【正文】 P全部轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能 B. EP一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能 ,其余部分仍 為彈簧的彈性勢能 C． EP全部轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能和氣體的內(nèi)能 D． EP一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能 ,一部分轉(zhuǎn)換 為氣體的內(nèi)能 ,其余部分仍為彈簧的彈性勢能 04年全國理綜17 理想氣體 D 小結(jié) 焦耳熱功當(dāng)量實驗 絕熱過程 物體內(nèi)能的宏觀描述 絕熱過程中作功和內(nèi)能的關(guān)系 為什么會呈現(xiàn)霧狀？ 05年全國卷 Ⅲ 19. 一定質(zhì)量的氣體經(jīng)歷一緩慢的絕熱膨脹過程。 1840年在英國皇家學(xué)會上宣布了電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的定律，即焦耳定律。 ? 4．知道內(nèi)能和功的單位是相同的。新課標人教版課件系列 《 高中物理 》 選修 33 第 十章 《 熱力學(xué)定律 》 《 功和內(nèi)能 》 教學(xué)目標 ? 知識與技能 ? 1．知道什么是絕熱過程。 ? 過程與方法 ? 從焦耳的實驗理解功與內(nèi)能變化的關(guān)系 ? 情感、態(tài)度與價值觀 ? 通過焦耳實驗了解功與內(nèi)能變化關(guān)系的得來，學(xué)習(xí)科學(xué)家探 究過程的艱辛 ? 教學(xué)重點、難點 ? 絕熱過程中的功與內(nèi)能的關(guān)系 知識回顧 什么叫內(nèi)能？ 與哪些因素有關(guān)？ 質(zhì)量、溫度相同的物體，內(nèi)能必定相等 對嗎？ 物體的內(nèi)能與溫度和體積的關(guān)系 溫度變時分子動能變，體積變時分子勢能變，因此物體的內(nèi)能決定于它的溫度和體積，但是這句話卻不能作為判斷兩物體內(nèi)能大小的依據(jù)。焦耳測量了熱與機械功之間的當(dāng)量關(guān)系 —— 熱功當(dāng)量，為熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的建立奠定了實驗基礎(chǔ)。設(shè)氣體分子間的勢能可忽略，則在此過程中 （ ） A．外界對氣體做功，氣體分子的平均動能增加 B．外界對氣體做功，氣體分子的平均動能減少 C．氣體對外界做功，氣體分子的平均動能增加 D．氣體對外界做功，氣體分子的平均動能減少 D A B 活塞將氣缸分成 AB兩氣室，氣缸活塞 (連同拉桿 )是絕熱的，且不漏氣。 ? （ 4）知道做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的，知道兩者的區(qū)別，了解熱功參量的意義。在分子間勢能與分子間距離的關(guān)系上和做功與熱傳遞關(guān)系上都要滲透歸納推理方法。 ? 2．幻燈及幻燈片，展示分子間勢能隨分子間距離變化而變化的曲線。選 C、 D 答案： C、 D 注意： 熱量是單純的傳熱過程中系統(tǒng)內(nèi)能變化的一個量度，是一個 過程量 ，不能講在某個時刻物體具有多少熱量應(yīng)該講在熱傳遞過程中有多少熱量從高溫物體傳遞到了低溫物體 熱傳導(dǎo) －－熱沿著物體傳遞的熱傳遞方式，不同物質(zhì)傳到熱的能力各不相同，容易傳到熱的物體稱之為熱的良導(dǎo)體，所有金屬都是熱的良導(dǎo)體，不容易傳導(dǎo)熱的物體稱之為熱的不良導(dǎo)體，如空氣、橡膠、絨毛、棉紗、木頭、水、油等 熱對流 －－靠液體或氣體的流動來傳遞熱的方式，熱對流是液體和氣體所特有的熱傳遞方式 熱輻射 －－熱從高溫物體向周圍以電磁波的形式沿直線射出去的方式，熱輻射不依賴媒介質(zhì)，可在真空中進行，溫差越大，表面顏色越深，物體向外的熱輻射能力越強 一、熱傳遞 說明：兩個溫度不同的物體互相接觸時溫度高的物體要降溫，溫度低的物體要升溫，并將持續(xù)到系統(tǒng)間達到熱平衡即溫度相等為止。ｒ ＞ ｒ 0時 ,r↑→ Ｅ P↑ 。 從能量轉(zhuǎn)化的觀點理解熱力學(xué)第一定律，會用 Δ U = W + Q 分析和計算有關(guān)問題。 ＇ 解：②同理可得： W =ΔU － Q = 105J － 105J= － 105J W為負值，說明氣體對外界做功（氣體體積變大），做了 105J 的功。 ? ，為什么第二類永動機不可能制成。 ? 自然界發(fā)生的一切過程中的能量都是守恒的，但不違背能量守恒定律的宏觀過程并都能發(fā)生。 ? 【 課時安排 】 ： 1課時 三、教學(xué)過程： 引入新課： ? 任何物體都具有內(nèi)能，在地球上貯存量十分豐富的海水總質(zhì)量約達 1018噸，它的溫度只要降低 1oC，就能釋放相當(dāng)于 1800萬個功率為 100萬千瓦的核電站一年的發(fā)電量，足夠全世界使用 4000年。 ? [注意 ]這里所說“自發(fā)地”是指沒有任何外界的影響或幫助，電冰箱工作時能將冰箱內(nèi) (溫度較低 )的熱量，傳給外界空氣 (溫度較高 )，是因為電冰箱消耗了電能，對制冷系統(tǒng)做了功。 （二）機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性 (二 )第二類永動機 ? 1．第二類永動機：人們把想象中能夠從單一熱源吸收熱量，全部用來做功而不引起其他變化的熱機叫做第二類永動機。 六、小結(jié) ： ? 熱力學(xué)第二定律有常見的兩種表述，提示了有大量分子參與的宏觀過程 (即與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程 )的方向性，第二類永動機不可能制成。第二類永動機不可能制成的原因是因為機械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程具有方向性，盡管機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機械能，而不引起其他變化。 ? ，知道熵是反映系統(tǒng)無序程度的物理量。 假設(shè)這個容器開始時完全充滿了一定溫度的氣體，按照熱的動力論，一定的溫度對應(yīng)于分子的一定的平均溫度，因為氣體分子的運動具有隨機性質(zhì)，有的分子的速度將大于平均值，有的則將小于平均值。 麥克斯韋的妖精能破壞熱力學(xué)第二定律嗎？ 自發(fā)總是從有序到無序演化 ? 但是麥克斯韋的妖精可以使其向有序化發(fā)展，酶，就是生命中的麥克斯韋的妖精；而人類全體作為麥克斯韋的妖精，增加著社會的有序度。 一、自然過程的方向性 熱傳導(dǎo)過程 A B A B? 例如： 氣體的絕熱自由膨脹過程。 功可以完全變熱，但要把熱完全變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其它影響是不可能的。但這時引起了其它的變化。克氏表述指明熱傳導(dǎo)過程是有方向的。 為了進一步研究熱力學(xué)第二定律的含義和熱力學(xué)過程方向性問題，引入 可逆過程 的概念。 單純的無機械能耗散的機械運動過程都是可逆過程。其反過程由平衡態(tài)回到非平衡態(tài)的過程不可能自動發(fā)生。 ?理想氣體熱傳導(dǎo)過程是不可逆的。 ?氣體的迅速膨脹過程是不可逆的。 3）一切實際過程都是不可逆過程。 強調(diào)： 不可逆過程不是不能逆向進行，而是說當(dāng)過程逆向進行時，逆過程在外界留下的痕跡不能將原來正過程的痕跡完全消除。 它所揭示的客觀規(guī)律向人們指出了實際宏觀過程進行的條件和方向。 在熱力學(xué)中， 序：區(qū)分度。 ?熱力學(xué)第二定律的微觀意義 分布 （宏觀態(tài)） 詳細分布 （微觀態(tài)） ?1 4 6 4 1 開始時， 4個分子都在 A部，抽出隔板后分子將向 B部擴散并在整個容器內(nèi)無規(guī)則運動。從任何實際操作的意義上說，不可能發(fā)生此類事件。 ?第二定律的統(tǒng)計表述 （依然看前例） 4個分子在容器中的分布對應(yīng) 5種宏觀態(tài)。 在一定的宏觀條件下，各種可能的宏觀態(tài)中哪一種是實際所觀測到的？ 不同的宏觀態(tài)對應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)不同。 各種宏觀態(tài)不是等幾率的。 在上例中，均勻分布這種宏觀態(tài)，相應(yīng)的微觀態(tài)最多，熱力學(xué)幾率最大，實際觀測到的可能性或幾率最大。 對整個宇宙不適用。 自然過程總是向著使系統(tǒng)熱力學(xué)幾率增大的方向進行。 ? 可愛的熵 ? 物理學(xué)中有個熵定律，也就是著名的熱力學(xué)第二定律?？ㄞr(nóng)、喬治 有效物質(zhì)耗盡時，是一片“物質(zhì)混亂” ──整個宇宙的大混亂和大混沌。 環(huán)境污染。在日照充分的地方，人們在生產(chǎn)和生活中已大量使用太陽灶、干燥器和太陽能熱水器。 遺憾：經(jīng)過大氣的反射、散射和吸收，能量損失較大，受陰天、晝夜變 化和雨雪等降水過程的影響。我國建有葛洲壩、三峽水 力發(fā)電站等設(shè)施利用水能 遺憾：受地域、氣候影響較大，干旱缺水地區(qū)無法應(yīng)用 二、開發(fā)新能源－－迫在眉睫 海洋能： 由于地球受月球和太陽引力的周期性不均衡，海水發(fā)生非 氣候性的漲潮和落潮現(xiàn)象，形成潮汐。 遺憾：受地域影響較大、內(nèi)陸地區(qū)無法應(yīng)用 二、開發(fā)新能源－－迫在眉睫 風(fēng)能： 利用風(fēng)的機械能發(fā)電，風(fēng)能是一種重要的自然能源。 遺憾：能量密度低、穩(wěn)定性、連續(xù)性、可靠性差，時空分布不均勻 二、開發(fā)新能源－－迫在眉睫 生物質(zhì)能（沼氣）： 利用厭氧微生物在密閉條件下分解（廢 棄）有機物，產(chǎn)生沼氣，沼氣具有很高的熱值，燃燒后生成二氧化碳 和水，不污染空氣，不危害農(nóng)作物和人畜健康。 遺憾： 機械化程度低，規(guī)?；a(chǎn)受限制， 在城市 難以普及應(yīng)用 二、開發(fā)新能源－－迫在眉睫 地?zé)崮埽?用地?zé)岵膳?、將地?zé)嵊糜谵r(nóng)業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)等， 在全世界范圍內(nèi)受到關(guān)注。主要分布在云南、西藏、河北等省區(qū)。鈾的和 平用途十分廣泛，其中最主要的是用作核電反應(yīng)堆的燃料。 其中水能資源最為豐富 ， 技術(shù)可開發(fā)量 、 經(jīng)濟可開發(fā)量 、 開發(fā)利用規(guī)模均居全國首位 。 天然氣累計探明地質(zhì)儲量為 。但是，它們都 會受自然條件和資源條件的制約隨著人們需求的增長，可以說，這前 6能源 的供應(yīng)量必然不能滿足要求，所以核能成為人們關(guān)注的焦點。 五、課后作業(yè) 你周圍使用能源中有哪些不安全因素？對環(huán)境有哪些影響？如何可以改進？ 太陽能光電 太陽熱能 江廈潮汐試驗電站－－中國規(guī)模最大的潮汐電站。 2020年 11月 25日，在德國法蘭克福附近的一個發(fā)電廠上空，一道彩虹劃過被污染的廠區(qū)。 新疆達板城風(fēng)力發(fā)電站 興望農(nóng)牧沼氣工程建設(shè)項目，是農(nóng)業(yè)部 2020年批準建設(shè)的種豬場大型沼氣發(fā)電能源環(huán)保示范工程，該沼氣工程年處理豬糞尿 25000噸，年產(chǎn)沼氣 ，年發(fā)電 69萬度，沼站年收入 西藏羊八井地?zé)岚l(fā)電站外貌 大亞灣核電站 秦