高二物理人教版选修3-3 10.4热力学第二定律教案

热力学第二定律 重/难点 重点：热力学第二定律及所反映出的热现象的宏观过程的方向性。 难点：热力学第二定律中所描述的 "不发生其他变化"。 重/难点分析 重点分析：不可能使热量从低温物体传递到高温物体而不产生其他变化。不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其他变化。 难点分析：不产生其他变化是指没有其他物理过程参与。能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有的方向性。说明能量耗散不是能量损失，只是可便于利用的能量减少了。 突破策略 一、引入新课 教师说明：在能量守恒定律中，存在着能量的 "转移"和 "转化"，具体到热力学第二定律，内能和内能之间存在着"转移"以及内能和机械能之间也存在着"转化"的过程，引入课题：热力学第二定律。 二、新课教学 （一）内能的转移 内能转移实质就是热传递。 举例：1 冰箱中的冰激凌在停电时的融化过程，引导学生分析融化的原因。 （热量可以从高温物体传递给低温物体） 2 冰箱里的冰激凌在冰箱正常工作时并没有融化。 进一步引导学生思考热量只能从高温物体传递给低温物体这种说法是否妥当。 如果不妥当应该怎样说。 从而得出所谓的热量从高温物体向低温物体传递是一个自发的过程，热量从低温物体向高温物体转移需要其他的物理过程参与。 （以模拟动画说明内能转移过程的方向性） 得出热力学第二定律克劳修斯表述： 不可能使热量从低温物体传递到高温物体而不产生其他变化。 内能转移过程的方向性。 说明: 不产生其他变化是指没有其他物理过程参与。 例1. “热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体”这一说法是否正确?为什么? 解析：这一说法是不正确的。热力学第二定律只是说热量不能自发地从低温物体传向高温物体，略去了“自发地”，通过外力做功是可以把热量从低温物体提取到高温物体的，例如电冰箱的致冷就是这一情况。显然这已引起了其他的变化。 〖说明〗要正确理解热力学第二定律表述中的“而不引起其他变化”的含义。 （二）内能和机械能之间的转化 瓦特蒸汽机的发明说明人们开始了热机理论的研究，（"热机"就是一种把内能转化为机械能的机械） 1824年，卡诺在《论火的动力》中指出 "凡是有温度差的地方就能够发生动力" 1834年，克拉珀龙把卡诺这一思想几何化为"卡诺循环" 热机从高温热源吸收热量Q，其中一部分对外做功W，另一部分被释放给低温热源，