20xx人教版高中物理選修3-3第十章熱力學定律word教學設計(編輯修改稿)
2025-01-03 05:42 本頁面
【文章內容簡介】 教學難點 ： 熱力學第二定律中所描述的 不發(fā)生其他變化 。 教學方法： 多媒體輔助教學，分析討論講解相結合。 教學器材： 多媒體演示系統(tǒng)、自制電腦教學軟件。 教學過程： 第四節(jié) 熱力學第二定律 （一）引入新課 提問： 熱力學第一定律的內容是什么？第一類永動機為什么沒有制成？能量守恒定律是怎樣表述的？ 在能量守恒定律中，存在著能量的 轉移 和 轉化 ，具體到熱力學第二定律，內能和內能之間存在著 轉移 以及內能和機械能之間也存在著 轉化 的過程，引入課題：熱力學第二定律。 （二）新課教學 內能的轉移 :內能 轉移實質就是熱傳遞。 例 1： 冰箱中的冰激凌在停電時的融化過程，引導學生分析融化的原因。（熱量可以從高溫物體傳遞給低溫物體） 冰箱里的冰激凌在冰箱正常工作時并沒有融化。進一步引導學生思考熱量只能從高溫物體傳遞給低溫物體這種說法是否妥當。如果不妥當應該怎樣說。從而得出所謂的熱量從高溫物體向低溫物體傳遞是一個自發(fā)的過程，熱量從低溫物體向高溫物體轉移需要其他的物理過程參與。（以模擬動畫說明內能轉移過程的方向性） （ 1）熱力學第二定律克勞修斯表述： 不可能使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體而不產生其他變化。內能轉移過程的方 向性 說明 : 不產生其他變化是指沒有其他物理過程參與。 內能和機械能之間的轉化 （ 1）第二類永動機 瓦特蒸汽機的發(fā)明說明人們開始了熱機理論的研究，（ 熱機 就是一種把內能轉化為機械能的機械） 1824 年，卡諾在《論火的動力》中指出 凡是有溫度差的地方就能夠發(fā)生動力 1834 年，克拉珀龍把卡諾這一思想幾何化為 卡諾循環(huán) 熱機從高溫熱源吸收熱量 Q，其中一部分對外做功 W，另一部分被釋放給低溫熱源，根據能量守恒定律Q1 = Q2 + W η =W/ Q1 = (Q1 Q2) /Q1 =1 Q2/ Q1，可以知道 Q2 越少，η越高，于是人們就考慮能否讓 Q2不存在，這樣就可以產生一個η =100％的熱機，就可以產生另一種永動機，可以看到這種機械并不違反能量守恒定律，這一類永動機叫第二類永動機。 第二類永動機： 能從單一熱源吸收熱量全部用來做功而不引起其他變化的機械。 如果這一類永動機能夠制成，它就可以從外界諸如空氣、海洋、土壤等單一熱源中不斷地吸取能量，而對外做功。眾所周知在空氣和海洋中內能是取之不盡的，這樣的話飛機不用帶油箱，輪船不用帶燃料。人們?yōu)榇俗龀隽?許多努力，做了大量的嘗試，但是第二類永動機始終還是沒能制成。伴隨著一次次的失敗，終于認識到第二類永動機是不可能制成的。 這個結論是開爾文首先提出來的。 （ 2）開爾文表述： 不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不產生其他變化。即 :第二類永動機是不可能制成的。 說明： 熱力學第二定律兩種表述形式實質是一樣的，只是側重角度不同： （ 1）克勞修斯表述體現熱傳導的方向性 （ 2）開爾文表述體現機械能和內能之間轉化的方向性 能量耗散 自然界中的能量有的便于利用而有的不便于利用，內能作為能量發(fā) 展的最終形式是沒有辦法把這些流散的內能重新收集起來加以利用。 舉例：電能轉化為光能再轉化為內能：烤火時高溫物體的內能變?yōu)榈蜏匚矬w的內能都是無法將散失的內能重新再利用能量耗散是從能量轉化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有的方向性。說明能量耗散不是能量損失，只是可便于利用的能量減少了。 總結： 熱力學第二定律提示了有大量分子參與的宏觀過程的方向性，使得它成為獨立于熱力學第一定律的一個重
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