【教学设计】《初识熵》（教科版）

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1、《初识熵》◆教学目标【知识与能力目标】知道熵的概念，了解熵增原理，能用熵增原理认识自然界中能量转化的方向性，知道熵是用来描述物体运动的无序程度的物理量。【过程与方法目标】了解熵的概念及熵增原理【情感态度价值观目标】了解熵的概念及熵增原理，并能解释生活中的有关现象．◆教学重难点【教学重点】知道熵的概念，了解熵增原理【教学难点】能用熵增原理认识自然界中能量转化的方向性，了解熵的概念及熵增原理，并能解释生活中的有关现象．◆课前准备◆多媒体课件等。◆教学过程[预习自测]1、下列哪些物理过程具有方向性（）A．热传导过程B．机械能和内能的转化过程C．气体的扩

2、散过程D．气体向真空中膨胀的过程初识熵 1．熵的概念：表示系统的无序性程度．无序性大，熵大；无序性小，熵小．2．对熵的进一步认识 (1)熵是系统_无序程度_的量度． (2)熵是 不可逆 过程的共同判据． (3)熵是系统 状态 的函数． 3．熵增原理：孤立系统的熵总是 增加 的，或者孤立系统的熵总不 减少 ． 在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会。热力学第二定律也叫熵增加原理。“熵”是德国物理学家克劳修斯在1850年创造的一个术语，他用熵来表示任何一种能量在空间分布的均匀程度．能量分布得越均匀，熵就越大．如果对于我们所考虑的那个系统来说，能量完

3、全均匀地分布，那么这个系统的熵就达到最大值．简单地说，“熵”就是微观粒子的无序程度、能量差别的消除程度． 在克劳修斯看来，在一个封闭的系统中，运动总是从有序到无序发展的．比如，把一块冰糖放入水中，结果整杯水都甜了．这就是说，糖分子的运动扩展到了整杯水中，它们的运动变得更加无序了．对于一个封闭的系统，能量差也总是倾向于消除的．比如，有水位差的两个水库，如果把它们连接起来，那么，重力就会使一个水库的水面降低，而使另一个水库的水面升高，直到两个水库的水面相等，势能取平为止． 克劳修斯总结说，自然界中的一个普遍规律是：运动总是从有序到无序，能量的差异总是

4、倾向变平均等，也即“熵将随着时间而增大”．特别提醒：(1)由熵的定义可知，熵较大的宏观状态就是无序程度较大的宏观状态，也就是出现概率较大的宏观状态．在自然过程中熵总是增加的,其原因并非因为有序是不可能的，而是因为通向无序的渠道要比通向有序的渠道多得多．把事情搞得乱糟糟的方式要比把事情做得整整齐齐的方式多得多． (2)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．如果过程可逆，则熵不变；如果过程不可逆，则熵增加．1．下面关于熵的有

5、关说法错误的是(　　) A．熵是系统内分子运动无序性的量度 B．在自然过程中熵总是增加的 C．热力学第二定律也叫做熵减小原理 D．熵值越大代表着越无序 解析：选C.如果过程是可逆的，则熵不变，如果不可逆，则熵是增加的，而且一切自然过程都是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行． 根据你对熵增原理的理解，举出一些系统从有序变为无序的例子． 举例：燃料的燃烧；气体的扩散；破镜不能复原；覆水难收；一切生命体从生到亡等． 【精讲精析】　根据熵增原理，自然界的一切自发的过程总是朝着熵增加的方向进行，而熵是描述系统无序程度的物理量．熵越大，无序程度越高，所以，

6、熵的增加就意味着系统无序程度的增加，即从有序向无序的方向转化． 【方法总结】　一切自发的不可逆的过程都是从有序到无序．    ◆教学反思略