高中物理 第十章 热力学定律 5、6 热力学第二定律的微观解释、能源和可持续发展素材 新人教版选修3-3-新人教版高二选修3-3物理素材VIP专享

5 热力学第二定律的微观解释6 能源和可持续发展教学建议教科书以“气体向真空的扩散”为例,说明宏观过程的自发性,通过具体的实例分析,帮助学生认识某一具体事件发生的概率,同时注意到小概率事件的存在。从而得出结论:自发过程中事件的发展总是倾向于出现概率较大的宏观态。从而从微观角度解释了热力学第二定律。熵是宏观态无序程度的量度。熵越高,意味着宏观态所对应的微观态数目越多,即越无序。熵越低,意味着宏观态所对应的微观态数目越少,即越有序。对于自然界中的不可逆过程遵守熵增加原理,可举一些实例加以说明。例如:将一个玻璃杯摔碎了,玻璃碴散落一地,无序性增加,我们就说熵增加;将一滴红墨水滴到一杯清水中,红墨水分子迅速在清水中扩散,直至处处均匀、平均,无序性增加了,我们就说熵增加;等等。对于能源和可持续发展,在课前布置学生预习和自学,分几个专题以学习小组为单位布置学生查找资料,在课堂上让学习小组的代表汇报自学情况以及查找资料成果。结合学生交流所得,引导学生思考:人类现在可用的清洁能源有哪些?21 世纪人类利用能源的趋势是什么?本节教学时要充分联系生产和生活实际,开展丰富多彩的社会活动,引导学生关注社会、关注人类的未来。参考资料太阳能的利用太阳能是指以电磁辐射形式由太阳向宇宙空间辐射的能量。太阳是距离地球最近的一颗恒星,它是一个巨大炽热的等离子球体,在高温高压条件下,太阳内部不断进行着由氢核聚变成氦核的热核反应,释放出巨大的能量。太阳的功率约为 3.8×1026W,其中的二十二亿分之一历经 1.5×108km的路程射向地球,除去地球周围 大气层的吸收和反射,约有 8×1016 kW 的太阳能直接射到地球表面,这比目前全世界利用各种能源产生的总能量还多 1 万多倍。太阳能资源具有能量巨大、分布和用途广泛、不污染环境、可以再生等优点。太阳能的利用主要有以下三种方式。(1)光热转换。通过吸收、反射、聚集等方法,把太阳能直接转换成热能。如太阳能集热器,太阳灶。(2)光电转换。把太阳能转换成电能有两种方式,即光发电和热发电。如太阳能光电池(主要用于宇航设备、小型电脑、冰箱和手表等方面),热蒸汽推动涡轮发电。(3)光化学转换。如根据光合作用原理试验“燃料栽培”法,研制三氧化硫太阳能收集器,利用太阳能分解水制取氢作为新能源等。太阳能汽车就是把转变太阳能为电能的电池作为驱动电源的汽车。标志太阳能汽车水平的是光电能量转换效率。目前,国际上转换先进水平为 21.2%。这种类型的汽车其最大优...