或电磁作用的结果，而没有受到其他影响，称为绝热过程。
系统经绝热过程(包括非静态的绝热过程)从初态变到终态,在过程中外界对系统所作的功仅取决于系统的初态和终态，而与过程无关。
可以用绝热过程中外界对系统所作的功s W 定义一个态函数U 在终态B 和初态A 之差：A B s U U W -=，态函数U 称作内能。
外界在过程中对系统所作的功转化为系统的内能。
内能显然是一个广延量。
内能的单位与功的单位相同，也是J (焦耳)。
系统状态的变化完全是由于机械作用或电磁作用的结果，而没有受到其它影响的过程。
2、 非绝热过程如果系统经历的不是绝热过程，则在过程中外界对系统所作的功W 显然不等于过程前后其内能的变化A B U U -，二者之差就是系统在过程中以热量的形式从外界吸收的热量：W U U Q A B --=3、 热力学第一定律（1）、数学表达式：Q W U U A B +=-意义：系统在终态B 和初态A 的内能之差等于在过程中外界对系统所作的功与系统从外界吸收的热量之和。
（2）、 微分形式：W d Q d dU +=W d 外界对系统做的功； Q d 系统所吸收的热量；dU 为体系内能的变化。
规定：系统吸热为正，放热为负；外界对系统作功为正，反之为负。
（3）、几点说明：a 、热力学第一定律表明内能是态函数，它只与系统的初、末状态有关，与系统所经历的过程无关；b 、能量转化与守恒定律；c 、微观角度：内能是系统中分子无规则运动的能量总和，包括分子的动能和分子间相互作用的势能及分子内部运动的能量。
1.6 热容量和焓一、热容量、摩尔热容量、比热容1、 定义：一个系统在某一过程中温度升高1K 所吸收的热量。
Q ∆表示系统在某一过程中温度升高T ∆时所吸收的热量，则物体在该过程中的热容量C 为：TQ C T ∆∆=→∆0lim 摩尔热容量m C ：表示1mol 物质的热容量。
m nC C =比热容c ：单位质量的物质在某一过程的热容量。
mc C =2、定容热容量和定压热容量（1） 定容热容量V C ：等容过程：0=W ，由热力学第一定律可知：U Q ∆=。
VV T V T V T U T U T Q C ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∆∆=⎪⎭⎫ ⎝⎛∆∆=→∆→∆00lim lim 表示在体积不变的条件下内能随温度的变化率。
（2）、定压热容量P C等压过程：V P U Q ∆+∆=，引进态函数焓H ：PV U H +=，等压过程：V P U H ∆+∆=，PP T P T P T H T V P U T Q C ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∆∆+∆=⎪⎭⎫ ⎝⎛∆∆=→∆→∆00lim lim ， 表示在等压过程中系统从外界吸收的热量等于态函数焓的增加值。