工程熱力學-3氣體和蒸氣的性質(zhì)與過程教學課件

工程熱力學—3氣體和蒸氣的性質(zhì)與過程聰明出于勤奮，天才在于積累工程熱力學—3氣體和蒸氣的性質(zhì)與過程工程熱力學—3氣體和蒸氣的性質(zhì)與過程聰明出于勤奮，天才在于積累3氣體和蒸汽的性質(zhì)與過程3.1理想氣體狀態(tài)方程3.2理想氣體的比熱容3.3理想氣體的熱力學能、焓和熵34理想氣體混合物35水和水蒸氣的相變。國1111136水和水蒸氣的熱力性質(zhì)m37理想氣體的熱力過程三38理想氣體熱力過程綜述39水蒸氣的熱力過程3.1理想氣體狀態(tài)方程3.1.1經(jīng)驗定律所謂理想氣體(idealgas),是一種假想的實際上不存在的氣體,其分子是些彈性的、不占體積的質(zhì)點,分子間無相互作用力。理想氣體也稱為完全氣體(perfectgas)。理想氣體的分子運動規(guī)律大為簡化,分子間只能進行對中碰撞,且碰撞為完全彈性、無動能損失,碰撞前與碰撞后分子均進行不受任何影響的勻速直線運動。般地,物質(zhì)都有固、液、氣三態(tài),當氣體距離液態(tài)比較遠時(此時分子間的距離相對于分子的大小非常大),氣體的性質(zhì)與理想氣體相去不遠,可以當作理想氣體。』1111國國國國日1108:50:11ETP·sMM·NEU自我國實行素質(zhì)教育以來，很多學校的教學越來越注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力，把創(chuàng)新教育引入到課堂中來，改變了傳統(tǒng)的教學方式，使學生更加快速的掌握所學知識。另外，這種教學方式可以使同學們充分發(fā)揮自己的想象力，從而培養(yǎng)起同學們的創(chuàng)新思維能力。在初中化學教育中同樣有必要引入創(chuàng)新教育的教育模式，這種教學模式可以激發(fā)同學們學習化學的興趣，提高課堂效率。與此同時，還可以更好地實現(xiàn)培養(yǎng)同學們的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力教學的目標。1對初中化學老師的創(chuàng)造性培養(yǎng)1.1改變傳統(tǒng)的教學思想要想使初中化學老師把創(chuàng)新教育引入化學課堂，首先應(yīng)該培養(yǎng)這些老師的創(chuàng)造性。老師們必須改變傳統(tǒng)的教學觀念，在傳統(tǒng)的教學課堂中大多數(shù)情況下都是以老師為中心，同學們只是被動地聽課，學生們并不能夠真正參與到課堂中來，這就是一種“灌輸式”的教育。新時期，為了能夠跟上我國素質(zhì)教育改革的步伐，老師們必須改變自己的傳統(tǒng)教學方式。特別是新課改的開展，課堂的教學模式已突出以“學生為中心”的改革方向，比如我們學校已開展以“導學案為載體”的小組合作教學模式，老師在課堂中盡力營造一種良好的團結(jié)合作的學習氛圍，通過老師的導和學生的合作學習，最終達到讓學生學會的目的。這些教學模式都是對同學們主體地位的尊重，有利于發(fā)揮同學們學習的主動性，還會激發(fā)同學們學習化學的興趣，這樣一來，不僅同學們學得輕松，老師教得也會相對輕松一些。1.2加深對同學們的了解，鼓勵同學們進行創(chuàng)新由于傳統(tǒng)的教學方式的問題，同學們對老師的態(tài)度一般都是敬而遠之。在這種情況下，老師就不能夠及時地了解到同學們學習中的困難，也不能夠?qū)ψ约旱慕虒W內(nèi)容做出調(diào)整，從而導致課堂效率低下的問題。老師在教學中經(jīng)常會碰到一些學生的思維方式非常獨特，和其他同學考慮問題的思維不同，有時候老師都不能理解。在這種情況下，老師們不應(yīng)該直接否決這些同學們的想法，相反的，應(yīng)加以引導進行鼓勵，這樣一來就可以培養(yǎng)同學們的創(chuàng)新思維，老師應(yīng)該寬容對待這些“思維獨特”的學生。在課堂允許的范圍內(nèi)，老師應(yīng)該鼓勵同學們的“胡思亂想”，充分發(fā)揮同學們的想象力。化學不僅理論性比較強，實踐性也比較強，這不但需要同學們發(fā)揮自己的想象力，還要讓學生參與一些化學的探究性的實驗活動，比如廣州市每年都舉行“我與化學”的活動，可以指導學生參與，這些活動可以充分調(diào)動學生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。1.3多設(shè)計開放性的題讓學生思考討論在初中化學課堂中老師經(jīng)常會設(shè)計一些問題來讓同學們回答，老師設(shè)計的問題最好是有多種答案，而不只是局限于一種答案。老師設(shè)計的問題，應(yīng)該具有開放性和靈活性，可以激發(fā)同學們的想象力，給同學們充分的發(fā)揮空間。對于化學教材中的一些基本定理和一些化學方程式，老師不能夠只讓同學們死記硬背，這樣并不能夠使同學們充分理解化學知識，應(yīng)該鼓勵同學們運用自己的創(chuàng)新思維能力，發(fā)現(xiàn)解決問題的辦法，加深對理論基礎(chǔ)知識的理解。比如設(shè)計問題：“如何區(qū)分一瓶雙氧水和純凈水”，“如何把臺面的蠟燭熄滅掉”，這樣的問題設(shè)計，會促使學生答案的多樣化，這就會充分發(fā)揮每一個學生的想象力，最終培養(yǎng)了學生的創(chuàng)造性思維。2利用創(chuàng)新教育進行化學課程的講授如果要使同學們可以更好的掌握初中化學知識，必須培養(yǎng)他們學習的主動性和創(chuàng)造性。培養(yǎng)同學們善于發(fā)現(xiàn)問題、敢于提出問題、用于探索問題的能力，這樣才能夠逐漸培養(yǎng)同學們的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，實現(xiàn)素質(zhì)教育的教學目標。2.1培養(yǎng)同學們的學習興趣學習興趣直接影響著同學們對知識掌握的程度，有相關(guān)專家指出，學生的學習興趣是一種非?；钴S的積極探索事物的心理意向、活動，在學習過程中起著啟動、導向、維持和激勵等作用，直接影響學習的效果。從這個理論來看，初中化學老師必須注重培養(yǎng)同學們的學習興趣，從同學們的興趣入手，加深同學們對化學知識的理解。初中化學是同學們正式接受化學教育的開始，一般在正式上課之前都有一個緒言部分，老師應(yīng)該充分利用緒言部分的內(nèi)容，通過一些奧妙無窮的化學實驗和老師們計劃的教學活動，激發(fā)起同學們對化學知識的好奇，激發(fā)同學們的學習興趣，鼓勵同學們充分發(fā)揮自己的想象力，從而誘發(fā)同學們創(chuàng)造性思維的潛能。因為剛開始正式接觸化學課程，同學們一開始都會有高漲的學習熱情，但是，隨著課程的不斷深入，就會出現(xiàn)越來越多的化學理論知識和化學方程式，面對這些枯燥的知識，同學們學習的熱情一落千丈。為了使同學們繼續(xù)保持學習的興趣，老師們必須豐富自己的教學方式，開展各種各樣的教育活動。與此同時，為了使初中化學課程的教學方式更加豐富，學校必須加大對化學教育的投入，可以把多媒體技術(shù)引入化學教學課堂，這樣一來，老師就可以利用計算機多媒體技術(shù)，把化學實驗中同學們所見到的化學現(xiàn)象在計算機中進行加工，重現(xiàn)在同學們的面前。利用多媒體介紹化學理論和一些化學概念是如何發(fā)展而來的，讓同學們覺得化學知識和人們的日常生活密切相關(guān)，這樣一來就可以維持同學們的學習興趣，進而把同學們的學習興趣發(fā)展為他們的學習愛好，更好地發(fā)揮同學們學習的主動性?；瘜W課程中有很多實驗課，老師應(yīng)該充分利用實驗課的內(nèi)容，培養(yǎng)同學們的創(chuàng)新思維能力?；瘜W實驗課具有很強的實踐性，一些化學實驗現(xiàn)象會引起同學們對化學知識的好奇，這樣一來也可以培養(yǎng)同學們學習的興趣。2.2發(fā)揮同學們的主體性地位學生是課堂的主體，老師在課堂中應(yīng)該尊重同學們的主體性地位，尊重同學們的想法。老師應(yīng)該采用各種方法豐富教學的形式，活躍課堂氛圍，加強與同學們的交流。在課堂中多提一些具有不同答案的問題，這樣就可以發(fā)散同學們的思維，進而培養(yǎng)同學們創(chuàng)新思維的能力。另外，老師還可以通過舉行一些講座、知識競賽、辯論賽等活動，從多種渠道培養(yǎng)同學們的創(chuàng)新意識。3總結(jié)創(chuàng)新教育是我國實行素質(zhì)教育的具體要求之一，初中化學教育為了能夠適應(yīng)素質(zhì)教育發(fā)展的要求，必須在化學課程中引入創(chuàng)新教育，這就對初中的化學老師提出了更高的要求，老師必須在充分發(fā)揮同學們主體性地位的基礎(chǔ)上，逐步培養(yǎng)同學們的學習興趣，加深同學們對化學知識的理解，與此同時還要培養(yǎng)同學們的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，從而更好地實現(xiàn)素質(zhì)教育的教學目標。生物技術(shù)一直對人類生活有著重要的影響，從古代人類應(yīng)用發(fā)酵技術(shù)進行釀酒、造醋以及發(fā)酵食品，到現(xiàn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療制藥、營養(yǎng)保健、能源開發(fā)和環(huán)境保護等領(lǐng)域的生物知識技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們的生活已經(jīng)離不開生物技術(shù)了。陶行知先生說：“沒有生活做中心的教育是死教育，沒有生活做中心的學校是死學校，沒有生活做中心的書本是死書本?！痹谛抡n改中，《普通高中生物課程標準》中提出要“注重與現(xiàn)實生活的聯(lián)系”，也正是體現(xiàn)了這一教育理念，就是要將教學生活化?，F(xiàn)在新版的各個出版社的生物教材都也努力地將教材編撰的更貼近學生的現(xiàn)實生活，這樣才能真正做到“理論聯(lián)系實際”，做到“學以致用”，讓課堂教學與現(xiàn)實生活密切聯(lián)系，貼近生活實際，激發(fā)學生的學習熱情，提高學生的綜合素質(zhì)。一、生物教學生活化的意義生物課程是高中階段重要的科學課程，是自然科學中的一門基礎(chǔ)學科，以研究生命現(xiàn)象和生命活動規(guī)律為主要內(nèi)容。它是農(nóng)業(yè)科學、醫(yī)藥科學、環(huán)境科學及其他有關(guān)科學和技術(shù)的基礎(chǔ)，在當代科學技術(shù)領(lǐng)域中，生物科學和技術(shù)的發(fā)展尤為迅速，成果顯著，影響廣泛而深遠。高中的生物課程是在初中生物課程的基礎(chǔ)上的進一步深入學習，其目的有兩方面：一是讓學生具備生物的基本知識；二是為學生日后進行自然科學的深造打基礎(chǔ)?！镀胀ǜ咧猩镎n程標準》中提到：提高每個高中學生的生物科學素養(yǎng)是本課程標準實施中的核心任務(wù)。生物科學素養(yǎng)是公民科學素養(yǎng)構(gòu)成中重要的組成部分。生物科學素養(yǎng)是指公民參加社會生活、經(jīng)濟活動、生產(chǎn)實踐和個人決策所需的生物科學知識、探究能力以及相關(guān)的情感態(tài)度與價值觀。從中我們不難發(fā)現(xiàn)新課程標準著眼于學生全面發(fā)展和終身發(fā)展的需要，更加關(guān)注培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力。二、生物教學生活化的教學策略1.教學內(nèi)容的生活化（1）將現(xiàn)實問題引入生物教學高中生物課程的教學目標是提高學生的生物科學素養(yǎng)，也就是要學生能夠運用掌握生物科學知識來解決現(xiàn)實生活和工作中遇到的各種各樣的問題。這些問題并不是書本上的例題，也不像書本上所說的那么深奧，這些問題需要我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)、去思考、去分析、去聯(lián)系生物知識來解決。而這些現(xiàn)實問題使生物學習變得更有趣、更實用，讓整個學習過程都真實而鮮活，利用現(xiàn)實生活中的現(xiàn)實問題開展教學是一條非常有效的教學途徑。例如，在進行“物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗钡慕虒W時，我們可以問學生這樣的問題：吃比較咸的食物的時候，你嘴里為什么會感覺干澀？在做涼拌黃瓜的時候，并沒有加入水，可是過了一會為什么碗里會出現(xiàn)很多水？為什么青菜放在干燥的環(huán)境中會變變蔫，把蔫了的青菜放入水中后為什么又會變硬？通過這些生活中常見的問題來激發(fā)學生的興趣，讓學生能聯(lián)系生活現(xiàn)象進行思考，再通過理論知識的講解，圖1以及驗證實驗，這樣學生學習和記憶起來就更輕松了。（2）將時代性知識引入生物教學在21世紀，電子信息技術(shù)與生物科學技術(shù)是當代發(fā)展最快的兩個學科，生物科學技術(shù)的發(fā)展也是日新月異的，各種生物科學成果層出不窮。雖然高中生物所學內(nèi)容是生物科學的最基礎(chǔ)的內(nèi)容，但是這跟生物科學的高端問題密不可分的。高中學生還處在對周圍世界，尤其是自然界中那些有生命的事物充滿好奇心的時期，他們對自然界中形形色色的生命現(xiàn)象充滿了熱情，并在探索生命規(guī)律的過程中能產(chǎn)生充實感和興奮感。因此，生物教師在教學過程中除了要傳授學生基本的生物科學知識，還要盡可能地給學生展示現(xiàn)代生物科學發(fā)展最迅速、成果應(yīng)用最廣泛、與社會和個人生活關(guān)系最密切的領(lǐng)域的新學說、新觀點、新技術(shù)，此外還可以在教學過程中引入時下的熱點問題，用生物的角度給學生進行分析。例如，在講到基因工程及其應(yīng)用時，我們可以引入轉(zhuǎn)基因奶牛、超基因綿羊以及一些基因工程藥物的案例，引導學生進行分析，讓學生對生物高科技知識有更全面的認識、更深刻的理解。2.教學情境生活化由于我國長期以來進行應(yīng)試教育，課堂教學往往都是照本宣科、枯燥乏味，再加上教師講課的方式單一，多采用“灌輸式”和“填鴨式”的教學模式，因此，學生課堂上很難全神貫注地聽講，甚至還會出現(xiàn)不少抵觸情緒，這嚴重影響了學生的學習效率，也違敗了新課改的教學要求，更達不到新課改的教學目標。因此，在生物課堂上，教師應(yīng)該盡量創(chuàng)新教學方式，將教學情境生活化，將書本上的理論知識融入現(xiàn)實生活當中，模擬真實的生活情景，讓學生將生物知識聯(lián)系到實際生活中，引起學生的好奇心，激發(fā)學生的學習熱情，讓學生真正成為整個教學活動的主體。例如，在講授生命的起源時，講到達爾文的生物進化論，讓學生在現(xiàn)實生活中觀察我們周圍的生物世界，了解與探索生物與環(huán)境的關(guān)系，通過在生活中提出問題，進行分析假設(shè)，然后以實驗的方式進行驗證，最后再給學生進行理論上的梳理，用簡單、生動形象的方式來講解，如圖2，用圖表的方式進行講解。在這一探索過程中不僅能夠激發(fā)學生的學習熱情，而且還能讓學生主動的思考，鍛煉他們的表達和交流能力，這樣原本枯燥乏味的課堂教學也會立刻變得生動、輕松。3.實驗生活化實驗活動是自然科學學科不可缺少的重要部分，對于生物科學來說，也是如此。實驗是將理論知識融于生活的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。實驗活動不僅能夠提高學生的創(chuàng)新能力、動手能力，還能夠加深學生對理論知識的理解和記憶。因此，教師應(yīng)該適當?shù)匕才艑嶒炚n，并且鼓勵學生在課余時間在家中多進行生活小實驗。例如，在講授生物的遺傳現(xiàn)象時，可以讓學生在家養(yǎng)一條小魚，或者是種一株小植物，利用幾周的時間進行連續(xù)、細致地觀察，如圖3。這樣的實驗既簡單又有趣，對于提高學生的學習積極性和主動有非常好的促進作用。總之，生物課程是高中階段重要的科學課程，是自然科學中的一門基礎(chǔ)學科，以培養(yǎng)學生的生物科學素養(yǎng)為目的，以求提高學生的科學探究能力，幫助學生了解和運用生物科學、技術(shù)知識來解釋和解決在社會生活、經(jīng)濟活動、生產(chǎn)實踐中遇到的問題。將生物教學生活化，提高學生的探究能力和創(chuàng)新能力，提高學生的綜合素質(zhì)是現(xiàn)階段我國教育改革的題中之意。在生物教學生活化的過程中，要讓學生將所學到的知識完全用于現(xiàn)實，使他們真正認識到生物知識對自己日后發(fā)展的重要作用，培養(yǎng)學生的實踐能力和探索精神，充分調(diào)動學生學習生物的興趣，使學生樹立正確的人生觀、價值觀、環(huán)境觀以及可持續(xù)發(fā)展的觀念，這才是時代賦予生物教育的使命。3氣體和蒸汽的性質(zhì)與過程3.1理想氣體狀態(tài)方程3.2理想氣體的比熱容3.3理想氣體的熱力學能、焓和熵34理想氣體混合物35水和水蒸氣的相變。國1111136水和水蒸氣的熱力性質(zhì)m37理想氣體的熱力過程三38理想氣體熱力過程綜述39水蒸氣的熱力過程3.1理想氣體狀態(tài)方程3.1.1經(jīng)驗定律所謂理想氣體(idealgas),是一種假想的實際上不存在的氣體,其分子是些彈性的、不占體積的質(zhì)點,分子間無相互作用力。理想氣體也稱為完全氣體(perfectgas)。理想氣體的分子運動規(guī)律大為簡化,分子間只能進行對中碰撞,且碰撞為完全彈性、無動能損失,碰撞前與碰撞后分子均進行不受任何影響的勻速直線運動。般地,物質(zhì)都有固、液、氣三態(tài),當氣體距離液態(tài)比較遠時(此時分子間的距離相對于分子的大小非常大),氣體的性質(zhì)與理想氣體相去不遠,可以當作理想氣體?！?111國國國國日1108:50:11ETP·sMM·NEU31理想氣體狀態(tài)方程3.1.1經(jīng)驗定律十七~十八世紀之間,人們通過大量實驗,發(fā)現(xiàn)在平衡狀態(tài)(平衡狀態(tài)是指定范圍內(nèi)的氣體,在不受該范圍以外的物質(zhì)的影響的條件下,其壓力、溫度、比容等參數(shù)保持不變的狀態(tài))下,氣體的壓力、溫度和比容(單位質(zhì)量氣體所占的容積)之間存在著一定的依賴關(guān)系,從而建立了一系列經(jīng)驗定律。波義耳-馬略特(波義耳,Robertboyle,1627~1686,Englishman;馬略特,EdmeMariotte,1620~1684,Frenchman)定律指出:“在溫度不變的條件下,氣體的壓力和比容成反比。”即B_AV=22=…=V常數(shù)蓋呂薩克(JosephLouisGay-Lussac,177-1850,Frenchman)定律指出:“在壓力不變的條件下,氣體的比容和絕對溫度成正比?！奔戳舫?shù)(3-2)TT08:50:11ETP·sMM·NEU31理想氣體狀態(tài)方程3.1.1經(jīng)驗定律查理(JaequesAlexandreCeserCharles,1746~1823,Frenchman)定律指出:“在比體積不變的條件下,氣體的壓力和絕對溫度成正比?！奔碢Ip2P=ConS(33)綜合上述三個定律可以得出:在一般情況下,p、v三個參數(shù)都可能變化時,有112BB21gP212.⊥py或?qū)懽?2國國pV=R,T(3-4)式中月叫做氣體常數(shù)。由于在同溫同壓下,同體積的各種氣體質(zhì)量各不相同,因而值隨氣體的種類而異。月的單位是J(kgK,或kJ(kgK)08:50:11ETP·sMM·NEU31理想氣體狀態(tài)方程3.1.1經(jīng)驗定律式(3-4)就是理想氣體狀態(tài)方程,也稱為克拉貝龍(Clapeyron)方程。式(3-4)也可以表示為微分的形式dpdvdT(3-4a)P阿佛加德羅(AAvogadro,1776-1856)定律指出:“同溫度、同壓力下,同體積的各種氣體具有相同的分子數(shù)?！痹跇藴薁顟B(tài)(p=101325Pa,7=273.15K)下,22414100.00019m的氣體具有6.0225×1026個氣體分子,即1kmo(千摩爾)。1kmo氣體質(zhì)量的千克數(shù)等于該氣體的相對分子質(zhì)量(分子量)數(shù),所以若氣體的相對分子質(zhì)量為M,則1km該氣體的質(zhì)量為M(g1稱為摩爾質(zhì)量。將式(34)的兩邊同乘以M,有三HIPMV=MRgiiiif式中M一項即為1km氣體的體積Vm稱為摩爾體積。MR則為1kmo氣體的氣體常數(shù),顯然,它為一與具體的氣體種類及性質(zhì)無關(guān)的定值08:50:11ETP·sMM·NEU31理想氣體狀態(tài)方程3.1.1經(jīng)驗定律V101325×22.4MR=83145J/(kmol-K)273.15我們稱之為摩爾氣體常數(shù)或者通用氣體常數(shù),以片表示。因而1kmo理想氣體的狀態(tài)方程通用氣體常數(shù)等于另外兩個基本物理恒量阿伏加德羅常數(shù)N和玻爾茲曼常數(shù)k之積對于n(=AN=139054×10236022169×1028314J(mo5)式中,V由MR=得11212(3-6)M這意味著,我們可以利用摩爾氣體常數(shù)和氣體的分子量來計算氣體常數(shù)。例如,氣的分子量約等于32,8314.5R≈260J/(kgK)08:50:11ETP·sMM·NEU目631理想氣體狀態(tài)方程3.1.1經(jīng)驗定律【例3-1】氧氣瓶的容積為015m3,瓶內(nèi)壓力為15MPa,室內(nèi)溫度20℃,問此時瓶內(nèi)有多少kg的氧氣?常壓下其體積有