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一、教材分析
能量的转化和转移过程。
5.了解常规能源的使用带来的环境污染。.了解开发新能源的方
法和意义。
三、教学重难点
1.了解热力学第二定律的微观意义。
2.了解熵的概念,知道熵是反映系统无序程度的物理量。
3..理解能量耗散和品质降低的概念。
四、学情分析
学生掌握了热力学第二定律,但不知道它的微观解释。本节中的
概念“有序”、“无序”、“熵”不易理解。热力学第二定律的微观
解释较抽象。“能源和可持续发展”内容简单,易于掌握。
五、教学方法
思考、讨论、总结发言,多媒体。
六、课前准备
预习学案阅读课本
七、课时安排1课时
八、教学过程
(一)预习检查、总结疑惑
(二)情景引入、展示目标
(三)合作探究、精讲点拨
1.有序和无序
有序:只要确定了某种规则,符合这个规则的就叫做有序。
无序:不符合某种确定规则的称为无序。
无序意味着各处都一样,平均、没有差别,有序则相反。
有序和无序是相对的。
2.宏观态和微观态
宏观态:符合某种规定、规则的状态,叫做热力学系统的宏观态。
微观态:在宏观状态下,符合另外的规定、规则的状态叫做这个
宏观态的微观态。
系统的宏观态所对应的微观态的多少表现为宏观态无序程度的
大小。如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多,就说这个“宏
观态”是比较无序的,同时也决定了宏观过程的方向性——从有序到
无序。
3.热力学第二定律的微观意义
一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。
4.熵和系统内能一样都是一个状态函数,仅由系统的状态决定。
从分子运动论的观点来看,熵是分子热运动无序(混乱)程度的定量量
度。
一个系统的熵是随着系统状态的变化而变化的。在自然过程中,
系统的熵是增加的。
在绝热过程或孤立系统中,熵是增加的,叫做熵增加原理。对于
其它情况,系统的熵可能增加,也可能减小。
从微观的角度看,热力学第二定律是一个统计规律:一个孤立系
统总是从熵小的状态向熵大的状态发展,而熵值较大代表着较为无
序,所以自发的宏观过程总是向无序程度更大的方向发展。
典例探究
例:一个物体在粗糙的平面上滑动,最后停止。系统的熵如
何变化?
解析:因为物体由于受到摩擦力而停止运动,其动能变为系统的内能,
增加了系统分子无规则运动的程度,使得无规则运动加强,也就是系
统的无序程度增加了,所以系统的熵增加。
友情提示:本题考查的是对熵增加原理的理解和应用。
1.能量耗散:系统的内能流散到周围环境中,没有办法把这些内
能收集起来加以利用,这种现象叫做能量耗散。
2.品质降低:能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式叫品
质降低。
能量在利用过程中,总是由高品质的能量最终转化为低品质的
内能。
3.能源:能源是指能够提供可利用能量的物质,它是现代社会生
活的重要物质基础。
常规能源:指已被广泛应用的能源,如煤、石油、天然气、水
力等。
4.能源危机与环境污染
(1).近一百年,地球人口由16亿增加到目前的50亿,净增了2
倍多,而能源消耗据统计却增加了16倍。按目前的消耗量,专家预
测石油、天然气最多只能维持半个世纪,煤炭尚可维持一二百年。
(2).能源利用的过程也直接污染着地球环境
①温室效应:化石燃料燃烧放出的大量二氧化碳,使大气中二氧
化碳的含量大量增高,导致“温室效应”,造成地面温度上升,两极
的冰雪融化,海平面上升,淹没沿海地区等不良影响。
②酸雨污染:排放到大气中的大量二氧化硫和氮氧化物等在降水
过程中溶入雨水,使其形成酸雨,酸雨进入地表、江河,破坏土壤,
影响农作物生长,使生物死亡,破坏生态平衡。同时腐蚀建筑结构、
工业装备、动力和通讯设备等,还直接危害人类健康。
③臭氧层的破坏:臭氧层的存在对吸收紫外线方面起着举足轻重
的作用,一旦臭氧层遭到破坏,对生物有害的紫外线会毫无遮拦地照
射到地面上,会提高皮肤癌和白内障的发病率,也会影响我们的免疫
系统。同时对不同生态系统中生物的生长、发育、繁殖、分布和生物
地球化学循环都会造成一系列危害。
5.新能源的开发
(1).新能源:指目前尚未被人类大规模利用而有待进一步研究、
开发和
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