【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 定律貢獻(xiàn)等背景情況的介紹，對(duì)學(xué)生進(jìn)行敢于 創(chuàng)新的科學(xué)精神教育。 二、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法 1．孤立系熵增原理熱力學(xué)第二定律不同表述的等效性 指導(dǎo)自學(xué) 2．卡諾定理和卡諾循環(huán) 教師講授 3．熱力學(xué)溫標(biāo) 指導(dǎo)自學(xué) 三、練習(xí)與討論 練習(xí)題： 1．有人聲稱設(shè)計(jì)出一熱機(jī)，其工作于 T1=400K 與 T2=250K 之間，從高溫?zé)嵩次眨?Q1 為 10475kJ 熱量，對(duì)外作功 W 為 20kwh，向低溫冷源放出的熱量恒為 Q1—W 之差。試用三種 方法證明這在熱機(jī)是否可以運(yùn)行 ? 2．閉口系經(jīng)歷了一個(gè)過(guò)程，熵增 △ S 為 25kJ／ K，從 300K 的恒溫?zé)嵩次諢崃?Q1 為 800kJ， 問(wèn)此過(guò)程是可逆 ?不可逆 ?還是不可能 ? 17 四、課堂總結(jié) 強(qiáng)調(diào)必須掌握 的知識(shí) 重 點(diǎn) 和 能力點(diǎn) ● 孤立系熵增原理、卡諾定理的內(nèi)容、實(shí)質(zhì)和作用及其應(yīng)用能力。 ● 應(yīng)用循環(huán)平均溫度法進(jìn)行循環(huán)經(jīng)濟(jì)性分析能力 五、布置作業(yè) 六、下次課內(nèi)容提示 ： 第三章 熱力學(xué)第二定律 (3 ) 克勞修斯積分式， 可用能及其不可逆損失 。 七、填寫教學(xué)評(píng)估卡 18 工程熱力學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)教案 No． 8 第三章 熱力學(xué)第二定律 (3) 一、教學(xué)目標(biāo) 1．知識(shí)點(diǎn) ● 克勞修斯積分式 ● 熱量的 可用能概念 ● 不可逆損失的真正含義和其與功損的根本區(qū)別 2．能力點(diǎn) ● 應(yīng)用 克勞修 斯積分式 對(duì)實(shí)際過(guò)程和循環(huán)的判斷分析能力 ● 實(shí)際過(guò)程與循環(huán)中不可逆損失分析計(jì)算能力及減少不可逆損失的分析能力 二、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法 1．可用能及其不可逆損失 教師講授 2． 克勞修斯積分式 教師講授 三、練習(xí)與討論 討論題 ：熱力學(xué)第二定律在工程中、生命科學(xué)中和在其它領(lǐng)域中應(yīng)用 四、課堂總結(jié) 強(qiáng)調(diào)必須掌握的知識(shí) 重 點(diǎn) 、難點(diǎn) 與 能力點(diǎn) ● 可用能的不可逆損失的概念及其計(jì)算能力 ● 應(yīng)用 克勞修斯積分式 對(duì)實(shí)際過(guò)程和循環(huán)的判斷 分析能力 五、布置作業(yè) 作業(yè) p103 思考題 ： 6 習(xí) 題 ： 4－ 5 六、下次課內(nèi)容提示 ： 火用概念，熱力學(xué)第二定律應(yīng)用。 七、填寫教學(xué)評(píng)估卡 19 工程熱力學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)教案 No． 9 第三章 熱力學(xué)第二定律 (4) 一、教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)點(diǎn) ● 火用和火無(wú)的概念 ● 各種火用的計(jì)算方法及火用損、火用效率的計(jì)算方法 ● 火用方程 ● 熱力學(xué)第二定律具體應(yīng)用的形式和應(yīng)用方面 能力點(diǎn) ● 各種火用的計(jì)算能力 ● 掌握 火用損的計(jì)算能力及減小火用損的分析 能力 ● 掌握熱力學(xué)第二定律的具體應(yīng)用形式及用之進(jìn)行實(shí)際計(jì)算與 熱力過(guò)程和熱力循環(huán) 判斷分析能力 二、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法 1．火用及其計(jì)算 教師講授 2?；鹩脫p的分析與火用效率 教師講授 3． 火用方程 教師講授 4。熱力學(xué)第二定律的具體應(yīng)用 教師講授 三、練習(xí)與討論 功損、火用損、可用能的不可逆損失 四、課堂總結(jié) 強(qiáng) 調(diào)必須掌握的知識(shí) 重 點(diǎn) 、難點(diǎn) 與 能力點(diǎn) ● 功損、火用損、可用能的不可逆損失區(qū)別與聯(lián)系 ● 熱力學(xué)第二定律的具體應(yīng)用形式和應(yīng)用方法 五、布置作業(yè) 復(fù)習(xí)消化理解本節(jié)強(qiáng)調(diào)的知識(shí)點(diǎn)和能力點(diǎn) 20 六、本章知識(shí)結(jié)構(gòu)框圖 七、下次課內(nèi)容提示 ： 熱力學(xué)第二定律習(xí)題與討論課 八、填寫教學(xué)評(píng)估卡 內(nèi)平無(wú)摩 0 方向 條件 Sg=0 Sg0 =0 閉 口 用 途 核心 實(shí)質(zhì) 熱力學(xué) 第一定律 局限 熱力學(xué)第二定律任務(wù)：過(guò)程進(jìn)行的方向、條件、限度 熱力學(xué)第二定律 基本表達(dá)式熵方程 △ S=Sf,m+Sf,q+Sg 過(guò)程： 方向性 不可逆性 熵產(chǎn) Sg 可用能 不可逆損失L=T0(△ S) 孤=T0Sg 孤立系熵增原理 （△ S） 孤 =Sg≥ 0 克勞修斯積分式 ? ? ???? 21 0,0 TQTQ ?? 不可逆過(guò)程 可逆過(guò)程 卡諾定理 卡諾循環(huán) 熱力學(xué)溫標(biāo) 1. 判斷循環(huán)過(guò)程可逆與否 （△ S） 孤 =0 ? ?210TQ? η t=η tc=112TT? ∮可逆 （△ S） 孤 0 ? ?210TQ? η tη tc ∮不可逆 （△ S） 孤 0 ? ?210TQ? η tη tc ∮不可能 2. 計(jì)算熵變和不可逆損失 途 途 閉口 絕熱 循環(huán) 應(yīng)用 用途 條件限度 火用 火無(wú) 火用 損 火用 損 為零 火用 損大于零 21 工程熱力學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)教案 No． 10 熱力學(xué) 第二定律習(xí)題與討論 1. 熱力學(xué)第二定律知識(shí)結(jié)構(gòu)框圖 2. 熱力學(xué)第二定律知識(shí)脈絡(luò)及核心知識(shí) 點(diǎn) 3. 習(xí)題 (1) 有一臺(tái)用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的小型車，一直壓縮空氣罐的容積為 ，壓力為 15MPa（表壓）。問(wèn)平均功率為 4P 的情況下車子最多能行駛多長(zhǎng)時(shí)間？用完這罐空氣，最終造成的熵產(chǎn)為若干？已知大氣狀況為 ， 20℃ 。 (2) 將 3kg 溫度為 0℃ 的冰，投入盛有 20kg 溫度為 50℃ 的水的絕熱容器中。求最后達(dá)到熱平衡時(shí)的溫度及整個(gè)絕熱系的熵增。已知水的比熱容為 (kg K)，冰的融解熱為 （不考慮體積變化）。 4. 思考題 (1) 自發(fā)過(guò)程是不可 逆過(guò)程，非自發(fā)過(guò)程是可逆過(guò)程，這樣說(shuō)對(duì)嗎？ (2) 熱力學(xué)第二定律能不能說(shuō)成“機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，而熱能不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能“？為什么？ (3) 與大氣溫度相同的壓縮氣體可以從大氣中吸熱而膨脹作功（依靠單一熱源作功）。這是否違背熱力學(xué)第二定律？ (4) 閉口系進(jìn)行了一個(gè)過(guò)程后，如果上熵增加了，是否能肯定它從外界吸收了熱量？如果熵減少了，是否能肯定它向外界放出了熱量？ (5) 試指出循環(huán)效率公式 211t ? ?? 和 211t TT? ?? 各自適用的范圍（ T1 和 T2 是指熱源和冷源的溫度）。 (6) 下列說(shuō)法有無(wú)錯(cuò)誤？如有錯(cuò)誤，指出錯(cuò)在哪里。 1) 工質(zhì)進(jìn)行不可逆循環(huán)后熵必定增加？ 2）使熱力系熵增加的過(guò)程必為不可逆過(guò)程； 3）工質(zhì)從狀態(tài) 1 到狀態(tài) 2 進(jìn)行了一個(gè)可逆吸熱過(guò)程和一個(gè)不可逆吸熱過(guò)程。后者的熵增必定大于前者的熵增。 七、下一次課內(nèi)容提示 ： 第四章 氣體的 熱力 性質(zhì)（ 1）理想氣體及其狀態(tài)方程 八、填寫教學(xué)評(píng)估卡 22 工程熱力學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)教案 No． 11 第 四 章 氣 體的熱力性質(zhì) (1) 一、教學(xué)目標(biāo) 1．知識(shí)點(diǎn) ● 實(shí)際氣體的概念 ● 理想氣體 的 概念 ● 理想氣體 狀態(tài)方程 ● 氣體常數(shù)和摩爾（通用）氣體常數(shù)概念 ● 理想混合氣體及其計(jì)算 ● 分壓力和道爾頓定律 2．能力點(diǎn) ● 實(shí)際氣體與理想氣體的判斷能力 ● 熟練應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程進(jìn)行平衡狀態(tài)點(diǎn)的計(jì)算 能力 ● 理想混合氣體計(jì)算能力 二、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法 1。氣體分子運(yùn)動(dòng)論要點(diǎn) 2．實(shí)際氣體與理想氣體 教師講授 3．理想氣體狀態(tài)方程和摩爾氣體常數(shù) 教師講授 4． 理想混合 氣體的熱力性質(zhì) 及其計(jì)算 教師講授 三、練習(xí)與討論 練習(xí)題： 理想氣體與實(shí)際氣體 分壓力 四、課堂總結(jié) 強(qiáng)調(diào)必須掌握的知識(shí) 重 點(diǎn) ● 理想氣體概念及理想氣體 的應(yīng)用 五、布置作業(yè) 六、下次課內(nèi)容提示 ： 第 四 章 氣體熱力性質(zhì) (2 ) 氣體比熱容、理想氣體熱力性質(zhì) 七、填寫教學(xué)評(píng) 估卡 23 工程熱力學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)教案 No． 12 第 四 章 氣體的熱力性質(zhì) (2) 一、教學(xué)目標(biāo) 1．知識(shí)點(diǎn) ● 氣體比熱容 ● 理想氣體的比熱容、熱力學(xué)能、焓 ● 理想氣體的熵 ● 邁耶公式 2．能力點(diǎn) ● 理想氣體熱力性質(zhì)（比熱容、熱力學(xué)能、焓、熵）的計(jì)算能力 3．德育點(diǎn) ● 通過(guò)英國(guó)科學(xué)家布萊克等對(duì)比熱容理論貢獻(xiàn)的介紹，向?qū)W生進(jìn)行創(chuàng)新思維和科學(xué)精神 的教育 二、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法 1． 比熱容 教師講授 2． 理想氣體 比熱容、理想氣體定壓比熱和定容比熱、比熱關(guān)系式 教師講授 3。 理想氣體熱力學(xué)能、焓和熵的計(jì)算 教師講授 三、練習(xí)與討論 練習(xí)題： 理想氣體性質(zhì)計(jì)算 四、課堂總結(jié) 強(qiáng)調(diào)必須掌握的知識(shí) 重 點(diǎn) 與 能力點(diǎn) ● 理想氣體熱力性質(zhì)的計(jì)算能力； ● 理想氣體的焓、熱力學(xué)能、定壓比熱和定容比熱都僅僅是溫度的單值函數(shù)，而理想氣體的熵除了與溫度有關(guān)外還與另外一個(gè)參數(shù)壓力 或比容有關(guān)； ● 只要是理想氣體，其熱力學(xué)能和焓都用比熱乘溫差來(lái)計(jì)算，無(wú)論過(guò)程是否定壓或定容。 五、布置作業(yè) 作業(yè) p73 習(xí) 題 ： 3－ 10 六、下次課內(nèi)容提示 ： 實(shí)際氣體熱力性質(zhì) 七、填寫教學(xué)評(píng)估卡 24 工程熱力學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)教案 No． 13 第四章 氣體的 熱力 性質(zhì) （ 3） 一、教學(xué)目標(biāo) 1．知識(shí)點(diǎn) ● 理想氣體狀態(tài)方程用于實(shí)際氣體 時(shí) 的偏差 ● 壓縮因子 ● 范德瓦爾方程 ● 對(duì)應(yīng)態(tài)原理與通用壓縮因子圖 2．能力點(diǎn) ● 使學(xué)生學(xué)會(huì)選擇適用的狀態(tài)方程和修正方法對(duì)實(shí)際氣體 性質(zhì)進(jìn)行修正 的 計(jì)算能力。 ● 理想氣體狀態(tài)方程用于實(shí)際氣體偏差起因 的分析能力 及范德瓦爾方程建立的 逆向 思維方法 3． 德育點(diǎn) ● 通過(guò)對(duì)只有小學(xué)文化的荷蘭科學(xué)家 范德瓦爾 創(chuàng)立范氏 方程的 介紹 對(duì)學(xué)生進(jìn)行 勇于創(chuàng)新 的教育 二、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法 1。 理想氣體狀態(tài)方程用于實(shí)際氣體 時(shí) 的偏差 、 壓縮因子 教師講授 2．范德瓦爾方程及其推導(dǎo)過(guò)程 教師講授 3。常用的其它狀態(tài)方程 教師講授 3．對(duì)應(yīng)態(tài)原理 教師將授 4．通用壓縮因子圖 教師講授 三、練習(xí)與討論 練習(xí)題： 采用理想氣體狀態(tài)方程、范氏方程和通用壓縮因子圖對(duì)實(shí)際氣體計(jì)算的比較 四、課堂總結(jié) 強(qiáng)調(diào)必須掌握的知識(shí) 重 點(diǎn) 和 能力點(diǎn) ● 范德瓦爾狀態(tài)方程在狀態(tài)方程研究中的重要地位和作用 ● 采用實(shí)際 氣體狀態(tài)方程時(shí)必須注意的問(wèn)題 ● 破除迷信和逆向思維對(duì)發(fā)明創(chuàng)造的極端重要性 五、布置