高中物理《熱力學第二定律》教案5 新人教版選修3-3

1、優(yōu)質(zhì)文檔優(yōu)質(zhì)文檔11.611.6熱力學第二定律熱力學第二定律要點：了解熱傳導過程的方向性理解第二類永動機不可能的原因了解熱力學第二定律的不同表達以及實質(zhì)教學難點：用熱傳導過程的方向性解釋第二類永動機的不可能考試要求：高考Ⅰ（熱力學第二定律、永動機不可能、絕對零度不可達到），會考課堂設(shè)計：從學生比較熟悉熱傳導過程的方向性入手，從平時很少關(guān)注的方向性方式入手研究，調(diào)動學生的思維并為熱力學第二定律作準備。第二類永動機由于沒有違背能量的轉(zhuǎn)化和守

2、恒定律更具有欺騙性，應立足熱傳導過程的方向性來幫助學生理解。能量的耗散應從能量（守恒）的角度來考察，并保證對生活實例有指導性。解決難點：先引導關(guān)注熱傳導過程的方向性，用來解決第二類永動機的失敗原因，體會盡管沒有違背能量守恒定律但還受到其他因素的制約。學生現(xiàn)狀：不知道遵守能量守恒定律的機器為什么還是不可能制成；知道熱傳導的方向性但沒有聯(lián)系實際；第二類永動機（并不違背能量守恒定律）的欺騙性認識不足。培養(yǎng)能力：分析綜合能力，理解推理能力思想教

3、育：唯物主義世界觀，尊重事實考試說明：新增“熱力學第二定律、永動機不可能、絕對零度不可達到”一、引入有這樣有趣的問題：地球上有大量的海水，它的質(zhì)量約為1.41018t只要這些海水的溫度降低0.1OC就能放出5.81023J的熱量，這相當于1800萬個功率為100萬千萬的核電站一年的電量，為什么不去研究這種新能源呢？學了本節(jié)課你就可以知道答案了。二、熱傳導的方向性問:生活經(jīng)驗肯定告訴過我們，兩個溫度不同的物體互相接觸后，會發(fā)生什么現(xiàn)象？分

4、析：熱量會自發(fā)自發(fā)的從高溫物體傳給低溫物體，結(jié)果使溫度低的物體溫度升高，溫度高的物體溫度降低。問：有沒有見過，溫度自發(fā)的從低溫物體傳給高溫物體？分析：學生可能說“有”，比如說空調(diào)、冰箱。解釋什么是“自發(fā)地”？解釋什么是“自發(fā)地”？“自發(fā)地”“自發(fā)地”：是沒有任何外界的影響或幫助?？照{(diào)、冰箱需借助外界條件電源，才能夠使熱量從低溫物體傳到高溫物體，它們是“不自發(fā)地”而是“被迫地”——一旦停電，就又是自發(fā)地由高溫傳向低溫類似：水（自發(fā)地）往低

5、處流，也可以在有幫助的條件下（被迫地）向高處流?？偨Y(jié)：熱傳導的過程是有方向行，這個過程可以自發(fā)的從一個方向自發(fā)地進行；但是向相總結(jié)：熱傳導的過程是有方向行，這個過程可以自發(fā)的從一個方向自發(fā)地進行；但是向相反的方向卻不能自發(fā)地進行，必須借助外界的幫助。自然界中所涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都反的方向卻不能自發(fā)地進行，必須借助外界的幫助。自然界中所涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。具有方向性。三、第二類永動機大家都已經(jīng)知道，機械能和內(nèi)能之間可以發(fā)生

6、相互轉(zhuǎn)化，比如說一個在水平面上的物體，由于克服摩擦力做功，最后總要停下來。在這個過程中物體的動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使物體的溫度升高。而把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，在這轉(zhuǎn)化中能量守恒。依據(jù)理論，內(nèi)能同樣可以轉(zhuǎn)化機械能（動能），所以我們很愿意將汽車的溫度降低來獲得汽車的動能（在夏天那可是一舉兩得的事）。而不引起其他的變化。我們沒有見過這類情況，并不是人們沒想到，而是有困難?；卮疬@個問題之前我們先介紹熱機。熱機熱機，是將熱（內(nèi)）能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置。如內(nèi)燃

7、機、蒸汽機、燃氣輪機（熱電廠）、燃氣渦輪（噴氣飛機）。以內(nèi)燃機為例：氣體燃燒時產(chǎn)生的熱量Q1推動活塞做功W，然后放出熱氣，同時把熱量Q2散發(fā)到大氣中。根據(jù)能量守恒Q1=WQ2如果我們把熱機做的功W和它從熱源吸收的熱量優(yōu)質(zhì)文檔優(yōu)質(zhì)文檔Q1的比值叫做熱機的效率，用η表示效率，則有1QW??問：我們也都知道WQ1也就是η不可能達到100％，那是為什么？分析：熱機構(gòu)造必須有熱源和冷凝器，工作時，總要向冷凝器散熱，因此要損失熱量。能不能制造出沒有

8、冷凝器的熱機，只有單一的熱源，它從這個單一熱源中吸收熱量，可以全不用來做功，第二類永動機第二類永動機就是指這類遵守能量守恒定律，從單一熱源不斷獲得能量的機器。第二類永動機的失敗，說明機械能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化有著方向性：機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機械能（肯定引起其他變化）。所以我們在沒有冷凝器的條件下，無法通過降低海水溫度來獲取我們所需要的能量四、熱力學第二定律生活中很多物理過程的具有方向性。比如圖11－2中氣體的擴散，

9、物理學家通過分析自然現(xiàn)象，又總結(jié)了第二類永動機不可制成的經(jīng)驗，得出了熱力學第二定律。常見兩種表述：表述一：不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化。表述二：不可能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。兩種表述的實質(zhì)是統(tǒng)一統(tǒng)一的：自然界中進行的涉及的熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程具有方向性，都是不可逆的。五、能量耗散問：既然有能量守恒定律，為什么還要節(jié)約能源呢？分析：其實通過前面的學習，我們都可以找到答案了，因為能量

10、的轉(zhuǎn)化具有方向性，某些自發(fā)進行的能量轉(zhuǎn)化后不能再以原值的大小重新轉(zhuǎn)化回來，盡管總量是不變的但可利用的能在減少——能量的耗散（避免說成是損失）。能量的耗散也從能量轉(zhuǎn)化的角度表明其原因是：從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程是具有方向性的。六、絕對零度不可達到(8’)0K＝273.15℃，T=t273.15K值不同但（溫差）度的大小相同閱表：可通過與攝氏度的換算來體會溫度高分子運動快，溫度低分子運動慢；到0K（273.15℃）時分子不再