作者 王季陶

从网上看到高中物理辅导网 “热力学第二定律、能源与环境”教案, 感到非常优秀. 尽管完全没有提到数学表达式, 却很注重基本概念. 例如, 在这份教案中, 说:

“四）、能量耗散

 　在自然界中的宏观过程由于方向性，使得能量在转化过程中不可能使转

　化后的能量全部加以利用，总会有一部分能量会流散，这种现象叫能量

　耗散。”

寥寥几笔就把热力学第二定律的核心要点 “能量耗散”的概念讲得很明确. 在这一点上, 很多大学物理院系的热力学课程中, 往往片面地一大堆数学推导, 却没有充分提及热力学第二定律的核心要点 “能量耗散”的基本概念. 这份教案的其他方面如

“机械能和内能的转化过程具有方向性，尽管机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化为机械能，同时不引起其它变化”

也有值得大学教案参考之处. 当然这份教案还可以作少量进一步的改进(参见以下所附我用红笔写的修改意见建议). [我的建议已发给相关网站]

最后一句话: 如果科学的一些基本概念从中学抓起, 抓好, 相应的大学教学就会更上一层楼, 还将促进我国的科学技术发展. 这种现象是具有更普遍意义的, 不会仅仅局限于某一门学科.

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www.wulifudao.com/DatumInfo-795.aspx cited 2011-8-14

热力学第二定律、能源与环境

[教学目标]：1、了解热传导过程的方向性

         2、了解什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可制成

         3、了解热力学第二定律的几种基本表述方法以及其他各种表述的物 

             理实质

         [原文是:3、了解热力学第二定律的两种表述方法以及这两面三刀种表

             述的物理实质]

         4、了解什么是能量耗散

         5、了解什么是能源，了解什么是常规能源，了解常规能源的储备与

            人类需求间的矛盾

         6、了解常规能源的使用与环境污染的关系

         7、了解哪些能源是清洁能源，哪些能源可再生。

         8、要求就能源与环境问题开展研究性学习。

[教学重点与难点]：热力学第二定律，研究性学习的课题选择及材料的收集

[教学方法]：学生课堂自学结合讨论归纳

[教学过程]：

　　一、复习提问

　　1、热力学第一定律研究的是做功与对物体热传递在改变物体内能上的关　　　

　　　系，可以表述为：           　　　　                        。

2、热力学第一定律说明了能量间相互转化过程中遵守的规律：能量转化与

　守恒定律。

　　3、第一类永动机不可能制成是因为它违背了                     。

　　二、新课讲授

　　[学生带着问题阅读、讨论]：

　　思考：1、何为热传导的方向性？

      　　2、什么是第二类永动机？它违背了什么规律？

      　　3、何为热力学第二定律？它有几种表述方法？

　　归纳：一）、热传导的方向性：

       　高温物体只能“自发地”将热量传给低温物体，而低温物体必须要

　　　　依靠外界的辅助才能将热量传给高温物体。

   　　　二）、第二类永动机

１、     没有能量耗散反而对外做功,不引起其他变化的机械。

[原文是: 1、没有冷凝器的能从单一热源吸收热量并全部用来做功而不引起其他变化的热机。]

　　　　　２、特征：符合能量守恒定律；不可能引起其他变化 。

３、结论：机械能和内能的转化过程具有方向性，尽管机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化为机械能，同时不引起其它变化

　　　　三）、热力学第二定律

　　表述一：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不产生其他变

　　　化。（按热传导的方向性逆表述）[原文是：（按热传导的方向性表述）]

    表述二：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起

　　　其他变化。（按摩擦生热的方向性逆表述）[原文是：（按能量转化的

方向性表述）]

表述三：在同时存在正负方向变化的情况下, 就按照补偿后整体能量耗

　　　散的方向进行。（按能量耗散方向的全面表述）[表述三是新增的]

　　小结：自然界中进行的涉及热及能量变化的宏观过程都具有方向性。

[原文是: 小结：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。]

　　四）、能量耗散

 　在自然界中的宏观过程由于方向性，使得能量在转化过程中不可能使转

　化后的能量全部加以利用，总会有一部分能量会流散，这种现象叫能量

　耗散。热力学第二定律就是能量耗散定律。[这是新增的]  

　　五）、能源

　　　　１、常规能源与新能源；

　　常规能源有：煤、石油、天然气等

新能源有：风能、潮汐能、太阳能、原子能、沼气等。

　　　　２、常规能源的储备与利用间的关系：

　　　　３、常规能源的利用与环境污染

　　环境污染的种类：大气污染、水污染、噪声污染

具体有：温室效应、酸雨、光化学污染

　　　　４、环境污染的防止

　　六）、研究性学习课题

   　总课题：能源与环境

   　子课题：1、研究“温室效应”的形成（起因、结果）与防止。

           　2、简易太阳灶的制作。

           　3、家用太阳能热水器的工作原理。

           　4、煤和石油中的化学能从何而来？