物理第三章 热力学定律4 热力学第二定律教学设计

这是一份物理第三章 热力学定律4 热力学第二定律教学设计，共3页。教案主要包含了热力学第二定律，能源是有限的等内容，欢迎下载使用。

上课时间： 年 月 日
题课
选择性必修三第三章第四节：热力学第二定律
课型
新
课时
1
教
学
目
标
1.通过对自然界中与热现象有关的宏观过程方向性的实例分析，了解归纳热力学第二定律的过程和方法。2.能用热力学第二定律解释常见的不可逆过程，即自然界中的能量转化、转移以及方向性问题。3.了解能量与能源的区别以及能源的有限性。
学习重点
热力学第二定律、能源的有限性
学习难点
用热力学第二定律解释常见的不可逆过程
教 学 过 程
教学环节（含备注）
教 学 内 容
引入新课
讲授新课
学生先练习交流
课后作业
一.引入新课
观察红色墨水在透明玻璃杯中的扩散现象，红色墨水是否可自动聚集？冬天在室外的人体散发的热量能否自动回到人体？
二.进行新课
一、热力学第二定律
1．宏观自然过程的方向性
(1)凡是实际的过程，只要涉及热现象，如物体间的传热、气体的膨胀、扩散、有摩擦的机械运动……都有特定的方向性。
(2)一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。
(3)在物理学中，反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律。
2．热力学第二定律的两种表述
(1)热力学第二定律的克劳修斯表述
热量不能自发地从低温物体传到高温物体。阐述的是传热的方向性。
(2)热力学第二定律的开尔文表述
不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。阐述了机械能与内能转化的方向性。
热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述是等价的。
二、能源是有限的
1．能量耗散：在各种各样的活动中，其他形式的能最终都转化成内能，流散到周围环境中再也不能自动聚集起来驱动机器做功的现象。
2．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的自发变化过程具有方向性。
3．能源：是指具有高品质的容易利用的储能物质。
4．能源的使用过程中虽然能的总量保持守恒，但能量的品质下降了。虽然能量总量不会减少，但能源会逐步减少，因此能源是有限的资源。
三.例题讲解：
例1.下列过程中，可能发生的是( )
A．某工作物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响
B．打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发回到容器中，恢复原状
C．利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高
D．两瓶不同的液体自发地混合，然后又自发地各自分开
解析 根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，而不引起其他的变化，但通过有第三者介入的一些物理过程是可以实现的，C正确；内能转化为机械能不可能自发地进行，A错误；气体膨胀具有方向性，B错误；两瓶不同的液体混合有方向性，混合后不能自发地分开，D错误。
例2.如图所示，汽缸内盛有一定质量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触是光滑的，但不漏气，现通过活塞杆使活塞缓慢地向右移动，这样气体将等温膨胀并通过活塞对外做功。若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法中正确的是( )
A．气体是从单一热源吸热，并全部用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律
B．气体是从单一热源吸热，但并未全部用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律
C．气体是从单一热源吸热，并全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律
D．气体不是从单一热源吸热，且并未全部用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律
解析 气体等温膨胀，内能不变，从外界吸收的热量全部用来对外做功，但是这个过程中引起了其他变化，即有外力控制着活塞缓慢地移动，而非自发进行的，不违背热力学第二定律，故C正确。
课堂练习：教材63页第1、2、3题。
四.课堂总结：（见板书设计）
五.学习效果检测（见学案“闯关检测题”）
板书设计
热力学第二定律
1.在物理学中，反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律。
2．热力学第二定律的两种表述
(1)克劳修斯表述(2)开尔文表述
3. 热力学第二定律的实质：一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性。
4.能量耗散：其他形式的能最终都转化成内能，流散到周围环境中再也不能自动聚集起来驱动机器做功的现象。
5．能源是有限的资源。
课后反思