鲁科版（2019）高中物理必修第三册6.3珍惜大自然-课件

珍惜大自然
核心素养
物理观念
科学态度与责任
1.知道能量在转化过程中具有方向性，能在实际问题中解决有关的问题。
2.了解熵的概念。
3.了解煽与地球家园的关系。
4.知道珍惜地球家园的重要性。
1.能上网查询珍惜大自然的相关材料。
2.了解科学技术与社会环境的关系。
核心素养目标
知识点——自然过程的方向性与熵
1.自然界宏观过程具有________，是不可能________逆向进行的。要使它们逆向进行就必须由______对它们施加作用。
2.开尔文及克劳修斯总结出重要的自然规律：自然发生的与____现象有关的一切宏观过程都是有________的不可逆过程。
3.熵是描述处于不同状态的物体，分子运动的_________不一样的物理量。熵越高，意味系统越_______；熵越低，就意味着系统越______。
方向性
自动地
外界
热
方向性
无序程度
无序
有序
基础知识梳理
关键能力?素养形成
一、自然过程的方向性
【思考】 　
热量能否从低温物体向高温物体传递？内能能否全部转化为机械能？
提示：热量可以从低温物体向高温物体传递，但不能自发进行。内能不能全部转化为机械能。
1.能量转化和转移的方向性:
（1）在大多数自发情况下，能量最终都转化为_____，说
明能量的转化具有_______。
（2）内能总是_______从高温物体向低温物体转移，而不
可能自动地、不引起任何变化地从_____物体向_____
物体转移。
内能
方向性
自动地
低温
高温
方向性的认识
（1）机械能与内能转化的方向性。
机械能可以全部转化为内能，但内能不可能自动地、并不引起任何变化地全部转化为机械能。机械能转化为内能不需要专门的装置，而内能要转化为机械能必须通过热机才能实现。
方向性的认识
（2）热传递的方向性。
①在热传递过程中，热量可以自发地从高温物体向低温物体转移，但不能自发地从低温物体向高温物体转移。自然界中能量的转化和转移具有方向性。
②热量可以自动地从高温物体传递给低温物体，但不能自动地从低温物体传递给高温物体；热量要从低温物体传到高温物体，必须要通过做功的方式来进行，如电冰箱、空调制冷等。散失到周围环境中的内能不能回收再重新利用。
对于“自发”的认识
（1）“自发”是指不需要任何第三者的介入、不会对任何第三者产生任何影响，也就是指没有任何外界的影响或帮助。热量会从高温物体传向低温物体，这就是“自发”的方向。
（2）机械能可以全部转化为内能，这个过程是“自发”的方向，但相反的过程不可能自发地进行而不引起任何变化。
【思考·讨论】
举例说明自然界中能量的转化和转移具有怎样的方向性。
提示：热量可以自动地由高温物体传递给低温物体，但不能自动地由低温物体传递给高温物体，热量要从低温物体传到高温物体，必须要通过做功进行，如冰箱，空调制冷等。散失到周围环境中的内能不能回收再重新利用。
2.第二类永动机:从单一热源中吸热使之_________有
用功而不产生其他影响。
3.自然过程的方向性:自然界实际进行的与热现象有关
的一切宏观过程都是有_______的不可逆过程。机械能
可以_____转化为内能；反过来，内能不可能_______、
并不引起_________地完全转化为机械能。
完全变成
方向性
完全
自动地
任何变化
4.下列说法正确的是_____
①内能可以转化为机械能。　
②能量不能创造，不能再生，能量只能进行转化和转移，
但能量间的转化和转移没有方向。
③热机的效率可以达到100%。
④第二类永动机是做不成的。
①④
二、熵与地球家园
【思考】
熵值越大代表越有序还是越混乱？
提示：熵值越大说明越混乱。
1.定义:用来量度系统_________的物理量叫作熵。
2.熵增加:在孤立系统中，一切不可逆过程必然朝着
_______的方向进行。
3.熵增加的含义:意味着_____的能量增加，有效的能量
_____。
无序程度
熵增加
无效
减少
【思考·讨论】
交通与工业废气及噪声对环境的污染；工业和生活垃圾、废水对环境的污染；交通拥挤和堵塞造成的道路混乱。以上现象中的熵是怎么变化的？
提示：熵增加。系统越混乱，无序程度越大，这个系统的熵就越大。
[要点归纳]
1.引入熵后，关于自然过程的方向性就可以表述为：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少。
2.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。
核心要点：自然过程的方向性、熵与地球家园

核心探究
[试题案例]
[例1] 已知一个系统的两个宏观态甲、乙，及对应微观态的个数分别为较少、较多，则下列关于对两个宏观态的描述及过程自发的可能方向的说法中正确的是（　　）
A.甲比较有序，乙比较无序，甲→乙 B.甲比较无序，乙比较有序，甲→乙
C.甲比较有序，乙比较无序，乙→甲 D.甲比较无序，乙比较有序，乙→甲
解析　一个宏观态对应微观态的多少标志了宏观态的无序程度，从中还可以推知系统自发的方向，微观态数目越多，表示越无序，一切自然过程总沿着无序性增大的方向进行，A正确，B、C、D错误。
答案　A
[针对训练1] 如图所示，质量、温度相同的水，分别处于固态、液态和气态三种状态下，它们的熵的大小有什么关系？为什么？
解析　根据大量分子运动对系统无序程度的影响，热力学第二定律又有一种表述：由大量分子组成的系统自发变化时，总是向着无序程度增大的方向发展，至少无序程度不会减少。这也就是说，任何一个系统自发变化时，系统的熵要么增加，要么不变，但不会减少。质量相同、温度相同的水，可以由固态自发地向液态、气态转化，所以，气态时的熵最大，其次是液态，固态时的熵最小。
答案　气态熵最大，液态次之，固态熵最小，原因见解析
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课堂总结
谢 谢