選修熱力學(xué)第二定律市公開(kāi)課金獎(jiǎng)市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

熱力學(xué)第二定律

第1頁(yè)一、學(xué)習(xí)目標(biāo)：二、重點(diǎn)和難點(diǎn)：三、教學(xué)過(guò)程：第2頁(yè)1.了解熱傳導(dǎo)過(guò)程方向性。2.了解什么是第二類永動(dòng)機(jī)，為何第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成。3.了解熱力學(xué)第二定律兩種不一樣表述，以及這兩種表述物理實(shí)質(zhì)。4.了解什么是能量耗散。第3頁(yè)二、重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：熱力學(xué)第二定律物理實(shí)質(zhì)和兩種常見(jiàn)表述．難點(diǎn)：兩類永動(dòng)機(jī)區(qū)分，第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成原因第4頁(yè)三、教學(xué)過(guò)程：引入新課：任何物體都含有內(nèi)能，在地球上貯存量十分豐富海水總質(zhì)量約達(dá)1.4×1018噸，它溫度只要降低1oC，就能釋放相當(dāng)于1800萬(wàn)個(gè)功率為100萬(wàn)千瓦核電站一年發(fā)電量，足夠全世界使用40。而人類都不能利用這種“新能源”，究其原因，是因?yàn)榘ㄎ锢韺W(xué)一個(gè)基本定律——熱力學(xué)第二定律．第5頁(yè)新課教學(xué)：(一)、熱傳導(dǎo)方向性1．實(shí)例：熱量會(huì)自動(dòng)地從高溫物體傳給低溫度物體。2．熱傳導(dǎo)過(guò)程含有方向性3．自然界中進(jìn)行包括熱現(xiàn)象宏觀過(guò)程都含有方向性。第6頁(yè)1．實(shí)例：熱量會(huì)自動(dòng)地從高溫物體傳給低溫度物體。[注意]這里所說(shuō)“自發(fā)地”是指沒(méi)有任何外界影響或幫助，電冰箱工作時(shí)能將冰箱內(nèi)(溫度較低)熱量，傳給外界空氣(溫度較高)，是因?yàn)殡姳湎牧穗娔埽瑢?duì)制冷系統(tǒng)做了功。第7頁(yè)2．熱傳導(dǎo)過(guò)程含有方向性熱傳導(dǎo)過(guò)程能夠向一個(gè)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)；但向相反方向不會(huì)自發(fā)地產(chǎn)生(熱量不會(huì)自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體)，只有借助外界幫助才能進(jìn)行。第8頁(yè)①熱機(jī)：是一個(gè)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能裝置。熱機(jī)③效率：由能量守恒定律知道Q1=

W+Q2熱機(jī)效率內(nèi)燃機(jī)②原理：燃料燃燒產(chǎn)生熱量Q1（高溫?zé)嵩矗┩七M(jìn)活塞對(duì)外做功W排出廢氣向外界（低溫?zé)嵩矗┓艧酫2高溫?zé)釒?kù)低溫?zé)釒?kù)Q1Q2對(duì)外做功熱機(jī)W熱機(jī)效率小于100%，就不可能把從高溫?zé)嵩次諢崃咳哭D(zhuǎn)化為機(jī)械能，總有一部分熱量散發(fā)到冷凝器中。（二）機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化方向性第9頁(yè)(二)第二類永動(dòng)機(jī)1．第二類永動(dòng)機(jī)：人們把想象中能夠從單一熱源吸收熱量，全部用來(lái)做功而不引發(fā)其它改變熱機(jī)叫做第二類永動(dòng)機(jī)。2．第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成表示機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過(guò)程含有方向性．盡管機(jī)械能能夠全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，同時(shí)不引發(fā)其它改變．第10頁(yè)3．第一類永動(dòng)機(jī)和第二類永動(dòng)機(jī)它們都不可能制成，第一類永動(dòng)機(jī)構(gòu)想違反了能量守恒定律；第二類永動(dòng)機(jī)構(gòu)想雖不違反能量守恒定律，但違反了跟熱現(xiàn)象相聯(lián)絡(luò)宏觀自然過(guò)程含有方向性規(guī)律。第11頁(yè)三、熱力學(xué)第二定律舉例：兩種不一樣氣體擴(kuò)散能夠自發(fā)地進(jìn)入對(duì)方,最終成為一個(gè)均勻混合氣體思索:如圖所表示,容器A中裝有氣體,容器B是真空,打開(kāi)閥門(mén)K,容器A中氣體會(huì)自發(fā)地向B中膨脹,最終兩個(gè)容器都充滿氣體.會(huì)不會(huì)氣體自發(fā)地從容器B流向容器A,最終使容器B恢復(fù)成真空呢?大量自然現(xiàn)象說(shuō)明:有些物理過(guò)程含有方向性.第12頁(yè)(三)熱力學(xué)第二定律1．熱力學(xué)第二定律常見(jiàn)兩種表述：(1)按熱傳遞方向性來(lái)表述：不可能使熱量從低溫物體傳到高溫物體，而不引發(fā)其它改變．(2)按機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過(guò)程方向性來(lái)表述：不可能從單一熱庫(kù)吸收熱量并把它全部用來(lái)做功，而不引發(fā)其它改變．第13頁(yè)2．兩種表述是等價(jià)．能夠從一個(gè)表述導(dǎo)出另一個(gè)表述，兩種表述都稱為熱力學(xué)第二定律3．熱力學(xué)第二定律意義提醒了有大量分子參加宏觀過(guò)程方向性，是獨(dú)立于熱力學(xué)第一定律一個(gè)主要自然規(guī)律．第14頁(yè)(四)能量耗散1．能量耗散：流散內(nèi)能無(wú)法重新搜集起來(lái)加以利用現(xiàn)象叫做能量耗散．2．能量耗散從能量轉(zhuǎn)化角度反應(yīng)出自然界中宏觀過(guò)程含有方向性．第15頁(yè)五、例題分析：[例1]依據(jù)熱力學(xué)第二定律，以下判斷正確是A.電流能不可能全部變?yōu)閮?nèi)能B．在火力發(fā)電機(jī)中，燃?xì)鈨?nèi)能不可能全部變?yōu)殡娔蹸．熱機(jī)中，燃?xì)鈨?nèi)能不可能全部變?yōu)闄C(jī)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．第16頁(yè)[解析]依據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，凡與熱現(xiàn)象相關(guān)宏觀過(guò)程都含有方向性，電流能可全部變?yōu)閮?nèi)能(由電流熱效應(yīng)中焦耳定律可知)，而內(nèi)能不可能全部變成電流能．機(jī)械能可全部變?yōu)閮?nèi)能，而內(nèi)能不可能全部變成機(jī)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(xiàng)B、C、D正確．第17頁(yè)[例2]第二類永動(dòng)機(jī)不能夠制成，是因?yàn)閇]A.違反了能量守恒定律B．熱量總是從高溫物體傳遞到低溫物體C．機(jī)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(jī)械能，同時(shí)不引發(fā)其它改變第18頁(yè)[解析]第二類永動(dòng)機(jī)構(gòu)想即使符合能量守恒定律，不過(guò)違反了能量轉(zhuǎn)化中有些過(guò)程是不可逆規(guī)律。所以不可能制成，選項(xiàng)D正確．第19頁(yè)[例3]試對(duì)熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律做一簡(jiǎn)單評(píng)析[解析]熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律是組成熱力學(xué)知識(shí)理論基礎(chǔ)，前者對(duì)自然過(guò)程沒(méi)有任何限制，只指出在任何熱力學(xué)過(guò)程中能量不會(huì)有任何增加或損失，反應(yīng)是物體內(nèi)能改變與熱量、做功定量關(guān)系；后者則是處理哪些過(guò)程能夠自發(fā)地發(fā)生，哪些過(guò)程必須借助于外界條件才能進(jìn)行。第20頁(yè)六、小結(jié)：熱力學(xué)第二定律有常見(jiàn)兩種表述，提醒了有大量分子參加宏觀過(guò)程(即與熱現(xiàn)象相關(guān)宏觀過(guò)程)方向性，第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成。第21頁(yè)七、[鞏固練習(xí)]1.以下哪些物理過(guò)程含有方向性A.熱傳導(dǎo)過(guò)程B．機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過(guò)程C．氣體擴(kuò)散過(guò)程D．氣體向真空中膨脹過(guò)程。答案：第22頁(yè)上題答案：ABCD2.熱機(jī)是一個(gè)______裝置，熱機(jī)做功和它從熱源吸收熱量比值叫做熱機(jī)______．答案：3.能量耗散是從

________角度反應(yīng)出自然界中宏觀過(guò)程含有方向性．答案：第23頁(yè)2答案：把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；效率

3答案：熱現(xiàn)象4.熱力學(xué)第二定律使人們認(rèn)識(shí)到，自然界中進(jìn)行包括________現(xiàn)象宏觀過(guò)程都含有________性，比如機(jī)械能能夠________轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能_______全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而不引發(fā)其它改變．第24頁(yè)4答案：熱；方向；全部；不能。5.什么是第二類永動(dòng)機(jī)?為何第二類永動(dòng)機(jī)不可能造成?答：能夠從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)做功，而不引發(fā)其它改變熱機(jī)稱為第二類永動(dòng)機(jī)。第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成原因是因?yàn)闄C(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過(guò)程含有方向性，盡管機(jī)械能能夠全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而不引發(fā)其它改變。第25頁(yè)6.試述熱