【文章內(nèi)容簡介】 +Q總 =0 Q總 = W總 ∴ Q1— Q2=W2— W1 A 如圖所示 ,密閉絕熱的具有一定質(zhì)量的活塞 ,活塞的上部封閉著氣體 ,下部為真空 ,活塞與器壁的摩擦忽略不計 ,置于真空中的輕彈簧的一端固定于理想氣體容器的底部 .另一端固定在活塞上 ,彈簧被壓縮后用繩扎緊 ,此時彈簧的彈性勢能為 EP(彈簧處于自然長度時的彈性勢能為零 ),現(xiàn)繩突然斷開 ,彈簧推動活塞向上運動 ,經(jīng)過多次往復(fù)運動后活塞靜止 ,氣體達(dá)到平衡態(tài) ,經(jīng)過此過程 （ ） A． EP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 例題 理想氣體 D 《 熱力學(xué)第二定律 》 教學(xué)目標(biāo) ? 知識與技能 ? 。 ? ，以及這兩種表述的物理實質(zhì)。 ? ，為什么第二類永動機不可能制成。 ? 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。 ? 2．熱力學(xué)第二定律的表述不只一種，對任何一類宏觀自然過程進(jìn)行方向的說明，都可以作為熱力學(xué)第二定律的表述，學(xué)習(xí)本節(jié)時注意這一方法。 ? 情感、態(tài)度與價值觀 ? 通過學(xué)習(xí)熱力學(xué)第二定律，可以使學(xué)生明白熱機的效率不會達(dá)到 100%，我們只能想辦法盡量提高熱機的效率，但不能渴求達(dá)到 100%。 ? 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。 ? 【 重點、難點分析 】 ： ? 重點：熱力學(xué)第二定律兩種常見的表述。 ? 難點： 。 ? 有方向性。 ? 【 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(dá) 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。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 ? 3．自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。 ? 1．實例：熱量會自動地從高溫物體傳給低溫度物體。 ? [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。 ? 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(jìn)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(jìn)行。 ① 熱機：是一種把 內(nèi)能 轉(zhuǎn)化為 機械能 的裝置。 熱機 ③ 效率： 由能量守恒定律知道 Q1 = W +Q2 熱機的效率 1QW??內(nèi)燃機 ② 原理：燃料燃燒產(chǎn)生熱量 Q1（高溫?zé)嵩矗? 推動活塞對外做功 W 排出廢氣向外界（低溫?zé)嵩矗┓艧? Q2 高溫?zé)釒? 低溫?zé)釒? Q1 Q2 對外做功 熱機 W 熱機的效率小于 100%，就不可能把從高溫?zé)嵩次盏臒崃咳哭D(zhuǎn)化為機械能，總有一部分熱量散發(fā)到冷凝器中。 （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。 ? 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。 三、熱力學(xué)第二定律 舉例：兩種不同的氣體擴散可以自發(fā)地進(jìn)入對方 ,最后成為一種均勻的混合氣體 思考 :如圖所示 ,容器 A中裝有氣體 ,容器 B是真空 ,打開閥門K,容器 A中的氣體會自發(fā)地向 B中膨脹 ,最后兩個容器都充滿氣體 .會 不會 氣體 自發(fā)地 從容器 B流向容器 A,最后使容器B恢復(fù)成真空呢 ? 大量自然現(xiàn)象說明 :有些物理過程具有方向性 . (三 )熱力學(xué)第二定律 ? 1．熱力學(xué)第二定律常見的兩種表述： ? (1)按熱傳遞的方向性來表述：不可能使熱量從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化． ? (2)按機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性來表述：不可能從單一熱庫吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化． ? 2．兩種表述是等價的． ? 可以從一種表述導(dǎo)出另一種表述，兩種表述都稱為熱力學(xué)第二定律 ? 3．熱力學(xué)第二定律的意義 ? 提示了有大量分子參與的宏觀過程的方向性，是獨立于熱力學(xué)第一定律的一個重要自然規(guī)律． (四 )能量耗散 ? 1．能量耗散：流散的內(nèi)能無法重新收集起來加以利用的現(xiàn)象叫做能量耗散． ? 2．能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性． 五、例題分析： ? [例 1]根據(jù)熱力學(xué)第二定律，下列判斷正確的是 ? A. 電流的能不可能全部變?yōu)閮?nèi)能 ? B．在火力發(fā)電機中，燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部變?yōu)殡娔? ? C．熱機中，燃?xì)鈨?nèi)能不可能全部變?yōu)闄C械能 ? D．在熱傳導(dǎo)中，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫度物體． ? [解析 ]根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性，電流的能可全部變?yōu)閮?nèi)能 (由電流熱效應(yīng)中的焦耳定律可知 )，而內(nèi)能不可能全部變成電流的能．機械能可全部變?yōu)閮?nèi)能，而內(nèi)能不可能全部變成機械能，在熱傳導(dǎo)中，熱量只能自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體，所以選項 B、 C、 D正確． [例 2]第二類永動機不可以制成，是因為 [ ] A. 違背了能量的守恒定律 B．熱量總是從高溫物體傳遞到低溫物體 C．機械能不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能 D．內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機械能，同時不引起其他變化 ? [解析 ]第二類永動機設(shè)想雖然符合能量守恒定律，但是違背了能量轉(zhuǎn)化中有些過程是不可逆的規(guī)律。所以不可能制成，選項 D正確． ? [例 3]試對熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律做一簡單的評析 ? [解析 ]熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律是構(gòu)成熱力學(xué)知識的理論基礎(chǔ)，前者對自然過程沒有任何限制，只指出在任何熱力學(xué)過程中能量不會有任何增加或損失，反映的是物體內(nèi)能的變化與熱量、做功的定量關(guān)系；后者則是解決哪些過程可以自發(fā)地發(fā)生，哪些過程必須借助于外界條件才能進(jìn)行。 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。 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。 答案： 上題答案： A B C D ? ______的裝置，熱機做的功和它從熱源吸收熱量的比值叫做熱機的 ______． 答案： ? ________角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性． 答案： 2答案：把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；效率 3答案：熱現(xiàn)象 ? ，自然界中進(jìn)行的涉及 ________現(xiàn)象的宏觀過程都具有 ________性，例如機械能可以 ________轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能 _______全部轉(zhuǎn)化為機械能，而不引起其他變化． 4答案：熱；方向；全部；不能。 ? ?為什么第二類永動機不可能造成 ? ? 答： 能夠從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化的熱機稱為第二類永動機。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。 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。兩個定律從不同角度揭示了熱力學(xué)過程中遵從的規(guī)律，既相互獨立，又相互補充，共同構(gòu)成了熱力學(xué)知識的理論基礎(chǔ) 《 熱力學(xué)第二定律 的微觀解釋 》 教學(xué)目標(biāo) ? 知識與技能 ? ，宏觀態(tài)和微觀態(tài)的概念。 ? 。 ? ，知道熵是反映系統(tǒng)無序程度的物理量。 ? ，熵是變化的。 ? 過程與方法 ? １ .學(xué)會通過現(xiàn)象總結(jié)規(guī)律的科學(xué)方法 ? ，知道任何自然過程中一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減少 ? 情感態(tài)度和價值觀 ? 培養(yǎng)分析、歸納、綜合能力 ? 一個“妖精”，神通廣大，能跟蹤充滿容器的每個氣體分子的運動。把這個容器用一道隔板分為 A ， B兩部分，并在隔板上安裝一個閥門，當(dāng)閥門打開時單個氣體分子可以從容器的一部分經(jīng)過閥門進(jìn)入另一部分去。 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