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热力学第二定律的微观解说新课标要求（一）知识与技术认识热力学第二定律的微观意义。
（二）过程与方法经过对微观状态和宏观状态的剖析，理解熵的意义。
（三）感情、态度与价值观经过对热力学第二定律微观意义的研究，激发学习物理的动力。
教课要点热力学第二定律的微观意义。
教课难点对熵和熵增添原理的理解。
教课方法讲练法、剖析概括法、阅读法教课器具：投影仪、投电影教课过程（一）引入新课教师：（复习发问）用投电影出示以下问题1．什么是热传导的方向性？2．机械能和内能之间互相转变的方向性指的是什么？3．什么是第二类永动机？为何第二类永动机不行能制成？4．热力学第二定律的两种表述方式是什么？学生思虑回答后，教师指出：系统的宏观表现源于构成系统的微观粒子的统计规律。
本节课就要从微观的角度说明为何波及热运动的宏观过程会有必定的方向性。
（二）进行新课1．有序和无序宏观态与微观态教师：先指引学生阅读教材相关内容，以“扑克牌”为例，领会“有序”和“无序”的含义，进而进一步领会“宏观态”和“微观态”的含义。
教师：（解说）当我们以系统的分子数散布而不划分详细的分子来描绘的系统状态叫热力学系统的宏观态；假如使用分子数散布并且划分详细的分子来描绘的系统状态叫热力学系统的微观态。
在热力学系统中，因为存在大批粒子的无规则热运动，任一时辰各个粒子处于何种运动状态完整部是有时的，并且又都随时间无规则地变化。
系统中各个粒子运动状态的每一种散布，都代表系统的一个微观态，系统的微观态的数目是大批的，在随意时辰系统随机地处于此中随意一个微观态。
下边我们以上图所示的状况为例来进一步加以说明。
假定容器中体积相等的A、 B 两室内拥有 a、 b、 c、 d 一共 4 个全同的分子，它们在 A、B 两室内的散布状况共有 16 种方式。
详细散布以下：1（ 0， 4）（0，abcd）（l ，3）4［（ a， bcd），（b，acd），（c， abd），（d，abc）］（2，2）6［（ ab，cd），（ac，bd），（ ad，bc），（ bc，ad），（bd，ac），（cd，ab）］4（ 3， l ）［（bcd，a），（acd，b），（abd，c），（abc，d）］（ 4， 0）1（abcd，0）上边的散布表达中，如（2， 2）表示一个宏观态（即A、 B 两室内各有 2 个分子但不划分详细分子）而（ab，cd）表示一个微观态（ a 和 b 分子在 A 室内， c 和d 分子在 B 室内）由上表可清楚地看出，不一样的宏观态包括着不一样数目的微观态，此中以 A、B 两室各有 2 个分子的宏观态包括的微观态数目最多（ 6 个）而以 4 个分子所有散布在 A 室或所有散布在 B 室的宏观态所包括的微观态数目最少（都是 1 个）。
热力学第二定律的微观解释
教学目标
（一）知识与技能
1．了解序的概念，区分有序和无序。
2．知道宏观态与微观态，知道微观态的数目与无序程度的对应关系。
3．知道熵的概念，初步了解熵是描述系统无序程度的物理量。
了解熵增加原理，知道它是热力学第二定律的另一种表述。
4．体会现实生活中的熵增加原理。
（二）过程与方法
1．学会通过现象总结规律的科学方法
2．知道熵的概念，知道任何自然过程中一个孤立系统的总熵不会减少
（三）情感、态度与价值观
培养分析、归纳、综合能力。
教学重点
热力学第二定律的微观意义。
教学难点
熵的概念的建立
教学方法
小组讨论，理论联系实际，演绎和归纳
教学过程。
10.4 热力学第二定律【教学目的】1、了解某些热学过程的方向性2、了解什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可能制成3、了解热力学第二定律的两种表述，理解热力学第二定律的物理实质4、知道什么是能量耗散5、知道什么是热力学第三定律【教学重点】1、热力学第二定律的实质，定律的两种不同表述2、知道什么是第二类永动机，以及它不能制成的原因【教学难点】热力学第二定律的物理实质【教具】扩散装置【教学过程】○、引入学生答问：1、热力学第一定律的形式若何，符号法则怎样？2、什么是第一类永动机？热力学第一定律和能量守恒定律具有相同的实质，表征的是能量转移或转化过程中总量不变。
既然能量只是在不停地转移或转化，而不会消失，我们为什么还在面临能源危机，还在不停地呼吁节约能源呢？我们今天来探讨一下这个问题——一、某些热学过程的方向性人们认识问题，总是先有素材，再有思索，然后才有理论的总结与上升。
我们先看这样的事实：根据初中学过的物理常识，我们知道热传导会在两个有温差的物体间产生，会自发的从高温物体传至低温物体，那么，热传导会不会从低温物体传至高温物体呢？不会。
我们把这种现象称之为——热传导的方向性在看另一个事实：表述教材P85图11-12的物理情形…（人们也做过理论上的预测：扩散既然是分子无规则运动引起，那么，原来A容器中的气体分子恰好全部回到A容器是可能的，只是这种几率非常非常小，以至于在现实中还从来没有发生过）这说明——扩散现象有方向性事实三：有初速度的物体，在水平面上运动，总要停下来，因为摩擦生热，机械能转化成了内能；但是，由于内能的增量一部分转移到物体和地面，另一部分转移到了空中（通常称之为耗散），我们要把这部分内能收集起来，然后通过某种机器或装置让它转化成物体重新运动的机械能，这可能吗？答案必然是否定的。
甚至人们还尝试过，即便能够把这部分内能完全收集（不散失），要使它完全转化成机械能，也是绝对不可能的。
所以，我们说，涉及到热现象的——能量转化有方向性怎样表征这种热学过程的方向性呢？——二、热力学第二定律在介绍热力学第二定律之前，先介绍相关概念——热机：将内能转化成机械能的装置。
课题：§9.7 热力学第二定律教学目的：1、了解某些热学过程的方向性2、了解什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可能制成3、了解热力学第二定律的两种表述，理解热力学第二定律的物理实质4、知道什么是能量耗散教学重点：热力学第二定律的实质，定律的两种不同表述教学难点：热力学第二定律的物理实质教学过程：热力学第一定律和能量守恒定律具有相同的实质，表征的是能量转移或转化过程中总量不变。
既然能量只是在不停地转移或转化，而不会消失，我们为什么还在面临能源危机，还在不停地呼吁节约能源呢？我们今天来探讨一下这个问题——一、某些热学过程的方向性根据初中学过的物理常识，我们知道热传导会在两个有温差的物体间产生，会自发的从高温物体传至低温物体，那么，热传导会不会从低温物体传至高温物体呢？不会。
我们把这种现象称之为—— ⒈热传导的方向性在看另一个事实：扩散既然是分子无规则运动引起，那么，原来A 容器中的气体分子扩散到B 容器后，在自发的分离回到初始状态在现实中还从来没有发生过，这是不可能的，这说明—— ⒉扩散现象有方向性事实三：有初速度的物体，在水平面上运动，总要停下来，因为摩擦生热，机械能转化成了内能；但是，由于内能的增量一部分转移到物体和地面，另一部分转移到了空中（通常称之为耗散），我们要把这部分内能收集起来，然后通过某种机器或装置让它转化成物体重新运动的机械能，这可能吗？答案必然是否定的。
甚至人们还尝试过，即便能够把这部分内能完全收集（不散失），要使它完全转化成机械能，也是绝对不可能的。
所以，我们说，涉及到热现象的——⒊能量转化有方向性怎样表征这种热学过程的方向性呢？——二、热力学第二定律在介绍热力学第二定律之前，先介绍相关概念——热机：将内能转化成机械能的装置。
它们的主要工作原理都是利用高温高压的气体或蒸汽膨胀做功。
如蒸汽机、汽轮机、燃气轮机、内燃机和喷气发动机等。
内能的来源有燃料燃烧所放出的内能、地热以及原子能（转化）、太阳能（转化）等。
第五节热力学第二定律的微观解释教学目标：（一）知识与技能了解热力学第二定律的微观意义。
（二）过程与方法通过对微观状态和宏观状态的分析，理解熵的意义。
（三）情感、态度与价值观通过对热力学第二定律微观意义的探究，激发学习物理的动力。
教学重点：热力学第二定律的微观意义。
教学难点：对熵和熵增加原理的理解。
教学方法：讲述法、分析归纳法、阅读法教学用具：投影仪、投影片教学过程：（一）复习提问，引入新课1、什么是热传导的方向性？2、机械能和内能之间相互转化的方向性指的是什么？3、什么是第二类永动机？为什么第二类永动机不可能制成？4、热力学第二定律的两种表述方式是什么？学生思考回答后，教师指出：系统的宏观表现源于组成系统的微观粒子的统计规律。
本节课就要从微观的角度说明为什么涉及热运动的宏观过程会有一定的方向性。
（二）新课教学1、有序和无序宏观态与微观态引导学生阅读教材有关内容，以“扑克牌”为例，体会“有序”和“无序”的含义，从而进一步体会“宏观态”和“微观态”的含义。
教师讲解：当我们以系统的分子数分布而不区分具体的分子来描写的系统状态叫热力学系统的宏观态；如果使用分子数分布并且区分具体的分子来描写的系统状态叫热力学系统的微观态。
在热力学系统中，由于存在大量粒子的无规则热运动，任一时刻各个粒子处于何种运动状态完全是偶然的，而且又都随时间无规则地变化。
系统中各个粒子运动状态的每一种分布，都代表系统的一个微观态，系统的微观态的数目是大量的，在任意时刻系统随机地处于其中任意一个微观态。
下面我们以上图所示的情况为例来进一步加以说明。
假设容器中体积相等的A、B两室内具有a、b、c、d一共4个全同的分子，它们在A、B两室内的分布情况共有16种方式。
具体分布如下：−1（0，abcd）（0，4）−→−4［（a，bcd），（b，acd），（c，abd），（d，abc）］（ l，3）−→−6［（ab，cd），（ac，bd），（ad，bc），（bc，ad），（bd，ac），（cd，ab）］（2，2）−→−4［（bcd，a），（acd，b），（abd，c），（abc，d）］（3，l）−→−1（abcd，0）（4，0）−→上面的分布表达中，如（2，2）表示一个宏观态（即A、B两室内各有2个分子但不区分具体分子）而（ab，cd）表示一个微观态（a和b分子在A室内，c和d分子在B室内）由上表可清楚地看出，不同的宏观态包含着不同数量的微观态，其中以A、B两室各有2个分子的宏观态包含的微观态数目最多（6个）而以4个分子全部分布在A室或全部分布在B 室的宏观态所包含的微观态数目最少（都是1个）。
第五节热力学第二定律的微观解释
教学目标：
（一）知识与技能
了解热力学第二定律的微观意义。
（二）过程与方法
通过对微观状态和宏观状态的分析，理解熵的意义。
（三）情感、态度与价值观
通过对热力学第二定律微观意义的探究，激发学习物理的动力。
教学重点：
热力学第二定律的微观意义。
教学难点：
对熵和熵增加原理的理解。
教学方法：
讲述法、分析归纳法、阅读法
教学用具：
投影仪、投影片
教学过程：
（一）复习提问，引入新课
1、什么是热传导的方向性？
2、机械能和内能之间相互转化的方向性指的是什么？
3、什么是第二类永动机？为什么第二类永动机不可能制成？
4、热力学第二定律的两种表述方式是什么？
学生思考回答后，教师指出：系统的宏观表现源于组成系统的微观粒子的统计规律。
本节课就要从微观的角度说明为什么涉及热运动的宏观过程会有一定的方向性。
（二）新课教学
1、有序和无序宏观态与微观态
引导学生阅读教材有关内容，以“扑克牌”为例，体会“有序”和“无序”的含义，从而进一步体会“宏观态”和“微观态”的含义。
教师讲解：
当我们以系统的分子数分布而不区分具体的分子来描写的系统状态叫热力学系统的宏观态；如果使用分子数分布并且区分具体的分子来描写的系统状态叫热力学系统的微观态。
在热力学系统中，由于存在大量粒子的无规则热运动，任一时刻各个粒子处于何种运动状态完全是偶然的，而且又都随时间无规则地变化。
系统中各个粒子运动状态的每一种分布，都代表系统的一个微观态，系统的微观态的数目是大量的，在任意时刻系统随机地处于其中任意一个微观态。
下面我们以上图所示的情况为例来进一步加以说明。
假设容器中体积相等的A、B两室内具有a、b、c、d一共4个全同的分子，它们在A、B两室内的分布情况共有16种方式。
具体分布如下：
−1（0，abcd）
（0，4）−→
−4［（a，bcd），（b，acd），（c，abd），（d，abc）］
（ l，3）−→
−6［（ab，cd），（ac，bd），（ad，bc），（bc，ad），（bd，ac），（cd，ab）］（2，2）−→
−4［（bcd，a），（acd，b），（abd，c），（abc，d）］
（3，l）−→
−1（abcd，0）
（4，0）−→
上面的分布表达中，如（2，2）表示一个宏观态（即A、B两室内各有2个分子但不区分具体分子）而（ab，cd）表示一个微观态（a和b分子在A室内，c和d分子在B室内）由上表可清楚地看出，不同的宏观态包含着不同数量的微观态，其中以A、B两室各有2个分子的宏观态包含的微观态数目最多（6个）而以4个分子全部分布在A室或全部分布在B 室的宏观态所包含的微观态数目最少（都是1个）。
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。
2、气体向真空的扩散
教师引导学生阅读教材有关内容。
教师讲解：一个箱子被挡板分为左、右两室，假设左室气体只有a，b，c，d 4个分子，右
室为真空，撤去挡板后，气体由左向右扩散，由于各个微观态出现的概率是一样的，从宏观上看，我们看到“左2右2”这种均匀分布的可能性最大，而分子重新集中在一个室中，另一个室变成真空的可能性小。
而实际上，气体系统中分子个数相当多，因此，撤去挡板后实际上我们只能看到气体向真空中扩散，而不可能观察到气体分子重新聚集在一室的现象。
从无序的角度上看，热力学系统是由大量作无序运动的分子组成的，因为任何热力学过程都伴随着分子的无序运动状态的变化，当撤去挡板的一瞬间，分子仍聚集在左室，对于左右两室这一个整体来讲，这显然是一种高度有序的分布，当气体分子自由扩散后，气体系统就变得无序了，因此，气体的自由扩散过程是沿着无序性增大的方向进行的，因此，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。
这就是热力学第二定律的微观意义。
3、熵
教师引导学生阅读教材有关内容。
教师讲解：一个宏观状态对应的微观状态的多少是一个非常重要的物理量，它标志着这个系统宏观态的无序程度，从中还可以知道系统将朝什么方向发展，物理学中就用Ω来表示一个宏观态所对应的微观态的数目。
例如在炒地皮的过程中，某个人将抓到的牌按照黑桃、红桃、草花、方块的顺序但没有按照从小到大的顺序排列，那么他所抓到的牌可能有多种排列方式，这些排列方式的数目就等于Ω
说明：为了研究的方便，在物理学中引入了一个熵的概念，用符号S表示。
熵和Ω之间存在如下的关系（S＝klnΩ，其中k是一个常数称之为玻耳兹曼常数，ln是自然对数符号）。
在自发过程中，是由有序向无序发展，Ω、S都要增大。
因此在引入熵这个概念以后，关于自发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。
这就是用熵表示的热力学第二定律，为此，不少人也把热力学第二定律称之为熵增加原理。
对熵增加原理的理解：
（1）熵较大的宏观状态就是无序程度较大的状态，也就是出现概率较大的宏观状态（2）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，即无序的可能性要比有序的可能性大得多（3）从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律，一个孤立系统在自发过程中总是向熵增加的方向发展，而熵值较大代表着较为无序
（三）课堂小结
学生自己总结本节课所学内容并与同学交流
（四）布置作业
问题与练习1、2、3。
