高中牛頓第二定律教案

熱力學(xué)第二定律。

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《熱力學(xué)第二定律》知識點整理

一名優(yōu)秀的教師在教學(xué)時都會提前最好準(zhǔn)備，高中教師在教學(xué)前就要準(zhǔn)備好教案，做好充分的準(zhǔn)備。教案可以讓上課時的教學(xué)氛圍非?；钴S，讓高中教師能夠快速的解決各種教學(xué)問題。那么怎么才能寫出優(yōu)秀的高中教案呢？下面是小編精心收集整理，為您帶來的《《熱力學(xué)第二定律》知識點整理》，僅供參考，歡迎大家閱讀。

《熱力學(xué)第二定律》知識點整理

一、熱力學(xué)第二定律建立的歷史過程
19世紀(jì)初，巴本、紐可門等發(fā)明的蒸汽機經(jīng)過許多人特別是瓦特的重大改進，已廣泛應(yīng)用于工廠、礦山、交通運輸，但當(dāng)時人們對蒸汽機的理論研究還是非常缺乏的。熱力學(xué)第二定律就是在研究如何提高熱機效率問題的推動下，逐步被發(fā)現(xiàn)的，并用于解決與熱現(xiàn)象有關(guān)的過程進行方向的問題。

1824年，法國陸軍工程師卡諾在他發(fā)表的論文“論火的動力”中提出了著名的“卡諾定理”，找到了提高熱機效率的根本途徑。但卡諾在當(dāng)時是采用“熱質(zhì)說”的錯誤觀點來研究問題的。從1840年到1847年間，在邁爾、焦耳、亥姆霍茲等人的努力下，熱力學(xué)第一定律以及更普遍的能量守恒定律建立起來了?！盁釀诱f”的正確觀點也普遍為人們所接受。1848年，開爾文爵士(威廉·湯姆生)根據(jù)卡諾定理，建立了熱力學(xué)溫標(biāo)(絕對溫標(biāo))。它完全不依賴于任何特殊物質(zhì)的物理特性，從理論上解決了各種經(jīng)驗溫標(biāo)不相一致的缺點。這些為熱力學(xué)第二定律的建立準(zhǔn)備了條件。

1850年，克勞修斯從“熱動說”出發(fā)重新審查了卡諾的工作，考慮到熱傳導(dǎo)總是自發(fā)地將熱量從高溫物體傳給低溫物體這一事實，得出了熱力學(xué)第二定律的初次表述。后來歷經(jīng)多次簡練和修改，逐漸演變?yōu)楝F(xiàn)行物理教科書中公認(rèn)的“克勞修斯表述”。與此同時，開爾文也獨立地從卡諾的工作中得出了熱力學(xué)第二定律的另一種表述，后來演變?yōu)楦珶挼默F(xiàn)行物理教科書中公認(rèn)的“開爾文表述”。

上述對熱力學(xué)第二定律的兩種表述是等價的，由一種表述的正確性完全可以推導(dǎo)出另一種表述的正確性。

第4節(jié)熱力學(xué)第二定律

第4節(jié)熱力學(xué)第二定律
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)知識的理論基礎(chǔ)，熱力學(xué)第一定律對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)時要注意講清二者的關(guān)系。
二、教學(xué)目標(biāo)
知識和技能
1、能判斷涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程是具有方向性的；
2、知道并理解熱力學(xué)第二定律的兩種經(jīng)典表述；
3、形成關(guān)于宏觀熱現(xiàn)象都具有不可逆性的概念；
4、認(rèn)識到熱力學(xué)第一定律與熱力學(xué)第二定律具有同樣重要的意義。
過程和方法
分析各種熱學(xué)現(xiàn)象的過程，歸納出現(xiàn)象背后的普遍規(guī)律──熱力學(xué)第二定律。
情感、態(tài)度和價值觀
1、體會科學(xué)發(fā)現(xiàn)的曲折性和必然性；
2、體會熱力學(xué)第二定律對于人類實踐的指導(dǎo)意義。
三、教學(xué)重難點
重點：熱力學(xué)第二定律內(nèi)容的理解。
難點：熱力學(xué)第二定律的兩種表述的理解。
四、學(xué)情分析
學(xué)生已經(jīng)掌握了熱力學(xué)第一定律，能夠說出一些熱現(xiàn)象的方向性，如熱傳遞從高溫到低溫，本節(jié)要求學(xué)生更加深入的理解熱現(xiàn)象的方向性，從現(xiàn)象到本質(zhì)，具有一定難度。
五、教學(xué)方法
思考、討論、總結(jié)發(fā)言，多媒體。
六、課前準(zhǔn)備
預(yù)習(xí)學(xué)案閱讀課本
七、課時安排1課時
八、教學(xué)過程
（一）預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑
（二）情景引入、展示目標(biāo)
師：我們先從分析一組物理現(xiàn)象開始。請看下面的一些視頻：①空氣和二氧化氮氣體的擴散；②燒紅的鐵棒浸入水中冷卻；③向密閉的廣口瓶中充氣，將瓶塞充開；④在草坪上滾動的足球最終停下來；⑤一玻璃杯從桌子邊緣摔在地面上破碎。（展示視頻）
師：這些是我們眼中能看到的現(xiàn)象，大家能否描述一下上述現(xiàn)象的逆過程？并判斷這些逆過程可能實現(xiàn)嗎？注意語言表述的準(zhǔn)確性，大家相互討論一下。
（三）合作探究、精講點撥
1.可逆與不可逆過程
（1）.熱傳導(dǎo)的方向性
生1：現(xiàn)象①的逆過程是均勻混合的空氣與二氧化氮氣體過一段時間變的涇渭分明：上面是空氣，下面是二氧化氮。該過程不可能。
生2：現(xiàn)象②的逆過程是浸在水中的鐵棒過一段時間后吸收水的熱量變紅了，而水溫降低了。該過程不可能。
生3：現(xiàn)象③的逆過程是從瓶中沖出去的氣體又自動回到瓶中，瓶中氣體的壓強達到了將瓶塞沖開時的壓強。該過程不可能。
生4：現(xiàn)象④的逆過程是靜止在草坪上的足球自動地吸收草地的熱量轉(zhuǎn)化為足球的動能，足球滾了起來。該過程不可能。
生5：現(xiàn)象錯誤！鏈接無效。的逆過程是碎在地面上的玻璃杯自動地變成完整的杯子，并跳回桌面。該過程不可能。
師：所有的這些現(xiàn)象有何共同特征？
生：都是不可逆的。
師：既然在不同的現(xiàn)象背后存在著一個共同特征，那么就應(yīng)該存在著一個普遍的客觀規(guī)律。事實上，許多科學(xué)家已經(jīng)從不同的角度分別進行了歸納總結(jié)，提出了熱力學(xué)第二定律。
(2).說明：
①“自發(fā)地”過程就是在不受外來干擾的條件下進行的自然過程。
②熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳向低溫物體，熱量卻不能自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體。
③要將熱量從低溫物體傳向高溫物體，必須有“外界的影響或幫助”，就是要由外界對其做功才能完成。電冰箱、空調(diào)就是例子。
2.熱力學(xué)第二定律的兩種表述
①.克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體。
②.開爾文表述：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響。
3.熱機
熱機是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置。其原理是熱機從熱源吸收熱量Q1，推動活塞做功W，然后向冷凝器釋放熱量Q2。
由能量守恒定律可得：
Q1=W+Q2
我們把熱機做的功和它從熱源吸收的熱量的比值叫做熱機效率，用η表示，即η=
4.第二類永動機
①.設(shè)想：只從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ灰鹌渌兓臒釞C。
②.第二類永動機不可能制成，表示盡管機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化成機械能而不引起其他變化；機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性。

典型例題
例1下列所述過程是可逆的，還是不可逆的？
A.氣缸與活塞的組合內(nèi)裝有氣體，當(dāng)活塞上沒有外加壓力，活塞與氣缸間沒有摩擦，氣體緩慢地膨脹時；
B.上述裝置，當(dāng)活塞上沒有外加壓力，活塞與氣缸上摩擦很大，使氣體緩慢地膨脹時；
C.上述裝置，沒有摩擦，但調(diào)整外加壓力，使氣體能緩慢地膨脹時；
D.在一絕熱容器內(nèi)盛有液體，不停地攪動它，使它溫度升高；
E.在一傳熱容器內(nèi)盛有液體，容器放在一恒溫的大水池內(nèi)，液體不停地攪動，可保持溫度不變；
F.在一絕熱容器內(nèi)，不同溫度的液體進行混合；
G.在一絕熱容器內(nèi)，不同溫度的氦氣進行混合；
解析：A.發(fā)生自由膨脹，則是不可逆的；
B.有摩擦發(fā)生，也是不可逆的；
C.是準(zhǔn)靜態(tài)無摩擦的膨脹，則為可逆過程。
D.這是做功變?yōu)闊岬倪^程，一定不可逆。
E.此過程中既有“功變熱”又有“熱傳導(dǎo)”，也是不可逆過程。
F.液體的擴散是不可逆過程。
G.有一定溫度差的熱傳導(dǎo)是不可逆過程。
友情提示：注意分析可逆與不可逆滿足的條件。
例2一種冷暖兩用型空調(diào)，銘牌標(biāo)注：輸入功率1kW，制冷能力1.2×104kJ/h，制熱能力1.3×104kJ/h。這樣，該空調(diào)在制熱時，每消耗1J電能，將放出3J多熱量。是指標(biāo)錯誤還是能量不守恒？
解析：都不是?？照{(diào)制冷、制熱靠壓縮機做功，從室內(nèi)（室外）吸收熱量放到室外(室內(nèi))。在制熱時，放出的熱量等于消耗的電能與從室外吸收的熱量之和，完全可以大于電能消耗。這既不違背熱力學(xué)第一定律，也不違背熱力學(xué)第二定律。
友情提示：本題注重考查對熱力學(xué)第一定律，熱力學(xué)第二定律的理解。
（四）反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測
（五）發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置作業(yè)
九、板書設(shè)計：
熱力學(xué)第二定律的兩種表述
①.克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體。
②.開爾文表述：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響。
十、教學(xué)反思
與熱力學(xué)第一定律不同的是，熱力學(xué)第二定律與日常的生活、學(xué)習(xí)較遠，并且熱力學(xué)第二定律的兩種表述實質(zhì)上是通過大量實例歸納出來的，因此教學(xué)過程中利用好學(xué)生熟悉的熱學(xué)現(xiàn)象和曾經(jīng)接觸過的物理模型就非常重要。而課堂中學(xué)生積極主動地發(fā)表個人的看法，不管是對的，還是錯的，都對本課達成教學(xué)目標(biāo)起到的推進作用。教學(xué)中利用流程圖形象地將能量轉(zhuǎn)化與守恒的特征與轉(zhuǎn)化的方向性特征并重地表示出來，并從多角度描述熱力學(xué)第二定律，有效地幫助學(xué)生建構(gòu)了比較完整的宏觀熱學(xué)規(guī)律體系。

第4節(jié)熱力學(xué)第二定律學(xué)案
一、預(yù)習(xí)目標(biāo)
1、了解熱力學(xué)第二定律的發(fā)展簡史
2、了解什么是第二類永動機，為什么第二類永動機不可以制成
3、了解熱傳導(dǎo)的方向性
4、了解熱力學(xué)第二定律的兩種表述方法。
二、預(yù)習(xí)內(nèi)容：
1、復(fù)習(xí)提問
①熱力學(xué)第一定律的內(nèi)容是什么？

②第一類永動機為什么沒有制成？

③能量守恒定律是怎樣表述的？

2、可逆與不可逆過程
（1）.熱傳導(dǎo)的方向性
熱傳導(dǎo)的過程可以自發(fā)地由物體向物體進行，但相反方向卻不能自發(fā)地進行，即熱傳導(dǎo)具有方向性，是一個不可逆過程。
(2).說明：
①“自發(fā)地”過程就是在不受外來干擾的條件下進行的自然過程。
②熱量可以從高溫物體傳向低溫物體，熱量卻不能自發(fā)地從物體傳向物體。
③要將熱量從低溫物體傳向高溫物體，必須有“外界的影響或幫助”，就是要由外界對其做功才能完成。電冰箱、空調(diào)就是例子。
3.熱力學(xué)第二定律的兩種表述
①.克勞修斯表述：；
②.開爾文表述：。
4.熱機
熱機是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置。其原理是熱機從熱源吸收熱量Q1，推動活塞做功W，然后向冷凝器釋放熱量Q2。
由能量守恒定律可得：
Q1=W+Q2
我們把熱機做的功和它從熱源吸收的熱量的比值叫做熱機效率，用η表示，即η=
5.第二類永動機
①.設(shè)想：
②.第二類永動機不可能制成，表示盡管機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化成機械能而不引起其他變化；機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有。
三、提出疑惑

課內(nèi)探究學(xué)案
一、學(xué)習(xí)目標(biāo)
1、能判斷涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程是具有方向性的；
2、知道并理解熱力學(xué)第二定律的兩種經(jīng)典表述；
二、學(xué)習(xí)過程
1.可逆與不可逆過程
2.熱力學(xué)第二定律的兩種表述
3.熱機
例下列所述過程是可逆的，還是不可逆的？
A.氣缸與活塞的組合內(nèi)裝有氣體，當(dāng)活塞上沒有外加壓力，活塞與氣缸間沒有摩擦，氣體緩慢地膨脹時；
B.上述裝置，當(dāng)活塞上沒有外加壓力，活塞與氣缸上摩擦很大，使氣體緩慢地膨脹時；
C.上述裝置，沒有摩擦，但調(diào)整外加壓力，使氣體能緩慢地膨脹時；
D.在一絕熱容器內(nèi)盛有液體，不停地攪動它，使它溫度升高；
E.在一傳熱容器內(nèi)盛有液體，容器放在一恒溫的大水池內(nèi)，液體不停地攪動，可保持溫度不變；
F.在一絕熱容器內(nèi)，不同溫度的液體進行混合；
G.在一絕熱容器內(nèi)，不同溫度的氦氣進行混合；
解析：A.發(fā)生自由膨脹，則是不可逆的；
B.有摩擦發(fā)生，也是不可逆的；
C.是準(zhǔn)靜態(tài)無摩擦的膨脹，則為可逆過程。
D.這是做功變?yōu)闊岬倪^程，一定不可逆。
E.此過程中既有“功變熱”又有“熱傳導(dǎo)”，也是不可逆過程。
F.液體的擴散是不可逆過程。
G.有一定溫度差的熱傳導(dǎo)是不可逆過程。
友情提示：注意分析可逆與不可逆滿足的條件。
三、反思總結(jié)

四、當(dāng)堂檢測
1.下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的說法中，正確的是（）
A.機械能可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不能轉(zhuǎn)化為機械能
B.機械能可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也能轉(zhuǎn)化為機械能
C.機械能不可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化為機械能
D.機械能可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機械能，同時不引起其他變化
2.關(guān)于第二類永動機，下列說法正確的是（）
A.它既不違反熱力學(xué)第一定律，也不違反熱力學(xué)第二定律
B.它既違反了熱力學(xué)第一定律，也違反了熱力學(xué)第二定律
C.它不違反熱力學(xué)第一定律，只違反熱力學(xué)第二定律
D.它只違反熱力學(xué)第一定律，不違反熱力學(xué)第二定律
3.下列關(guān)于熱機的說法中，正確的是（）
A.熱機是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能的裝置
B熱機是把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的裝置.
C.只要對內(nèi)燃機不斷進行革新，它可以把氣體的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能
D.即使沒有漏氣，也沒有摩擦等能量損失，內(nèi)燃機也不能把內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能
4.下列說法中正確的是（）
A.一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性
B.一切不違背能量守恒與轉(zhuǎn)化定律的物理過程都是可以實現(xiàn)的
C.由熱力學(xué)第二定律可以判斷物理過程能否自發(fā)進行
D.一切物理過程都不可能自發(fā)地進行
5.第二類永動機不可能制造出來的原因是因其工作原理違背（）
A.熱力學(xué)第一定律
B.能的轉(zhuǎn)化與守恒定律
C.熱力學(xué)第二定律
D.上述三個定律
6.熱量會自發(fā)地從物體傳到物體，而不能自發(fā)地從物體傳到物體，這就是熱傳導(dǎo)的性。
7.設(shè)想有這樣一種熱機，它沒有冷凝器，只有第一熱源，它從第一熱源吸收的熱量全部用來做功，而不引起其它變化，設(shè)想中的這種熱機叫，它制成（填“能”或“不能”）
多維鏈接
1.自然界中，所有的宏觀自發(fā)過程都具有單向性
在整個自然界中，無論有生命的或無生命的，所有的宏觀自發(fā)過程都具有單向性，都有一定的方向性，都是一種不可逆過程。如河水向下流，重物向下落，山岳被侵蝕，房屋衰朽倒塌，人的一生從嬰兒到老年到死亡等等。

2.電冰箱與空調(diào)是讓“熱”由低溫環(huán)境傳遞到高溫環(huán)境。這是不是自發(fā)進行的？說明理由。

課后練習(xí)與提高
1.下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的說法中，正確的是（）
A.機械能可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不能轉(zhuǎn)化為機械能
B.機械能可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也能轉(zhuǎn)化為機械能
C.機械能不可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化為機械能
D.機械能可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機械能，同時不引起其他變化
2.關(guān)于第二類永動機，下列說法正確的是（）
A.它既不違反熱力學(xué)第一定律，也不違反熱力學(xué)第二定律
B.它既違反了熱力學(xué)第一定律，也違反了熱力學(xué)第二定律
C.它不違反熱力學(xué)第一定律，只違反熱力學(xué)第二定律
D.它只違反熱力學(xué)第一定律，不違反熱力學(xué)第二定律
3.下列關(guān)于熱機的說法中，正確的是（）
A.熱機是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能的裝置
B熱機是把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的裝置.
C.只要對內(nèi)燃機不斷進行革新，它可以把氣體的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能
D.即使沒有漏氣，也沒有摩擦等能量損失，內(nèi)燃機也不能把內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能
4.下列說法中正確的是（）
A.一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性
B.一切不違背能量守恒與轉(zhuǎn)化定律的物理過程都是可以實現(xiàn)的
C.由熱力學(xué)第二定律可以判斷物理過程能否自發(fā)進行
D.一切物理過程都不可能自發(fā)地進行
5.第二類永動機不可能制造出來的原因是因其工作原理違背（）
A.熱力學(xué)第一定律
B.能的轉(zhuǎn)化與守恒定律
C.熱力學(xué)第二定律
D.上述三個定律
6.熱量會自發(fā)地從物體傳到物體，而不能自發(fā)地從物體傳到物體，這就是熱傳導(dǎo)的性。
7.設(shè)想有這樣一種熱機，它沒有冷凝器，只有第一熱源，它從第一熱源吸收的熱量全部用來做功，而不引起其它變化，設(shè)想中的這種熱機叫，它制成（填“能”或“不能”）
當(dāng)堂檢測答案：
1、BD2、C3、AD4、AC5、C6、高溫低溫低溫高溫方向性
7、第二類永動機不能

課后練習(xí)與提高答案
1.解析：由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律及能量守恒定律知各種形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，但是內(nèi)能在轉(zhuǎn)化為機械能的過程中，由于內(nèi)能的各種耗散，內(nèi)能不會完全轉(zhuǎn)化為機械能。故B、D正確。
答案：BD
2.解析：第二類永動機仍然遵循能量守恒定律，所以不違反熱力學(xué)第一定律，但能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有一定的方向性，它違反了熱力學(xué)第二定律。故選C。
答案：C
3.解析：由熱機的定義我們易判斷A正確；內(nèi)燃機在工作時內(nèi)能的損失有多種途徑，所以內(nèi)燃機不可能把氣體的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能，D正確。故選AD
答案：AD
4.解析：由熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律易判斷AC是正確的。
答案：AC
5.解析：由第二類永動機的特點易判斷C是正確的。
答案：C
6.解析：由熱傳導(dǎo)的特點來進行分析即可。
答案：高溫、低溫、低溫、高溫、方向
7.解析：本題考察的是對第二類永動機的理解。
答案：第二類永動機不能

《熱力學(xué)第一定律》教案

經(jīng)驗告訴我們，成功是留給有準(zhǔn)備的人。作為教師準(zhǔn)備好教案是必不可少的一步。教案可以讓學(xué)生更容易聽懂所講的內(nèi)容，幫助教師掌握上課時的教學(xué)節(jié)奏。那么怎么才能寫出優(yōu)秀的教案呢？下面是小編幫大家編輯的《《熱力學(xué)第一定律》教案》，供大家參考，希望能幫助到有需要的朋友。

《熱力學(xué)第一定律》教案

授課題目(教學(xué)章節(jié)或主題):

第二章熱力學(xué)第一定律

授課類型

專業(yè)必修課

授課時間

教材分析:

本章講述熱力學(xué)第一定律,熱和功的規(guī)定和計算方法,焓的定義以及反應(yīng)熱的計算等,屬于熱力學(xué)理論的基本內(nèi)容之一,對于學(xué)習(xí)后邊的熱力學(xué)理論具有重要的意義.

教學(xué)目的與要求:

通過本章的教學(xué)使學(xué)生初步了解熱力學(xué)方法及其基本特點，掌握狀態(tài)、狀態(tài)函數(shù)、可逆過程等基本概念，理解狀態(tài)函數(shù)的性質(zhì)，理解熱力學(xué)第一定律并能對物理化學(xué)過程(狀態(tài)變化、相變化、化學(xué)反應(yīng)等)進行有關(guān)計算。

重點與難點:

熱力學(xué)的基本概念，狀態(tài)函數(shù)的意義及其數(shù)學(xué)特性，焓的定義和意義，可逆過程及其意義，應(yīng)用熱力學(xué)第一定律計算物理化學(xué)過程的△U、△H、Q和W。應(yīng)用△fHm(B)、△cHm(B)計算反應(yīng)熱效應(yīng)。蓋斯定律和基爾霍夫定律應(yīng)用?？ㄖZ循環(huán)

教學(xué)內(nèi)容與過程（設(shè)想、方法、手段）:

熱力學(xué)的基本概念，熱、功、熱力學(xué)能之間的區(qū)別與聯(lián)系，狀態(tài)函數(shù)的意義及其數(shù)學(xué)特性，焓的定義和意義，可逆過程及其意義，應(yīng)用熱力學(xué)第一定律計算物理化學(xué)過程的△U、△H、Q和W，應(yīng)用△fHm(B)、△cHm(B)計算反應(yīng)熱效應(yīng)，掌握蓋斯定律和基爾霍夫定律應(yīng)用，卡諾循環(huán)的意義及理想氣體在諸過程的熱和功的計算。

思考題、討論題、作業(yè)

1．課后全部復(fù)習(xí)題

2．作業(yè)題：2，5，6，9，`12，16，19，20，23，26，31。

參考資料(含參考書、文獻等)

胡英主編，《物理化學(xué)》

天津大學(xué)主編，《物理化學(xué)》

大連理工大學(xué)主編，《物理化學(xué)》

各種習(xí)題解題輔導(dǎo)書

課后所列各種參考讀物

高考物理第一輪熱力學(xué)定律復(fù)習(xí)學(xué)案

第十三章熱力學(xué)定律

1.本章主要是研究熱和功間的關(guān)系、熱力學(xué)第一第二定律，了解能源的開發(fā)利用，以拓寬同學(xué)們的視野。
2.本章主要是以以前學(xué)習(xí)過的內(nèi)容為基礎(chǔ)，研究功與能間的關(guān)系，以熱力學(xué)定律為基礎(chǔ)結(jié)合各種能量間關(guān)系的計算。
3.高考中以選擇題形式考查對基礎(chǔ)知識的理解，以計算題形式計算能量間的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移關(guān)系。

第一課時熱力學(xué)定律

【教學(xué)要求】
1．理解熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律。
2．知道熱力學(xué)第二定律，知道能源與環(huán)境的關(guān)系，了解新能源的開發(fā)和利用。
【知識再現(xiàn)】
一、功和能
做功與熱傳遞在改變內(nèi)能方面二者是等價的．做功時內(nèi)能與其它形式的能相互轉(zhuǎn)化．熱傳遞是不同物體(或一個物體的不同部分)之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。
二、熱力學(xué)第一定律
功、熱量跟內(nèi)能改變之間的定量關(guān)系△U＝W+Q。
三、能的轉(zhuǎn)化和守恒定律
1．能量既不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，它只能從一種形式為另一種形式或從到另一個物體。
2．不消耗任何能量，卻源源不斷地對外做功的機器叫，它違背了能的，因此這種機器制造出來。
四、熱力學(xué)第二定律
1．熱力學(xué)第二定律的兩種表述
表述一，不可能使由低溫物體傳遞到而不引起其他。
表述二：不可能從并把它全部用來對外而不引起其他變化。
2．第二類永動機：只從吸取熱量，使之全部用來做功，而不引起其他變化的熱機。
五、能源的開發(fā)利用
1．能源與人類發(fā)展關(guān)系是：。
2．能源與環(huán)境的關(guān)系是：。
3．等為新能源。
知識點一溫度、熱量、功、內(nèi)能
功、熱量是能量轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移的量度，是與內(nèi)能的變化相聯(lián)系的，是過程量．內(nèi)能是狀態(tài)量．物體的內(nèi)能大，并不意味著物體一定會對外做功或向外傳遞熱量，或者做的功多，傳遞的熱量多．只有物體的內(nèi)能變化大的過程中做的功或傳遞的熱量才會多．溫度只是分子平均動能的標(biāo)志．物體的內(nèi)能除與溫度有關(guān)外，還與物體的物質(zhì)的量、體積、物態(tài)等因素有關(guān)．
【應(yīng)用1】判斷下列各種說法是否正確()
A．物體從10℃變?yōu)?℃，其熱量減少了．
B．物體從10℃變?yōu)?℃，放出了一定的內(nèi)能．
C．物體從10℃變?yōu)?℃，其內(nèi)能減少了．
D．物體從10℃變?yōu)?℃，物體可能釋放了一定熱量．
導(dǎo)示:熱量是在有熱交換過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的物理量，物體沒有熱量減少的說法，A錯。B中也只能說是放出了熱量，而不是內(nèi)能，B錯。物體的內(nèi)能不僅與溫度有關(guān)，還與體積有關(guān)，C錯。物體溫度降低，可能向外傳熱，也可能有做功過程，D正確。
熱力學(xué)問題中，一樣要區(qū)分過程量與狀態(tài)量之間的關(guān)系，
知識點二熱力學(xué)第一定律
物體內(nèi)能的增量△U等于外界對物體做的功W和物體吸收的熱量Q的總和．表達式：W十Q＝△U
【應(yīng)用2】關(guān)于物體內(nèi)能及其變化，下列說法中正確的是()
A．物體的溫度改變時，其內(nèi)能必定改變
B．物體對外做功，其內(nèi)能不一定改變；向物體傳遞熱量，其內(nèi)能不一定改變
C．對物體做功，其內(nèi)能必定改變；物體向外傳出一定熱量其內(nèi)能必定改變
D．若物體與外界不發(fā)生熱交換，則物體的內(nèi)能必定不改變
導(dǎo)示:物體的內(nèi)能不僅與溫度有關(guān)，還與體積有關(guān)，溫度改變，內(nèi)能不一定變化，A錯。改變物體內(nèi)能有兩種方式：做功與熱傳遞。物體對外做功，其內(nèi)能不一定改變；同樣向物體傳遞熱量，其內(nèi)能不一定改變，B正確，CD錯。故選B。
符號法則：外界對物體做功，物體體積減小，W取正值；物體對外界做功，物體體積增大，W取負(fù)值．物體吸收熱量，Q取正值；物體放出熱量，Q取負(fù)值；物體內(nèi)能增加，△U取正值，物體內(nèi)能減少，△U取負(fù)值．
知識點三能量守恒定律
能量是量度物體運動的物理量，不同形式的能與不同的運動形式相對應(yīng)．如：內(nèi)能與分子熱運動相對應(yīng)，電能與電荷運動相對應(yīng)等．能的轉(zhuǎn)化一定要通過做功才能實現(xiàn)，而能的轉(zhuǎn)移要通過某種形式的傳遞來完成．不同形式能的轉(zhuǎn)化，意味著物體的運動由一種形式轉(zhuǎn)化成了另一種形式，因此，能量守恒是溝通不同運動的重要紐帶．
【應(yīng)用3】如圖所示，容器A、B各有一個自由移動的輕活塞，活塞下面是水，上面是大氣，大氣壓恒定，A、B的底部由帶著閥門K的管道相連，整個裝置與外界絕熱，開始時，A中的水面比B中的高，打開閥門，使A中的水逐漸向B中流，最后達到平衡，在這個過程中（）
A．大氣壓力對水做功，水的內(nèi)能增加
B．水克服大氣壓力做功，水的內(nèi)能減少
C．大氣壓力對水不做功，水的內(nèi)能不變
D．大氣壓力對水不做功，水的內(nèi)能增加
導(dǎo)示:大氣壓力對左側(cè)水做功，同時右側(cè)水對大氣做功，可知兩者做功相等，所以大氣對水做功為零。而水的內(nèi)能增加的原因是因為重力對水做了功，轉(zhuǎn)化成了水的內(nèi)能。故ABC錯，D正確。
各種形式的能在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移中總能量守恒是無條件的，而某種或某幾種形式的能的守恒是有條件的，如：在只有重力和彈力做功時，機械能才守恒，對此應(yīng)予以注意．某種形式的能減少，一定有其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等，如：相互摩擦的系統(tǒng)中，一對滑動摩擦力所做的總功是負(fù)值，因此使系統(tǒng)的機械能減少，內(nèi)能增加，摩擦力所做總功的絕對值等于滑動摩擦力與相對位移的乘積，即等于系統(tǒng)損失的機械能．同理，若某個物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等，這也是列能量守恒定律方程式的兩條基本思路．
知識點四熱力學(xué)第二定律
熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律是熱力學(xué)知識的基礎(chǔ)理論．熱力學(xué)第一定律指出任何熱力學(xué)過程中能量守恒，而對過程沒有其他限制。熱力學(xué)第二定律指明哪些過程可以自發(fā)的發(fā)生，哪些過程不可能自發(fā)的發(fā)生，如：第二類永動機不可能實現(xiàn)，熱機效率不可能是100％，熱現(xiàn)象過程中能量耗散是不可避免的，宏觀的實際的熱現(xiàn)象過程是不可逆的．
【應(yīng)用4】下列說法中正確的是（）
A．熱量能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體
B．熱量不能從低溫物體傳到高溫物體
C．熱傳導(dǎo)是有方向的
D．能量耗散說明能量是不守恒的
導(dǎo)示:熱量能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，而從低溫物體傳到高溫物體則必需有一定的條件，A對B錯。熱傳導(dǎo)具有方向性，C正確。所有物理現(xiàn)象都遵循能的轉(zhuǎn)化與守恒定律，D錯。故選AC。
熱力學(xué)第二定律有多種表述，但無論用什么方式表述，都是揭示了自然界的基本規(guī)律：一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實際宏觀過程都是不可逆的．
類型一熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用
物體內(nèi)能的增加與否，不能單單只看做功或者熱傳遞，要將二者結(jié)合起來，內(nèi)能的變化由△U＝W+Q得到．應(yīng)用熱力學(xué)第一定律時，注意正確判斷△U、W、Q的正負(fù)號。
【例1】在溫度均勻的液體中，一個小氣泡由液體的底層緩慢地升到液面，上升過程中氣泡的體積不斷地增大，則氣泡在浮起的過程中()
A．放出熱量B．吸收熱量
C．不吸熱也不放熱D．無法判斷
導(dǎo)示:氣體分子之間的距離很大，相互作用力很小，對氣體來說，氣體的狀態(tài)變化時，分子勢能幾乎不變．所以，一定質(zhì)量的氣體的內(nèi)能的變化，就是氣體分子熱運動的動能總和的變化，即由溫度的變化決定．在溫度均勻的液體中，一個小氣泡由液體的底層緩慢地升到液面的過程中，小氣泡溫度不變，其內(nèi)能增量△U＝0．上升過程中，氣泡的體積不斷增大，氣體對外做功，即有W0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，可知Q0，所以氣泡在浮起的過程中，吸收熱量，因此選項B正確．
物體處于大氣環(huán)境中，做功的一個顯著特點是物體的體積發(fā)生了變化，體積增大，物體對外做功，體積減小，外界對物體做功。
類型二能量守恒定律的應(yīng)用
通過做功把其他形式的能量(特別是機械能)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的問題是一類重要的綜合題．解這類綜合題的關(guān)鍵在于弄清內(nèi)能的來源．如：在機械能與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過程中，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的往往不是研究對象的全部機械能，而是系統(tǒng)損失的機械能．
【例2】直立容器內(nèi)部有被隔開的AB兩部分氣體,A的密度小,B的密度大,抽去隔板,加熱氣體,使這兩部分氣體均勻混合,設(shè)在此過程中氣體吸熱Q,氣體內(nèi)能增量為ΔU,則
A.ΔU=QB.ΔUQC.ΔUQD.無法比較
導(dǎo)示:AB混合前重心在中線以下，混合后重心在中線上，所以系統(tǒng)重力勢能增大.吸收熱量的一部分轉(zhuǎn)化為重力勢能，故ΔUQ。故選B。
此類問題往往會結(jié)合平拋運動、圓周運動、相對運動、電磁感應(yīng)等力、電知識，需要綜合運用系統(tǒng)能量守恒等重要規(guī)律，是高考中的一個重點．
1．在一個與外界沒有熱交換的房間內(nèi)打開冰箱門,冰箱冰箱正常工作,過一段時間房間內(nèi)的溫度將如何變化?（）
A.降低B.升高C.不變D.無法判斷
2．下列說法中正確的是()
A．自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性
B．根據(jù)熱力學(xué)第二定律，可以發(fā)明一種機器將散失的能量重新收集、重新利用
C．可以用特殊的方法，使熱機效率達到100％
D．冰箱可以實現(xiàn)熱量從低溫物體傳給高溫物體，所以熱力學(xué)第二定律不正確
3．如圖,密閉絕熱容器內(nèi)有一絕熱的具有一定質(zhì)量的活塞,活塞的上部封閉著氣體,下部為真空,活塞與器壁的摩擦忽略不計.置于真空中的輕彈簧的一端固定于容器的底部,另一端固定在活塞上.彈簧被壓縮后用繩扎緊,此時彈簧的彈性勢能為Ep(彈簧處在自然長度時的彈性勢能為0).現(xiàn)繩突然斷開,彈簧推動活塞向上運動,經(jīng)過多次往復(fù)運動后,活塞靜止,氣體達到平衡狀態(tài).經(jīng)過此過程（）
A.Ep全部轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能
B.Ep一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能,其余部分仍為彈簧的彈性勢能
C.Ep全部轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能和氣體的內(nèi)能
D.Ep一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能,一部分轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能,其余部分仍為彈簧的彈性勢能

參考答案：
1．B2．A3．D