选修3-3物理《第三章 热力学基础 第04节 热力学第二定律》精品课教案

选修3-3物理《第三章 热力学基础 第04节 热力学第二定律》精品课教案

2.知道热力学第二定律的两种不同的表述，以及这两种表述的物理实质。

3.知道什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可能制成。

过程与方法

1．热力学第二定律的表述方式与其他物理定律的表述方式有一个显著不同，它是用否定语句表述的。

2．热力学第二定律的表述不只一种，对任何一类宏观自然过程进行方向的说明，都可以作为热力学第二定律的表述，学习本节时注意这一方法。

情感、态度与价值观

通过学习热力学第二定律，可以使学生明白热机的效率不会达到100%，我们只能想办法尽量提高热机的效率，但不能渴求达到100%。

自然界发生的一切过程中的能量都是守恒的，但不违背能量守恒定律的宏观过程并都能发生。

【重点、难点分析】

重点：热力学第二定律两种常见的表述。

难点：第二类永动机不可能制造的证明

【课时安排】 1课时

【教学流程】

1、知识回顾，能量守恒定律，第一类永动机

2、问题引入

地球上海水总质量达1.4X1021kg，如果制造一种机器，把这些海水降低1oC，放出的热量9X1018kW·h，利用这台机器来发电，就可以解决能源危机了。这样做会违反能量守恒定律吗？

引导学生思考，既然不违反能力守恒定律，那理应有可能制成。学生讨论、尝试用所学知识进行设计。

引导学生思考，关键是要有温度比海水底的物体，才能从海水处吸收热量，用于做功。要维持低温才能够持续过程，而这必将消耗更多额外的能量。海水不可能自发地向高温物体放出热量。

得出热力学第二定律的一种表述：不可能使热量从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化．

支出热传递的方向性。

3、问题继续

地球上海水总质量达1.4X1021kg，如果制造一种机器，把这些海水降低1oC，放出的热量9X1018kW·h，利用这台机器来发电，就可以解决能源危机了。能否制作一个可以直接把内能转化为机械能的装置？

（插入解释热机及其原理）

通过讨论推导发现，同样是不可能的，因为这样会导致与第一种表述相矛盾。

得出热力学第二定律第二种表述：不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。