热力学第二定律 教案1.doc
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1、116 热力学第二定律【教学目的】 1、了解某些热学过程的方向性 2、了解什么是第二类永动机,为什么第二类永动 机不可能制成 3、了解热力学第二定律的两种表述,理解热力学第二定律的物理实质 4、知道什么是能量耗散 5、知道什么是热力学第三定律 【教学重点】 1、热力学第二定律的实质,定律的两种不同表述 2、知道什么是第二类永动机,以及它不能制成的原因 【教学难点】 热力学第二定律的物理实质 【教具】 扩散装置 【教学过程】 、引入 学生答问:1、热力学第一定律的形式若何,符号法则怎样? 2、什么是第一类永动机?热力学第一定律和能量守恒定律具有相同的实质,表征的是能量转移或转化过程中总 量不变。
2、既然能量只是在不停地转移或转化,而不会消失,我们为什么还在面临能源危机, 还在不停地呼吁节约能源呢?我们今天来探讨一下这个问题一、某些热学过程的方向性人们认识问题,总是先有素材,再有思索,然后才有理论的总结与上升。我们先看这 样的事实: 根据初中学过的物理常识,我们知道热传导会在两个有温差的物体间产生,会自发的 从高温物体传至低温物体,那么,热传导会不会从低温物体传至高温物体呢?不会。我们 把这种现象称之为 热传导的方向性 在看另一个事实:表述教材 P85 图 11-12 的物理情形(人们也做过理论上的预测: 扩散既然是分子无规则运动引起,那么,原来 A 容器中的气体分子恰好全部回到 A 容器
3、是 可能的,只是这种几率非常非常小,以至于在现实中还从来没有发生过)这说明 扩散现象有方向性 事实三:有初速度的物体,在水平面上运动,总要停下来,因为摩擦生热,机械能转 化成了内能;但是,由于内能的增量一部分转移到物体和地面,另一部分转移到了空中 (通常称之为耗散) ,我们要把这部分内能收集起来,然后通过某种机器或装置让它转化成 物体重新运动的机械能,这可能吗?答案必然是否定的。甚至人们还尝试过,即便能够把 这部分内能完全收集(不散失) ,要使它完全转化成机械能,也是绝对不可能的。所以,我 们说,涉及到热现象的 能量转化有方向性 怎样表征这种热学过程的方向性呢?二、热力学第二定律在介绍热力学第
4、二定律之前,先介绍相关概念 热机:将内能转化成机械能的装置。它们的主要工作原理都是利用高温高压的气体或蒸汽膨胀做功。如蒸汽机、汽轮机、燃气轮机、内燃机和喷气发动机等。内能的来源 有燃料燃烧所放出的内能、地热以及原子能(转化) 、太阳能(转化)等。热机的组成必须 具备三个组成部分。其一是发热器,它是使燃料所释放出的能量转变为工作物质(简称工 质)内能的装置;其二是工作部分,它是使工质消耗内能来做机械功的装置;其三是冷凝 器,这部分是容纳工作部分排出的废工质的装置。热机工作时,工质从发热器得到的热量, 只有一部分转变为机械功,其余部分都传给了冷凝器。 由于内能往机械能的转化不会自发的进行,所以热机
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