資源簡(jiǎn)介

3.4熱力學(xué)第二定律 教案
【教材分析】
（一）教材分析
本節(jié)介紹熱力學(xué)第二定律，該定律與熱力學(xué)第一定律是構(gòu)成熱力學(xué)知識(shí)的理論基礎(chǔ)，教學(xué)時(shí)要注意講清這兩個(gè)定律的區(qū)別。對(duì)于熱力學(xué)第二定律，教材先從學(xué)生比較熟悉的擴(kuò)散過(guò)程的方向性入手，研究與分子熱運(yùn)動(dòng)有關(guān)的過(guò)程的方向性問(wèn)題，以期引起學(xué)生思維的深化，也作為學(xué)習(xí)熱力學(xué)第二定律的基礎(chǔ)。教材中熱力學(xué)第二定律的兩種表述，分別是熱傳遞的方向性和機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過(guò)程的方向性的表述，最終歸結(jié)為自然界中一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過(guò)程都是不可逆的。教學(xué)時(shí)著重強(qiáng)調(diào)好方向性的問(wèn)題。
【教學(xué)目標(biāo)】
（一）教學(xué)目標(biāo)
物理觀念：知道傳熱、擴(kuò)散現(xiàn)象、機(jī)械能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化具有方向性，了解能量耗散和品質(zhì)降低的內(nèi)容，能解釋相關(guān)現(xiàn)象。
科學(xué)思維：理解熱力學(xué)第二定律的兩種表述，學(xué)會(huì)用熱力學(xué)第二定律解釋自然界中的能量轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移及方向性問(wèn)題，提高分析推理能力。
科學(xué)探究：通過(guò)對(duì)熱機(jī)效率的探討，揭示熱機(jī)效率不能達(dá)到100%的實(shí)質(zhì)，學(xué)會(huì)與他人交流合作，提高探索科學(xué)的能力。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：學(xué)會(huì)科學(xué)家探索問(wèn)題的方法，實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣。
【教學(xué)重難點(diǎn)】
（一）教學(xué)重難點(diǎn)
重點(diǎn)
熱力學(xué)第二定律的兩種常見(jiàn)表述。
難點(diǎn)
1.熱力學(xué)第二定律的開(kāi)爾文表述。
2.自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性。
【新課導(dǎo)入】
（一）新課導(dǎo)入
觀察紅色墨水在透明玻璃杯中的擴(kuò)散現(xiàn)象，紅色墨水是否可自動(dòng)聚集？冬天在室外的人體散發(fā)的熱量能否自動(dòng)回到人體？
【新課講解】
（一）熱力學(xué)第二定律
熱力學(xué)第二定律
1．宏觀自然過(guò)程的方向性
(1)凡是實(shí)際的過(guò)程，只要涉及熱現(xiàn)象，如物體間的傳熱、氣體的膨脹、擴(kuò)散、有摩擦的機(jī)械運(yùn)動(dòng)……都有特定的方向性。
(2)一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過(guò)程都是不可逆的。
(3)在物理學(xué)中，反映宏觀自然過(guò)程的方向性的定律就是熱力學(xué)第二定律。
2．熱力學(xué)第二定律的兩種表述
(1)熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述
熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。闡述的是傳熱的方向性。
(2)熱力學(xué)第二定律的開(kāi)爾文表述
不可能從單一熱庫(kù)吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響。闡述了機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性。
熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述和開(kāi)爾文表述是等價(jià)的。
（一）能源是有限的
能源是有限的
1．能量耗散：在各種各樣的活動(dòng)中，其他形式的能最終都轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，流散到周圍環(huán)境中再也不能自動(dòng)聚集起來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)器做功的現(xiàn)象。
2．能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的自發(fā)變化過(guò)程具有方向性。
3．能源：是指具有高品質(zhì)的容易利用的儲(chǔ)能物質(zhì)。
4．能源的使用過(guò)程中雖然能的總量保持守恒，但能量的品質(zhì)下降了。雖然能量總量不會(huì)減少，但能源會(huì)逐步減少，因此能源是有限的資源。
【板書(shū)】
（一）板書(shū)
熱力學(xué)第二定律
1.在物理學(xué)中，反映宏觀自然過(guò)程的方向性的定律就是熱力學(xué)第二定律。
2．熱力學(xué)第二定律的兩種表述
(1)克勞修斯表述(2)開(kāi)爾文表述
3. 熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)：一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都具有方向性。
4.能量耗散：其他形式的能最終都轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，流散到周圍環(huán)境中再也不能自動(dòng)聚集起來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)器做功的現(xiàn)象。
5．能源是有限的資源。
【課后反思】
（一）課后反思
熱力學(xué)第二定律的兩種表述
表述一：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。(按照熱傳遞的方向性來(lái)表述)
表述二：不可能從單一熱庫(kù)吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響。也可表述為第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的。(按照機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性來(lái)表述)
這兩種表述是等價(jià)的，可以從一種表述導(dǎo)出另一種表述，所以它們都稱為熱力學(xué)第二定律。
熱力學(xué)第二定律揭示了有大量分子參與的宏觀過(guò)程的方向性(自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性)。因此，對(duì)任何一類宏觀自然過(guò)程進(jìn)行方向的說(shuō)明，都可以作為熱力學(xué)第二定律的表述。
注意：不管如何表述，熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)在于揭示了“一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過(guò)程都是不可逆的”

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