能的转化的方向性

【板书】（或投影）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，但是向相反方向却不能自发地进行。要实现相反方向的过程，必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其它变化。
问题4电工冰箱工作过程（热量从冰箱内的低温区传递到外界温度较高的空气中）的实际情况与上述说法是否矛盾？
『同学回答：不，因为电冰箱消耗了电能。』
根据前面的讨论，我们知道将内能从物质中取出，使它转化为机械能时，总有一部分要散发到温度较低的环境中。只有部分内能成为有用的机械能，另一部分成了“废品”。从这个意义上说，内能是一种低品质的能。
【板书】（或投影）流散的内能无法重新收集起来加以利用的现象，称为能量耗散。
比如：电池中的化学能转变成电能，电能又在灯泡中转成光能，光被墙壁吸收之后，变成周围环境的内能；火炉把屋子烤暖，这时高温物体的内能变成低温物体的内能。没有“外界的帮助”这些散失的能量永无法重复利用。
【课件演示】气体扩散的方向性
【板书】（或投影）自然过程的方向性：
大量的事实表明，自然界中的一切实际变化过程都具有方向性，朝某个方向的变化是可以自发发生的，相反方向的变化确是受到限制的。这时如果要使变化了的事物重新回复到原来的状态，一定会对外界产生无法消除的影响，这就是自然界的不可逆性。
（三）能量的耗散与退化
『同学回答：
质量相同的燃料，CH4产生的温室气体最少。』
解决常规能源带来的环境问题，要靠新能源的开发和利用。
Ⅲ巩固练习
1、对下列过程判断正确的是（）
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
这是因为电冰箱消耗了电能，对制冷系统做了功，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。这个过程不是自发进行的，它引起了其他变化，即消耗了电源的电能。因此它与上述说法不矛盾。
2、机械能和内能之间转化的方向性
一个在水平地面上运动的物体，由于克服摩擦力做功，最后总要停下来，在这个过程中，物体的动能转化成为内能，使物体和地面的温度升高。有人提出这样一种设想，发明一种装置，用它把物体与地面摩擦所生的热量都吸收过来并对物体做功，将内能全部转化为动能，使因摩擦停止运动的物体在地面上重新运动起来，而不引起其它变化。这是一个非常诱人的设想，这种设想并不违反能量守恒定律，如果真能造出这样的装置，那么，我们的“能源问题”也就解决了。
1、热传递的方向性
问题3将一块烧红的铁块投入冷水中，会出现什么现象呢？
『同学回答：铁块的温度降低，水的温度升高，最终两者温度相同。』
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，结果使高温物体的温度降低，低温物体的温度升高。谁见过这样的现象：将烧红的铁块投入水中，结果铁块温度更高，水的温度更加低。…也就是说，谁也没有见过：热量会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。
上海市真如中学教学案
课型：新授课
学科
物理
年级
高二
课时
2
课题
能的转化的方向性能源开发
授课时间
月 日第2-3周星期 第 节
授课教师
审核人
教学目标
1．知识与技能
（1）知道能源及其种类。知道一些新型能源。
（2）知道自然过程的方向性。知道能量的耗散和退化。
2．过程与方法
（1）通过解决“自然过程方向”的探讨，感受归纳的一般方法。
Ⅱ教学内容
（一）能源及能源的种类
1、能源
【板书】（或投影）能够提供可利用能量的物质资源叫做能源。
ห้องสมุดไป่ตู้2、能源分类
活动2按照下表给出的能源分类法，填写能源名称。
设问1之前我们学习了能量守恒定律，既然能量守恒，为什么还会有能源危机？
（二）自然过程的方向性
问题2在初中我们学过当物体升高或降低温度时，就要吸收或放出热量，并且热量计算的公式为：Q＝cmΔt，那么，现在我们计算一下这样一个问题：地球上有大量的海水，它的总质量约为1.4×1018t，如果这些海水的温度降低0.1℃，将要放出多少焦耳的热量？若三峡水电站一年发电量为500亿千瓦时，则相当于几个三峡水电站一年的发电量？（海水的c＝4.2×103J/kg℃）
活动4结合下图说明，汽车行驶时，燃烧汽油释放的化学能通过哪些途径转化成了周围环境的内能？
（五）能源与环境
常规能源的大量消耗带来了诸多环境问题：温室效应、酸雨、光化学烟雾……
问题5煤、石油、天然气等能源能以热的形式提供人类所需能量．试以它们各自的主要成分C、CnH2n+2、CH4为代表，写出它们充分燃烧时的化学反应方程式，并指出它们燃烧时，哪一种产生的温室效应气体（CO2）少？
『同学计算：Q＝4.2×103×1.4×1018×103×0.1 J＝5.8×1023J；
n＝5.8×10235×1010×103×3600≈3.2×106（个）』
这相当于320多万个三峡水电站一年的发电量，且不违背能量守恒定律，为什么人们不去研究这种“新能源”呢？因为，在自然界中这样做是不可能的。
预学概录
教学过程（预学点评、课堂研讨［核心］、多维展示、检测评价）
Ⅰ情景导入
情景播放澳大利亚预建“太阳塔”的演示录像。
问题1人们为什么要投入巨大的人力和物力建造“太阳塔”呢？
活动1（1）阅读教材上关于“太阳塔”的介绍；
（2）学生就问题1开展讨论。
经过学生的讨论、回答后，着重突出两点意见：①世界面临能源危机；②使用新能源可以减少对环境的污染。
其实人们为制造这类装置作出了各种努力，最终是失败了。这类装置不可能制成，因为：
【板书】（或投影）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为内能，内能却不能全部转化成机械能，同时不引起其它变化。
3、其他过程的方向性
活动3列举几个自然界和日常生活中具有“方向性”过程的例子？
『同学回答：……』
（2）通过全班同学搜集、分析资料，交流讨论等活动，经历探究的一般过程。
3．情感、态度与价值观
（1）通过了解能源的现状，懂得节能的意义，增强自觉节能的意识。
（2）通过自然过程方向性的学习，从能量转化的角度感悟尊重事实、遵循科学规律的重要性。
重难点
重点：增强开发新能源、节约能源和保护环境的意识。
难点：了解认同自然过程的方向性