【正文】 1818年 12月 24日生于英國曼徹斯特 ，起初研究電學(xué)和磁學(xué)。 ? 3．理解做功與內(nèi)能改變的數(shù)量關(guān)系。 ? 2．從熱力學(xué)的角度認識內(nèi)能的概念。如兩物體溫度和體積均相同，而內(nèi)能卻沒有確定的關(guān)系。 焦耳熱功當(dāng)量實驗裝置 — 機械功 焦耳熱功當(dāng)量實驗裝置 — 電功 一、絕熱過程 焦耳的實驗說明什么問題？ 在各種不同的絕熱過程中，系統(tǒng)狀態(tài)的改變與 做功方式 無關(guān)，僅與 做功數(shù)量 有關(guān)。則在將拉桿緩慢向外拉動的過程中，兩部分氣體的內(nèi)能如何變化？ 《 熱和內(nèi)能 》 教學(xué)目標 ? 1．在物理知識方面要求： ? （ 1）知道分子的動能，分子的平均動能，知道物體的溫度是分子平均動能大小的標志。 ? 2．在培養(yǎng)學(xué)生能力方面 ，這節(jié)課中要讓學(xué)生建立：分子動能、分子平均動能、分子勢能、物體內(nèi)能、熱量等五個以上物理概念，又要讓學(xué)生初步知道三個物理規(guī)律：溫度與分子 ? 平均動能關(guān)系，分子勢能與分子間距離關(guān)系，做功與熱傳遞在改變物體內(nèi)能上的關(guān)系。 ? 二、重點、難點分析 ? 1．教學(xué)重點是使學(xué)生掌握三個概念（分子平均動能、分子勢能、物體內(nèi)能），掌握三個物理規(guī)律（溫度與分子平均動能關(guān)系、分子勢能與分子之間距離關(guān)系、熱傳遞與功的關(guān)系）。 一、熱傳遞 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，這個過程稱之為 熱傳遞 熱傳遞的 三種方式 ： 熱傳導(dǎo) 、 熱對流 、 熱輻射 二、熱和內(nèi)能 在外界對系統(tǒng)沒有做功的情況下， 內(nèi)能和熱量之間有什么樣的關(guān)系呢？ 即在外界對系統(tǒng)不做功的情況下，外界傳遞給系統(tǒng)的 熱量 等于系統(tǒng)內(nèi)能的改變量 △ U＝ Q 做功和熱傳遞 對改變物體的內(nèi)能的區(qū)別 二、熱和內(nèi)能 做功 是內(nèi)能和其他形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化 熱傳遞 是不同物體或同一物體不同部分內(nèi)能的轉(zhuǎn)移 做功和熱傳遞都能改變系統(tǒng)的內(nèi)能，這兩種方式是等效的， 都能引起系統(tǒng)內(nèi)能的改變，但是它們還是有 重要區(qū)別 的 △ U＝ Q { △ U＝ W 例 1 如果鐵絲的溫度升高了，則（ ） 解析： 做功和熱傳遞對改變物體的內(nèi)能是等效的， 溫度升高可能是做功，也可能是熱傳遞。在這個過程中我們說，熱量從高溫物體傳遞到了低溫物體，這個過程稱之為熱傳遞。ｒ ＝ ｒ 0時， Ｅ P 最低 ?Ｅ P 隨物態(tài)的變化而變化 分子勢能 ?物體內(nèi)所有分子的 Ｅ K 和 Ｅ P 總和 ?物體的內(nèi)能與溫度和體積有關(guān)， 還和物體所含的分子數(shù)有關(guān) 。 如何用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點分析物理現(xiàn)象； 熱力學(xué)第一定律 Δ U = W + Q中各物理量的意義及正負號的確定。 ＇ ＇ ② 如果氣體吸收的熱量仍為 105J不變，但是內(nèi)能只增加了 105J，這一過程做功情況怎樣？ 四、能量守恒定律 演示柴油機的工作過程 用熱力學(xué)第一定律解釋柴油機正常工作時壓燃的原理 活塞壓縮氣體，活塞對氣體做功，由于時間很短，散熱可以不計，機械能轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能，溫度升高，達到柴油燃點，可“點燃”柴油。 ? 過程與方法 ? 1．熱力學(xué)第二定律的表述方式與其他物理定律的表述方式有一個顯著不同，它是用否定語句表述的。 ? 【 重點、難點分析 】 ： ? 重點：熱力學(xué)第二定律兩種常見的表述。而人類都不能利用這種“新能源”，究其原因，是因為涉及物理學(xué)的一個基本定律 —— 熱力學(xué)第二定律． ? 新課教學(xué)： ? (一 )、熱傳導(dǎo)的方向性 ? 1．實例：熱量會自動地從高溫物體傳給低溫度物體。 ? 2．熱傳導(dǎo)的過程具有方向性 ? 熱傳導(dǎo)的過程可以向一個方向自發(fā)地進行(熱量從高溫物體自發(fā)地傳給低溫物體 )；但向相反的方向不會自發(fā)地產(chǎn)生 (熱量不會自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體 )，只有借助外界的幫助才能進行。 ? 2．第二類永動機不可能制成 ? 表示機械能和內(nèi)能的轉(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，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化成機械能，同時不引起其他變化． ? 3．第一類永動機和第二類永動機 ? 它們都不可能制成，第一類永動機的設(shè)想違反了能量守恒定律；第二類永動機的設(shè)想雖不違反能量守恒定律，但違背了跟熱現(xiàn)象相聯(lián)系的宏觀自然過程具有方向性的規(guī)律。 七、 [鞏固練習(xí) ] ? ? A. 熱傳導(dǎo)過程 ? B．機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程 ? C．氣體的擴散過程 ? D．氣體向真空中膨脹的過程。 區(qū)別與聯(lián)系． ? 解答：熱力學(xué)第一定律指出了在任何熱力學(xué)過程中，能量不會有任何增減或損失，對自然過程也沒有限制；而熱力學(xué)第二定律是解決了哪些過程可以發(fā)生。 ? ，熵是變化的。妖精在適當(dāng)?shù)臅r候打開閥門，讓快的分子從 B 進入 A，慢的分子從 A進入B ，結(jié)果不須消耗能量， B 部分的溫度就下降，A部分的溫度就上升，熱量可以自發(fā)地從低溫物體流向高溫物體。畢竟，“妖精”，用通俗的話說，是個生物，也是個信息系統(tǒng)，“妖精”就是對宇宙演化的一種抗爭。 這些典型例子說明自然界的實際過程是按一定的方向進行的，相反方向的過程不能自動發(fā)生，或者說，如果可以發(fā)生，則必然引起其它后果。 1851年開爾文總結(jié)出熱力學(xué)過程進行的限度。 開爾文表述否定了熱機效率能達百分這百的可能性 高溫?zé)嵩?T1 熱機A吸Q吸放吸Q ||???1?第二類永動機（單熱機）不能制成。 克勞修斯表述 – 熱量不能自動地從低溫?zé)嵩磦鞯礁邷責(zé)嵩炊灰鹌渌淖兓? 一個系統(tǒng)，由一個狀態(tài)出發(fā)經(jīng)過某一過程達到另一狀態(tài)，如果存在另一個過程，它能使系統(tǒng)和外界完全復(fù)原（即系統(tǒng)回到原來狀態(tài)，同時消除了原過程對外界引起的一切影響）則原來的過程稱為 可逆過程 ； ?單擺運動：一個單擺，如果不受空氣阻力及其它摩擦力，當(dāng)它離開某一位置后，經(jīng)過一個周期又回到原來的位置而周圍一切都無變化。 ?理想氣體絕熱自由膨脹是不可逆的。 A 在熱現(xiàn)象中，可逆過程只有在 準靜態(tài) 和 無摩擦 的條件下才有可能。熱量總是自動地由高溫物體傳向低溫物體，從而使兩物體溫度相同，達到熱平衡。 但是當(dāng)氣體膨脹非常緩慢又沒有其它摩擦?xí)r，它卻是可逆的。 可逆過程是一種理想的極限，只能接近，絕不能真正達到。 ? 熱力學(xué)第二定律說明了自然界的實際過程是按一定的方向進行的，是不可逆的，相反方向的過程不能自動發(fā)生，或者說，如果可以發(fā)生，則必然引起其它后果。 克氏表述實質(zhì)上在于說明熱傳導(dǎo)過程是不可逆的。 對于一個熱力學(xué)系統(tǒng)，如果處于非平衡態(tài)，我們認為它處于有序的狀態(tài)，如果處于平衡態(tài)，我們認為它處于無序的狀態(tài)。隔板被抽出后， 4分子在容器中可能的分布情形如下圖所示： A B 微觀態(tài)共有 24=16種可能的方式，而且 4個分子全部退回到 A部的可能性即幾率為 1/24=1/16。 231021 對單個分子或少量分子來說，它們擴散到 B部的過程原則上是可逆的。 分布 （宏觀態(tài)） 詳細分布 （微觀態(tài)） 左邊一列的各種分布僅指出 A、 B兩邊各有幾個分子，代表的是系統(tǒng)可能的 宏觀態(tài) 。 均勻分布對應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)最多。那種宏觀態(tài)包含的微觀態(tài)數(shù)多，這種宏觀態(tài)出現(xiàn)的可能性就大。 所以，實際觀測到的總是均勻分布這種宏觀態(tài)。 如布朗運動。 注意： 微觀狀態(tài)數(shù)最大的平衡態(tài)狀態(tài)是最混亂、最無序的狀態(tài)。 “熵”的名稱是由德國物理學(xué)家道爾夫 梅特勒的大爆炸學(xué)說也認為，宇宙是以有序的狀態(tài)開始，不斷地向無序狀態(tài)發(fā)展，它與熱力學(xué)第二定律是相符的。 古羅馬詩人賀拉斯說：“時間磨滅了世界的價值！”可謂一語道破了熵定律的真諦。 。 二是將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，再用化學(xué)能發(fā)電。 二、開發(fā)新能源－－迫在眉睫 水能： 水作為能量的載體，被太陽能驅(qū)動地球上三棲（水、陸、空） 循環(huán)。潮汐蘊含著巨大能量，既可以用來 推動機械裝置，又可以用來發(fā)電。據(jù) 有關(guān)專家估算，在全球邊界層內(nèi)的總能量為 1015瓦，一年中約為 1016千瓦時電力的能量，相當(dāng)于目前全世界每年所燃燒能量的 3000倍。生成沼氣的原料本身 就是各種廢棄物，生產(chǎn)過程可以減少（有機物）垃圾的數(shù)量。（從直接利用地?zé)岬囊?guī)模來說，最常用的是地 熱水淋浴，占總利用量的 1/3以上，其次是地?zé)崴B(yǎng)殖和種植約占 20%，地 熱采暖約占 13%，地?zé)崮芄I(yè)利用約占 2%）。除以上利用 外，從熱水中還可提取鹽類、有益化學(xué)成分和硫磺等。 核電具有發(fā)電成本低、對環(huán)境污染小和安全等優(yōu)點。 水能資源集中分布于川西南山地的大渡河 、 金沙江 、 雅礱江三大水系 。 四川省屬貧油省份 ，但生物能源比較豐富 ， 每年產(chǎn)生沼氣約 10億立方米 。在發(fā)達國家， 核能的使用量日益增多 … 但是事實上，核能直接或潛藏的環(huán)境問題比煤或者 石油的要嚴重得多 … 關(guān)于這一點，我們將在二十章進行詳細的學(xué)習(xí) 溫室效應(yīng)、酸雨、光化學(xué)煙霧、浮塵等危害 人類要在以上問題中尋求一種協(xié)調(diào)與和 諧，在調(diào)整需求意識、珍惜資源、科研 開發(fā)等多個方面都有工作要做。位于浙江省溫嶺西部，樂清灣東北角。 酸雨進入河流對魚類的危害 酸雨對植物的危害 酸雨對建筑物的危害 漫畫：酸雨下的生活 上海出現(xiàn)浮塵天氣 ,空氣中可吸入顆粒物日均值達到去年日均值的 7倍左右 ,空氣屬于重度污染 ,空氣污染指數(shù)高達 500,創(chuàng)下上海自 2020年有空氣污染指數(shù)史以來的最高值 新疆南疆盆地、甘肅中西部、寧夏、內(nèi)蒙古中西部和東南部、陜西北部、山西北部、河北中北部、遼寧西部和北部、吉林中西部、黑龍江西南部以及京津等地出現(xiàn)浮塵天氣