2012高中物理 10.5 熱力學(xué)第二定律的微觀解釋學(xué)案 新人教版選修3-3

1、10.5熱力學(xué)第二定律的微觀解釋10.6 能源和可持續(xù)發(fā)展學(xué)案一、預(yù)習(xí)目標(biāo)：1.了解有序和無序，宏觀態(tài)和微觀態(tài)的概念。2.了解熱力學(xué)第二定律的微觀意義。3.了解熵的概念，知道隨著條件的變化，熵是變化的。4.理解能量耗散和品質(zhì)降低的概念，能源的利用實際上是能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程。5.了解常規(guī)能源的使用帶來的環(huán)境污染。二、預(yù)習(xí)內(nèi)容：（一）熱力學(xué)第二定律的微觀解釋：1.有序和無序 有序： 。 無序： 。2.熱力學(xué)第二定律的微觀意義： 。3.熵和系統(tǒng)內(nèi)能一樣都是一個 函數(shù)，僅由系統(tǒng)的狀態(tài)決定。從分子運(yùn)動論的觀點(diǎn)來看，熵是分子熱運(yùn)動無序(混亂)程度的定量量度。一個系統(tǒng)的熵是隨著系統(tǒng)狀態(tài)的變化而變化的。在自

2、然過程中，系統(tǒng)的熵是增加的。熵增加原理的內(nèi)容： 。從微觀的角度看，熱力學(xué)第二定律是一個統(tǒng)計規(guī)律：一個孤立系統(tǒng)總是從熵小的狀態(tài)向熵大的狀態(tài)發(fā)展，而熵值較大代表著較為無序，所以自發(fā)的宏觀過程總是向無序程度更大的方向發(fā)展。（二）能源和持續(xù)發(fā)展：1.能量耗散： 。2.品質(zhì)降低：能量從高度有用的形式降級為不大可用的形式叫品質(zhì)降低。 能量在利用過程中，總是由高品質(zhì)的能量最終轉(zhuǎn)化為低品質(zhì)的內(nèi)能。3.能源：能源是指能夠提供可利用能量的物質(zhì)，它是現(xiàn)代社會生活的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。常規(guī)能源：指已被廣泛應(yīng)用的能源，如煤、石油、天然氣、水力等。三、提出疑惑、課內(nèi)探究學(xué)案一、 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.理解熱力學(xué)第二定律的微觀

3、意義。了解熵的概念，知道熵是反映系統(tǒng)無序程度的物理量。2.理解能量耗散和品質(zhì)降低的概念。二、學(xué)習(xí)過程典例探究例1 一個物體在粗糙的平面上滑動，最后停止。系統(tǒng)的熵如何變化？解析：因為物體由于受到摩擦力而停止運(yùn)動，其動能變?yōu)橄到y(tǒng)的內(nèi)能，增加了系統(tǒng)分子無規(guī)則運(yùn)動的程度，使得無規(guī)則運(yùn)動加強(qiáng)，也就是系統(tǒng)的無序程度增加了，所以系統(tǒng)的熵增加。例2.某地的平均風(fēng)速為5m/s，已知空氣密度是1.2kg/m3，有一風(fēng)車，它的車葉轉(zhuǎn)動時可形成半徑為12m的圓面，如果這個風(fēng)車能將此圓內(nèi)10%的氣流的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，則該風(fēng)車帶動的發(fā)電機(jī)功率是多大？解析：首先可以求出在時間t內(nèi)作用于風(fēng)車的氣流質(zhì)量為 m=r2t，這些氣流

4、的動能為m2；轉(zhuǎn)變的電能為，故風(fēng)車帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電的功率為代入數(shù)據(jù)以后得P=3.4kW友情提示：從能量守恒定律入手，注意能量轉(zhuǎn)移的方向性是解答本題的關(guān)鍵。例 某地的平均風(fēng)速為5m/s，已知空氣密度是1.2kg/m3，有一風(fēng)車，它的車葉轉(zhuǎn)動時可形成半徑為12m的圓面，如果這個風(fēng)車能將此圓內(nèi)10%的氣流的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，則該風(fēng)車帶動的發(fā)電機(jī)功率是多大？解析：首先可以求出在時間t內(nèi)作用于風(fēng)車的氣流質(zhì)量為 m=r2t，這些氣流的動能為m2；轉(zhuǎn)變的電能為，故風(fēng)車帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電的功率為代入數(shù)據(jù)以后得P=3.4kW友情提示：從能量守恒定律入手，注意能量轉(zhuǎn)移的方向性是解答本題的關(guān)鍵。三、反思總結(jié)四、當(dāng)堂檢測1.

5、一定質(zhì)量的氣體被壓縮，從而放出熱量，其熵怎樣變化？2.保持體積不變，將一個系統(tǒng)冷卻，熵怎樣變化？增加3、.能源可劃為一級能源和二級能源。自然界以現(xiàn)成形式提供的能源稱為一級能源；需要依靠其他能源的能量間接制取的能源稱為二級能源。氫氣是一種高效而沒有污染的二級能源，它可以由自然界中大量存在的水來制?。?H2O=2H2+O2-517.6，下列敘述正確的是（ ）A.電能是二級能源 B.水力是二級能源C.天然氣是一級能源 D.焦?fàn)t氣是一級能源課后練習(xí)與提高1、.下面的敘述中正確的是（ ）不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化所謂“能源”，指的就是能夠提供可利用能量的物質(zhì)能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有的方向性A. B. C. D.2、.常規(guī)能源的利用帶來很多環(huán)境問題，如煤和石油的燃燒會產(chǎn)生大量的二氧化碳，其主要危害是 。3、.煤在燃燒時