熱力學(xué)第二定律教案

時(shí)間：2025-08-08 07:47:03 教案我要投稿

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熱力學(xué)第二定律教案

　　作為一位杰出的教職工，時(shí)常需要用到教案，教案是教學(xué)活動(dòng)的總的組織綱領(lǐng)和行動(dòng)方案。我們?cè)撛趺慈懡贪改兀恳韵率切【幘恼淼臒崃W(xué)第二定律教案，希望能夠幫助到大家。

熱力學(xué)第二定律教案

熱力學(xué)第二定律教案1

　　2、了解什么是第二類永動(dòng)機(jī)，為什么第二類永動(dòng)機(jī)不可制成

　　3、了解熱力學(xué)第二定律的兩種表述方法以及這兩面三刀種表述的物理實(shí)質(zhì)

　　4、了解什么是能量耗散

　　5、了解什么是能源，了解什么是常規(guī)能源，了解常規(guī)能源的儲(chǔ)備與人類需求間的矛盾

　　6、了解常規(guī)能源的使用與環(huán)境污染的關(guān)系

　　7、了解哪些能源是清潔能源，哪些能源可再生。

　　8、要求就能源與環(huán)境問題開展研究性學(xué)習(xí)。

　　[重點(diǎn)與難點(diǎn)]：熱力學(xué)第二定律，研究性學(xué)習(xí)的課題選擇及材料的收集

　　[教學(xué)方法]：學(xué)生課堂自學(xué)結(jié)合討論歸納

　　[教學(xué)過程]：

　　一、復(fù)習(xí)提問

　　1、熱力學(xué)第一定律研究的是做功與對(duì)物體熱傳遞在改變物體內(nèi)能上的關(guān)系，可以表述為：。

　　2、熱力學(xué)第一定律說(shuō)明了能量間相互轉(zhuǎn)化過程中遵守的規(guī)律：能量轉(zhuǎn)化與守恒定律。

　　3、第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)樗`背了。

　　二、新課講授

　　[學(xué)生帶著問題閱讀、討論]：

　　思考：1、何為熱傳導(dǎo)的方向性？

　　2、什么是第二類永動(dòng)機(jī)？它違背了什么規(guī)律？

　　3、何為熱力學(xué)第二定律？它有幾種表述方法？

　　歸納：一）、熱傳導(dǎo)的方向性：

　　高溫物體只能“自發(fā)地”將熱量傳給低溫物體，而低溫物體必須要依靠外界的輔助才能將熱量傳給高溫物體。

　　二）、第二類永動(dòng)機(jī)

　　１、沒有冷凝器的能從單一熱源吸收熱量并全部用來(lái)做功而不引起其他變化的熱機(jī)。

　�。病⑻卣鳎悍夏芰渴睾愣�；不可能引起其他變化。

　�。场⒔Y(jié)論：機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性，盡管機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，同時(shí)不引起其它變化

　　三）、熱力學(xué)第二定律

　　表述一：不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不產(chǎn)生其他變化。（按熱傳導(dǎo)的方向性表述）

　　表述二：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)做功，而不引起其他變化。（按能量轉(zhuǎn)化的方向性表述）

　　小結(jié)：自然界中進(jìn)行的.涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。

　　四）、能量耗散

　　在自然界中的宏觀過程由于方向性，使得能量在轉(zhuǎn)化過程中不可能使轉(zhuǎn)化后的能量全部加以利用，總會(huì)有一部分能量會(huì)流散，這種現(xiàn)象叫能量耗散。

　　五）、能源

　�。�、常規(guī)能源與新能源；

　　常規(guī)能源有：煤、石油、天然氣等

　　新能源有：風(fēng)能、潮汐能、太陽(yáng)能、原子能、沼氣等。

　�。�、常規(guī)能源的儲(chǔ)備與利用間的關(guān)系：

　�。场⒊Ｒ�(guī)能源的利用與環(huán)境污染

　　環(huán)境污染的種類：大氣污染、水污染、噪聲污染

　　具體有：溫室效應(yīng)、酸雨、光化學(xué)污染

　�。�、環(huán)境污染的防止

　　六）、研究性學(xué)習(xí)課題

　　總課題：能源與環(huán)境

　　子課題：1、研究“溫室效應(yīng)”的形成（起因、結(jié)果）與防止。

熱力學(xué)第二定律教案2

　　學(xué)習(xí)目標(biāo)

　　1. 知道自然界中熱侍導(dǎo)的方向性。

　　2. 初步了解熱力學(xué)第二定律，并能用熱力學(xué)第二定律解釋第二類永動(dòng)機(jī)不能制造成功的原因。

　　3. 能用熱力學(xué)第二定律解釋自然界中的能量轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移以及方向性問題。

　　學(xué)習(xí)重、難點(diǎn)

　　熱力學(xué)第二定律及用定律解釋一些實(shí)際問題。

　　學(xué)法指導(dǎo)

　　自主、合作、探究、師生討論

　　知識(shí)鏈接

　　1.熱力學(xué)第一定律的內(nèi)容：。

　　2.機(jī)械能能否全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，那么內(nèi)能能否全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能?舉例說(shuō)明

　　學(xué)習(xí)過程

　　用案人自我創(chuàng)新

　　[自主學(xué)習(xí)]

　　1. 閱讀P56思考與討論提出的問題，體會(huì)熱傳導(dǎo)的方向性。說(shuō)說(shuō)你對(duì)一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的這名話的理解。

　　2. 熱機(jī)是一種把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置。熱機(jī)包括熱源、工作物質(zhì)、冷凝器幾部分組成。其工作原理為：熱機(jī)從熱源吸收熱量Q1，推動(dòng)活塞做功W，然后向冷凝器釋放熱量Q2。根據(jù)能量守恒三者關(guān)系為：我們把熱機(jī)做的功W和它從熱源吸收的熱量Q1的比值叫做熱機(jī)的效率，用教type=#_x0000_t75 ole=表示，即。

　　思考：熱機(jī)的效率能否達(dá)到100%，為什么?

　　3. 第二類永動(dòng)機(jī)：

　　只從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ鹌渌兓臒釞C(jī)。根據(jù)你所了解的知識(shí)，第二類永動(dòng)機(jī)可能研制成嗎?說(shuō)說(shuō)你的理由。

　　4. 熱力學(xué)第二定律

　　(1) 兩種表述：

　　①(這是按照熱傳導(dǎo)的方向性來(lái)描述的)。

　　②(這是按照機(jī)械能與熱能轉(zhuǎn)化過程的方向性來(lái)描述的)。

　　說(shuō)明：

　　(1) 熱力學(xué)第二定律的兩種表述看上去似乎沒有什么聯(lián)系，然而實(shí)際上它們是等效的。

　　(2) 熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)是它揭示了大量分子參與的宏觀過程的方向性，使人們認(rèn)識(shí)到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。

　　(3) 熱力學(xué)第一定律和第二定律的區(qū)別：

　　[例題與習(xí)題]

　　[例1]下列哪些過程具有方向性( )

　　A熱傳導(dǎo)過程

　　B.機(jī)械能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程

　　C.氣體的擴(kuò)散過程

　　D.氣體向真空中的膨脹

　　[例2]根據(jù)熱力學(xué)第二定律，下列說(shuō)法中正確的是( )

　　A. 不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)做功而不引起其它變化

　　B. 沒有冷凝器，只有單一的熱源，能將從單一熱源吸收的熱量全部用來(lái)做或，而不引起其它變化的熱機(jī)是可能實(shí)現(xiàn)的

　　C. 制冷系統(tǒng)將冰箱里的熱量傳給外界較高的溫度的空氣中不引起其它變化

　　D. 不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體而不引起其它變化

　　[練習(xí)1] 根據(jù)熱力學(xué)第二定律，下列說(shuō)法中正確的是( )

　　A. 熱機(jī)中燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能

　　B. 電流的`能不可能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能

　　C. 在火力發(fā)電機(jī)中，燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部變成電能

　　D. 在熱傳導(dǎo)中，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體。]

　　[例3]下列說(shuō)法正確的是( )

　　A. 第二類永動(dòng)機(jī)和第一類永動(dòng)機(jī)一樣，都違背了能量守恒定律

　　B. 第二類永動(dòng)機(jī)違背了能量轉(zhuǎn)化的方向性

　　C. 自然界中的能量是守恒的，所以不用節(jié)約能源

　　D. 自然界中的能量盡管是定恒的，但有的能量便于利用，有的能量不便于利用，幫要節(jié)約能源

　　[例4]關(guān)于熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律，下列說(shuō)法正確的是( )

　　A. 熱力學(xué)第一定律指出內(nèi)能可以與其它形式的能相互轉(zhuǎn)化，而熱力學(xué)第二定律則指出內(nèi)能不可能完全轉(zhuǎn)化成其它形式的能，幫這兩條定律是相互矛盾的

　　B. 內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為其它形式的能，只是會(huì)產(chǎn)生其它影響，幫兩條定律并不矛盾

　　C. 兩條定律都是有關(guān)能量的轉(zhuǎn)化定律，它們不但不矛盾，而且沒有本質(zhì)的區(qū)別

　　D. 其實(shí)能量守恒定律已經(jīng)包含了熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律

熱力學(xué)第二定律教案3

　　一、教學(xué)目標(biāo)

　　1．了解熱傳導(dǎo)過程的方向性

　　2．了解什么是第二類永動(dòng)機(jī)，為什么第二類永動(dòng)機(jī)不可制成

　　3．了解熱力學(xué)第二定律的兩種表述方法以及這兩種表述的物理實(shí)質(zhì)

　　4．了解什么是能量耗散

　　二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

　　1．重點(diǎn)內(nèi)容是了解熱力學(xué)第二定律的兩種表述方法以及這兩種表述的物理實(shí)質(zhì),知道為什么第二類永動(dòng)機(jī)不可制成。

　　2．第二類永動(dòng)機(jī)不可制成的物理實(shí)質(zhì)是教學(xué)的難點(diǎn)。

　　三、教學(xué)方法：教師講解與學(xué)生課堂自學(xué)結(jié)合，并討論歸納

　　四、教具：投影儀，大屏幕，相關(guān)圖片

　　五、教學(xué)過程

　�。ㄒ唬┮胄抡n

　　有這樣一個(gè)有趣的問題：地球上有大量海水，它的總質(zhì)量約為1.4×1018t，只要這些海水的溫度降低0.1℃，就能放出5.8×1023J的熱量，這相當(dāng)于1800萬(wàn)個(gè)核電站一年的發(fā)電量．為什么人們不去研究這種“新能源”呢？原來(lái)，這樣做是不可能的．這涉及物理學(xué)的一個(gè)基本定律，就是本節(jié)要討論的熱力學(xué)第二定律。

　　【板書】第七節(jié) 熱力學(xué)第二定律

　�。ǘ┻M(jìn)行新課

　　[學(xué)生帶著問題閱讀、討論]：

　　思考：

　　1、何為熱傳導(dǎo)的方向性？

　　2、什么是第二類永動(dòng)機(jī)？它違背了什么規(guī)律？

　　3、何為熱力學(xué)第二定律？它有幾種表述方法？

　　歸納：

　�、�、熱傳導(dǎo)的方向性：

　　高溫物體只能“自發(fā)地”將熱量傳給低溫物體，而低溫物體必須要依靠外界的輔助才能將熱量傳給高溫物體。

　�、颉⒌诙愑绖�(dòng)機(jī)

　�。�、沒有冷凝器的能從單一熱源吸收熱量并全部用來(lái)做功而不引起其他變化的熱機(jī)。

　�。病⑻卣鳎悍夏芰渴睾愣�；不可能引起其他變化。

　　Ⅲ、熱力學(xué)第二定律

　　表述一：不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不產(chǎn)生其他變化。（按熱傳導(dǎo)的方向性表述）

　　表述二：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)做功，而不引起其他變化。（按能量轉(zhuǎn)化的方向性表述）

　　小結(jié)：熱力學(xué)第二定律揭示了自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，使得它成為獨(dú)立于熱力學(xué)第一定律的一個(gè)重要的自然規(guī)律．熱力學(xué)第二定律在物理、化學(xué)、生物等學(xué)科中有重要的應(yīng)用，它對(duì)于我們認(rèn)識(shí)自然和利用自然有重要的指導(dǎo)意義。

　�、簟⒛芰亢纳�

　�。ㄈ┳寣W(xué)生合上書本，思考并回答問題

　　1．電冰箱內(nèi)部的溫度比外部低，為什么致冷系統(tǒng)還能不斷地把箱內(nèi)的熱量傳給外界的空氣？這個(gè)事實(shí)說(shuō)明了什么？

　　這是因?yàn)殡姳湎牧穗娔�，�?duì)致冷系統(tǒng)做了功(下圖所示，投影)．一旦切斷電源，電冰箱就不能把箱內(nèi)的熱量傳給外界的空氣了．相反，外界的熱量會(huì)自發(fā)地傳給電冰箱，使箱內(nèi)的溫度逐漸升高．

　　我們看到，熱傳導(dǎo)的過程是有方向性的，這個(gè)過程可以向一個(gè)方向自發(fā)地進(jìn)行，但是向相反的方向卻不能自發(fā)地進(jìn)行．要實(shí)現(xiàn)相反方向的過程，必須借助外界的幫助，因而產(chǎn)生其他影響或引起其他變化．

　　2．能否生產(chǎn)出效率可達(dá)到100％的熱機(jī)？為什么？

　　氣缸中的氣體得到燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量Q1，推動(dòng)活塞做功W，然后排出廢氣，同時(shí)把熱量Q2散發(fā)到大氣中．由能量守恒定律知道Q1=W+Q2．我們把熱機(jī)做的功W和它從熱源吸收的熱量Q1的比值叫做熱機(jī)的效率，用η表示效率，則有，

　　只有當(dāng)氣缸中工作物質(zhì)的溫度比大氣溫度高時(shí)內(nèi)燃機(jī)才能工作，所以Q2這部分熱量是不可避免的．熱機(jī)工作時(shí)，總要向冷凝器散熱，總要由工作物質(zhì)帶走一部分熱量Q2(如下圖，投影)，所以總有Q1＞W(wǎng)．因此，熱機(jī)的效率不可能達(dá)100％．

　　3．能量耗散和能量守恒是否矛盾？試舉例說(shuō)明。

　　不矛盾。比如流動(dòng)的水帶動(dòng)水磨做功，由于磨盤之間的摩擦、磨盤和糧食之間的摩擦和擠壓，磨盤、糧食的溫度升高，水流的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成了內(nèi)能．這些內(nèi)能最終流散到周圍的環(huán)境中．我們沒有辦法把這些流散的內(nèi)能重新收集起來(lái)加以利用．這種現(xiàn)象叫做能量的耗散，而總能量并沒有減少。電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能，電能又在燈泡中轉(zhuǎn)變成光能．光被墻壁吸收之后變成周圍環(huán)境的`內(nèi)能，我們無(wú)法把這些內(nèi)能收集起來(lái)重新利用．火爐把屋子烤暖，這時(shí)高溫物體的內(nèi)能變成低溫物體的內(nèi)能．誰(shuí)也不能把這些散失的能量重新收集到火爐中再次用來(lái)取暖．

　　自然界中的宏觀過程具有方向性，能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出這種方向性，與能量守恒定律是不矛盾的。

　�。ㄋ模┱n堂小結(jié)

　　通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們了解了熱傳導(dǎo)過程的方向性、什么是第二類永動(dòng)機(jī)、熱力學(xué)第二定律的兩種表述方法以及什么是能量耗散。大家課下要多看課本，掌握好這些內(nèi)容。

　　（五）布置作業(yè)：完成課本上練習(xí)六（P87）（1）－（4）

　　教學(xué)建議

　　1．熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律是構(gòu)成熱力學(xué)知識(shí)的理論基礎(chǔ)，熱力學(xué)第一定律對(duì)自然過程沒有任何限制，只指出在任何熱力學(xué)過程中能量不會(huì)有任何增加或損失，熱力學(xué)第二定律解決哪些過程可以發(fā)生，教學(xué)時(shí)要注意講清二者的關(guān)系。

　　2．熱力學(xué)第二定律的兩種表述，以重視按照傳導(dǎo)過程的方向性表述，另一種是按照機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性表述。這兩種表述是等價(jià)的，它們都表明，自然界中一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過程都是不可逆的。教學(xué)時(shí)，要注意說(shuō)明這兩種不同表述的內(nèi)在聯(lián)系，講清這兩種表述的物理實(shí)質(zhì)。