文档介绍:一、教材分析 热力学第二定律以宏观事实为基础,告诉我们热学现象和热学过程应该遵循的规律,本节要 从微观的角度说明,为什么涉及热运动的宏观过程会有这样的方向性。
二、教学目标
了解有序和无序,宏观态和微观态的概念。
了解热力学第二定律的微观意义。
了解熵的概念, 知道熵是反映系统无序程度的物理量。 知道随着条件的变化, 熵是变化的。
三、教学重难点
了解热力学第二定律的微观意义。
了解熵的概念,知道熵是反映系统无序程度的物理量。
3.. 理解能量耗散和品质降低的概念。
四、学情分析
五、教学方法 思考、讨论、总结发言,多媒体。
六、课前准备
预习学案 阅读课本
七、课时安排 1 课时
八、教学过程
(一)预习检查、总结疑惑
(二)情景引入、展示目标
(三)合作探究、精讲点拨
有序和无序 有序:只要确定了某种规则,符合这个规则的就叫做有序。 无序:不符合某种确定规则的称为无序。
无序意味着各处都一样,平均、没有差别,有序则相反。 有序和无序是相对的。
宏观态和微观态 宏观态:符合某种规定、规则的状态,叫做热力学系统的宏观态。 微观态:在宏观状态下,符合另外的规定、规则的状态叫做这个宏观态的微观态。 系统的宏观态所对应的微观态的多少表现为宏观态无序程度的大小。如果一个“宏观态”对 应的“微观态”比较多,就说这个“宏观态”是比较无序的,同时也决定了宏观过程的方向 性——从有序到无序。
热力学第二定律的微观意义 一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。
熵和系统内能一样都是一个状态函数,仅由系统的状态决定。从分子运动论的观点来看, 熵是分子热运动无序 ( 混乱 ) 程度的定量量度。
一个系统的熵是随着系统状态的变化而变化的。在自然过程中,系统的熵是增加的。 在绝热过程或孤立系统中,熵是增加的,叫做熵增加原理。对于其它情况,系统的熵可能增 加,也可能减小。
从微观的角度看,热力学第二定律是一个统计规律:一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大 的状态发展,而熵值较大代表着较为无序,所以自发的宏观过程总是向无序程度更大的方向 发展。
典例探究
例: 一个物体在粗糙的平面上滑动,最后停止。系统的熵如何变化?
解析:因为物体由于受到摩擦力而停止运动,其动能变为系统的内能,增加了系统分子无规 则运动的程度,使得无规则运动加强,也就是系统的无序程度增加了,所以系统的熵增加。 友情提示:本题考查的是对熵增加原理的理解和应用。
能量耗散:系统的内能流散到周围环境中,没有办法把这些内能收集起来加以利用,这种 现象叫做能量耗散。
品质降低:能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式叫品质降低。 能量在利用过程中,总是由高品质的能量最终转化为低品质的内能。
温室效应:化石燃料燃烧放出的大量二氧化碳,使大气中二氧化碳的含量大量增高,导致 “温室效应” ,造成地面温度上升, 两极的冰雪融化, 海平面上升, 淹没沿海地区等不良影响。
酸雨污染:排放到大气中的大量二氧化硫和氮氧化物等在降水过程中溶入雨水,使其形成 酸雨,酸雨进入地表、江河,破坏土壤,影响农作物生长,使生物死亡,破坏生态平衡。同 时腐蚀建筑结构、工业装备、动力和通讯设备等,还直接危害人类健康。
臭氧层的破坏:臭氧层的存在对吸收紫外线方面起着举足轻重的作