2022年高二物理教案分子热运动-能量守恒-六---热力学第二定律.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 六 热力学其次定律【教学目标】1、明白热传导过程的方向；2、明白什么是其次类永动机,为什么其次类永动机不行能制成；3、明白热力学其次定律的两种不同的表述以及这两种表述的物理实质；4、明白什么是能量耗散；5、知道肯定零度不行能到达；6、指导同学分析事例,培育同学分析问题和理论联系实际的才能【重点、难点分析】重点： 1、热力学其次定律两种常见的表述 2、什么是肯定零度,知道它是不行到达的 难点： 1、热力学其次定律表述的物理实质 2、自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性【课时支配】一课时【课前预备】老师：投影仪及胶片,一个电冰箱模型,一盆

2、凉水,预备一个酒精 灯和一个铁块,铁钳 同学：课下预习课文,在家观看自家的电冰箱【教学设计】引入新课 我们在中学学过, 当物体温度上升时,就要吸取热量；当物体温度降低时,就要放出热量；而且热量公式 地球上有大量的海水 ,它的总质量约为Q = cm t,这里有一个好玩的问题：1.4 1018 t , 假如这些海水的温度降低 0.1 oC,将要放出多少焦耳的热量 .海水的比热容为 C=4.2103J/kg ；下面请大家运算一下；1 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 同学运算： Q = 4.2 103 1.4 1018 1

3、03 0.1 = 5.8 1023J 这相当于 1800 万个功率为 100 万千瓦的核电站一年的发电量；为什么人 们不去争论这“ 新能源” 呢？原先,这样做是不行能的,这涉及物理学的 一个基本定律,这就是本节要争论的热力学其次定律；【板书】第六节热力学其次定律【板书】一、热传导的方向性 老师试验,点燃酒精灯,用钳夹住事先预备好的铁块,在火焰上灼 烧一段时间后, 问同学现在用手摸会显现什么现象？下面把灼热的铁块放 入冷水中, 过一段时间, 拿出铁块现在你们敢用手摸吗？通过这个试验说 明什么问题？同学摸索,老师赐予启示 同学答：热量从温度高的物体自发地传给温度低的物体 再让同学列举一些这样的例子

4、 例如：雪花落在手上就融解,挨着火炉就暖和等等 老师反问同学：大家是否想过热量为什么不会自发地从低温物体传 给高温物体,使低温物体的温度越来越低,高温物体的温度越来越高；这 里所说的“ 自发地” ,指的是没有任何外界的影响或帮忙；同学摸索争论 一会后,有的同学可能产生疑问：电冰箱内部的温度比外部低,为什么致 冷系统仍能够不断地把冰箱内的热量传给外界的空气？事前我们让大家观看自家的电冰箱,请同学做简要的答复,老师进 行点拨；然后,展现电冰箱模型给同学简要讲解；这是由于电冰箱消耗了电能,对致冷系统做了功；一旦切断电源,电冰箱就不能把其内部的热量传给外界的空气了；发地传给电冰箱,使其温度逐步上升；同

5、学总结：2 相反,外界的热量会自名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 热传导的方向性：两个温度不同的物体相互接触时,热量会自发地 从高温物体传给低温物体； 要实现相反过程,必需借助外界的帮忙,因而 产生其他影响或引起其他变化；【板书】二、其次类永动机 前面我们学习了第一类永动机,不能制成的缘由是什么？违反了能 量守恒,什么是其次类永动机呢？同学看书,并摸索争论以下问题：投影片 1、热机是一种把什么能转化成什么能的装置？ 2、热机的效率能否到达 100%？ 3、其次类永动机模型 4、机械能和内能转化的方向性 然后由各小组代

6、表答复,老师进行思路点拨 1、热机是一种把内能转化成机械能的装置 2、热机的效率不能到达 100% 缘由分析：以内燃机为例,气缸中的气体得到燃烧时产生的热量为 Q1,推动活塞做工 W,然后排出废气,同时把热量Q2散发到大气中,由能量守恒定律可知： Q1 = W + Q 2我们把热机做的功W 和它从热源吸取的热量Q1 的比值叫做热机的效率,用表示 =W / Q 1实际上热机不能把得到的全部内能转化为机械能,热机必需有热源和冷凝器,热机工作时,总要向冷凝器散热,一部分热量 Q2,所以有：Q1W 3 不行防止的要由工作物质带走名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 7 页精选学习资料

7、 - - - - - - - - - 因此,热机的效率不行能到达100%,汽车上的汽油机械效率只有20%30%,蒸汽轮机的效率比较高,也只能到达60%,即使是抱负热机,没有摩擦,也没有漏气等能量缺失, 它也不行能把吸取的热量百分之百的转化 成机械能,总要有一部分散发到冷凝器中 3、能从单一热源吸取热量, 然后全部用来做功, 而不引起其他 变化的机器,称为其次类永动机；其次类永动机并不违反能量守恒定律,人们为了制造出其次类永动机 作出了各种努力,但同制造第一类永动机一样,都失败了；为什么其次类永动机不行能制成呢？由于机械能和内能的转化过程具有方向性；4、机械能全部转化成内能, 内能却不能全部转化

8、为机械能,同 时不引起其他变化【板书】三、热力学其次定律 再举实例,说明有些物理过程具有方向性同学摸索答复,老师引导点拨 气体的扩散现象 书上连通器的小试验气体向其中膨胀【板书】热力学其次定律的两种表述 表述一：不行能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其他 变化根据热传递的方向性来表述的表述二：不行能从单一热源吸取热量并把它全部用来做功,而不引起 其他变化；也可表述为其次类永动机是不行能制成的；机械能与内能转 化具有方向性这两种表述是等价的,可以从一种表述导出另一种表述,所以他们都4 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - -

9、- - 称为热力学其次定律；热力学其次定律揭示了有大量分子参加的宏观过程的方向性；自然 界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性【板书】四、能量耗散设疑既然自然界中的能量是守恒的,的能量可以利用有的能量不便于利用；举例说明：流淌的水带动水磨做功为什么仍要节省能源呢？由于有电池中的化学能转变成电能,电能又在灯泡中转变成光能 火炉把屋子烧暖等同学总结： 流散的内能无法重新收集起来加以利用的现象,称为能量耗散 能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程具有方向性；【板书】五、肯定零度不行到达宇宙中存在着温度的下限：273.15,以这个下限为起点的温度叫做热力学温度,用 T,单位是开尔文,符号

10、是 K,热力学温度 T 同摄氏温 度 t 的换算关系是： T = t + 273.15K 一些实际的温度值投影仪显示此表或让同学看书上的表同学分析此表, 并结合课本可以知道, 试验室中的低温已经特别接近 热力学零度了也称肯定零度对大量事实的分析说明： 热力学零度不行到达； 这个结论称做热力学 第三定律；尽管热力学零度不行能到达, 但是只要温度不是肯定零度就总有可能 降低；因此,热力学第三定律不阻挡人们想方法尽可能地接近肯定零度；小结：老师用投影仪写出框架,同学进行总结【随堂练习】1、热力学其次定律使人们熟识到,自然界中进行的涉及 现象的5 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共

11、 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 宏观过程都具有性,例如机械能可以转化为内能,但内能 全部转化成机械能,而不引起其他变化；2、热传导的规律为：A、热量总是从热量较多的物体传递给热量较少的物体B、热量总是从温度较高的物体传递给温度较低的物体C、热量总是从内能较多的物体传递给内能较少的物体D、热量总是从比热容较大的物体传递给比热容较小的物体摸索题：一种冷暖两用型空调铭牌标注有如下指标：输入功率 1KW ,制冷能力 1.2 104KJ/h,制热才能 1.3 10 4 KJ/h；这样,该空调在制热时,每消耗 1J 电能,将放出 3J多热量,是指标注错误仍是能量不守恒呢？【教学设

12、计说明】1、从同学比较熟识的热传导的方向性入手,争论与分子热运动有关的方向性问题,通过简洁的试验,帮忙同学懂得,以期引起同学思维的深化,也作为学习热力学其次定律的基础；2、热力学第肯定律和其次定律是构成热力学学问的理论基础,热力学第肯定律对自然过程没有任何限制,只指出在任何热力学过程中能量不会有任何增加或缺失；热力学其次定律解决哪些过程可以发生；教学时要留意讲清二者的关系；3、热机的效率不能到达100%,不行防止地要把一部分热传递给低温的环境,所以其次类永动机不行能制成；4、热力学其次定律的两种表述,一种是根据热传导过程的方向性表述的 另一种是根据机械能与内能转化过程的方向性表述的；这两种表述是 等价的,它们都说明,自然界中一切与热现象有关的实际宏观过程都 是不行逆的；教学时,要留意说明这两种不同表述的内在联系,讲清6 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 这两种表述的物理实质；5、能量耗散从能量角度揭示一切与热现象有关的实际宏观过程是不行逆 的；6、热力学零度是不行到达的,但是只要温度不是肯定零度就总有可能降 低；7、教案设计主要以同学摸索争论总结归纳为主,老师从中引导点拨,要 充分调动同学的想象力和参加意识；7 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 7 页