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《工程热力学》教案课程名称：工程热力学学分：2或3 学时：32或48课程教材：李永，宋健. 工程热力学[M]. 北京：机械工业出版社，2017专业年级：工科类相关专业本科生一、目的与任务工程热力学基本定律反映了自然界的客观规律,以这些定律为基础进行演绎、逻辑推理而得到的工程热力学方法、关系与结论,具有高度的普遍性、可行性、可靠性与实用性,可以应用于力学、宇航工程、机械与车辆工程等各个领域。
工程热力学目的是研究和讲授热力学系统、热能动力装置中工作介质的基本热力学性质、热力学定律、热力学各种装置的工作过程以及提高能量转化效率的途径等，使学生熟练掌握解决工程热力学问题的基本方法，培养学生灵活应用热力学定律合理分析热力学系统的基本能力。
工程热力学任务是研究和传授热力系统能量、能量转换以及与能量转换有关的物性间相互关系和基本研究方法，培养学生对热力学的基本概念、基本理论的熟练掌握，分析求解热力学基本问题的能力。
工程热力学起源于对热机和工质等的研究，热力学定律条理清楚，推理严格。
工程热力学的内容多、概念多、公式多与方法多，工程热力学广泛联系热力工程和能源工程等领域。
二、主要教学内容与学时分配绪论(2 学时)第一节热力学的发展意义第二节热力学的历史沿革第三节热力学的基本定律第四节熵与能源第一章基本概念(2学时)第一节热能、热力系统、状态及状态参数第二节热力过程、功量及热量第三节热力循环第二章热力学第一定律及其应用(2学时)第一节热力学第一定律及其表达第二节热力学能和总储存能第三节热力学第一定律的实质(2学时)第四节能量方程式第五节稳定流动系统的能量方程(2学时)第六节能量方程的应用第七节循环过程第三章理想气体的性质(2学时)理想气体及其状态方程理想气体的比热容、比热力学能、比焓及比熵理想气体的混合物第四章理想气体的热力过程(2学时)第一节热力过程的方法概述热力过程的基本分析方法第二节理想气体的基本热力过程(2学时)第三节理想气体的多变过程(2学时)第四节压气机的理论压缩功(2学时)第五章热力学第二定律(2学时)第一节热力过程的方向性热力学第二定律的表述第二节卡诺热机(2学时)卡诺循环和卡诺定理状态参数熵第三节熵增原理(2学时)克劳修斯不等式和不可逆过程的熵变熵的物理意义第四节㶲参数和热量㶲(2学时)㶲参数、能量的品质与能量贬值原理热量㶲、热量有效能及有效能损失第六章水蒸气的热力性质和热力过程(2学时)定压下水蒸气的发生过程蒸气热力性质图表蒸气的热力过程第七章实际空气的性质和过程(2学时)实际空气的状态参数及焓湿图实际空气的基本热力过程及工程应用三、考核与成绩评定考核：采用统一命题，闭卷考试。
《理想气体状态方程》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 理解理想气体状态方程的观点和意义。
2. 掌握应用理想气体状态方程解决实际问题的能力。
3. 了解理想气体状态方程在生活和工程中的应用。
二、教学重难点1. 重点：理解理想气体状态方程的观点和意义，掌握应用该方程解决实际问题的基本方法。
2. 难点：理解理想气体观点，正确应用理想气体状态方程解决实际问题。
三、教学准备1. 准备教学用具：黑板、白板、气球、温度计、压力计等。
2. 准备教学材料：理想气体状态方程的PPT、相关例题和习题。
3. 安排实验或模拟实验，让学生观察理想气体状态的变化过程。
四、教学过程：（一）引入1. 回顾气体性质，引出气体压强的观点。
2. 介绍理想气体的观点和特点。
3. 引出理想气体状态方程。
（二）新课教学1. 讲解理想气体状态方程的公式及适用条件。
2. 通过实验或图片展示气体在不同状态下的变化情况。
3. 举例说明气体状态变化在生产、生活和科学技术中的应用。
4. 针对具体问题，进行讨论和解答。
（三）实践活动1. 组织学生分组进行实验，观察理想气体在等温变化和绝热变化过程中的体积和压强的变化。
2. 要求学生根据实验数据，尝试用理想气体状态方程进行计算和诠释。
3. 鼓励学生提出自己的问题和观点，进行讨论和交流。
（四）小结与作业1. 总结本节课的主要内容，强调理想气体状态方程的应用和意义。
2. 安置作业：要求学生自行收集一些气体状态变化的实际案例，尝试用理想气体状态方程进行诠释和分析。
3. 提醒学生关注气体状态方程在实际生活和科学中的应用，鼓励学生继续学习和探索。
教学设计方案（第二课时）一、教学目标1. 知识与技能：理解理想气体状态方程的含义，掌握其基本应用。
2. 过程与方法：通过实验和案例分析，提高分析和解决问题的能力。
3. 情感态度价值观：认识到物理学在生活中的应用，培养科学态度和探究精神。
二、教学重难点1. 教学重点：理解理想气体状态方程的推导过程和应用。
第八章气体第3节理想气体的状态方程一、理想气体1．定义：在任何温度、任何压强下都遵从_____________的气体叫做理想气体。
2．实际气体可视为理想气体的条件：实际气体在温度不太________（不低于零下几十摄氏度）、压强不太________（不超过大气压的几倍）时，可以当成理想气体。
二、理想气体的状态方程1．内容：一定________的某种________气体，在从一个状态变化到另一个状态时，尽管p、V、T都可能改变，但是压强与体积的乘积与________的比值保持不变。
2．公式：pVCT=（C为常量）或112212p V p VT T=。
3．适用条件：一定________的________气体。
4．理想气体状态方程与气体实验定律的关系：学科-网（1）当一定质量理想气体________不变时，由理想气体状态方程得pV=C，即________。
（2）当一定质量理想气体________不变时，由理想气体状态方程得pCT=，即________。
（3）当一定质量理想气体________不变时，由理想气体状态方程得VCT=，即________。
气体实验定律低大质量理想热力学温度质量理想温度玻意耳定律体积查理定律压强盖–吕萨克定律一、理想气体1．理解（1）理想气体是为了研究问题方便而提出的一种理想模型，是实际气体的一种近似，实际上并不存在，就像力学中的质点、电学中的点电荷模型一样。
（2）从宏观上讲，实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体。
而在微观意义上，理想气体是指分子本身大小与分子间的距离相比可以忽略不计且分子间不存在相互作用的引力和斥力的气体。
2．特点（1）严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程。
（2）理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比可以忽略不计，分子可视为质点。
（3）理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力，故无分子势能，理想气体的内能等于所有分子热运动动能之和，一定质量的理想气体内能只与温度有关。
即墨第四中学高二物理导学案【自主探究】一、理想气体1、为了研究问题的方便，可以设想一种气体，在任何，我们把这样的气体叫做理想气体。
2、理想气体是不存在的，它是实际气体在一定程度的近似，是一种理想化的模型。
3、理想气体分子间，除碰撞外无其它作用力，从能量上看，一定质量的理想气体的内能完全由决定。
二、理想气体的状态方程1、内容：一定质量的理想气体在从一个状态变到另一个状态时，尽管P、V、T都可能改变，但是压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。
2、方程：，。
3、推导：（两种方法）4、推论（1）一定质量的理想气体当状态变化过程中三个状态参量保持某一个参量不变时，就可以从理想气体状态方程分别得到（2）根据气体的密度ρ=m/V，可以得到气体的密度公式5、适用条件6、注意方程中各物理量的单位，温度必须用，公式两边中P和V单位必须，但不一定是国际单位。
三、气体分子运动的特点1、从微观的角度看，物体的热现象是由的热运动所决定的，尽管个别分子的运动有它的不确定性，但大量分子的运动情况会遵守一定的。
2、分子做无规则的运动，速率有大有小，由于分子间频繁碰撞，速率又将发生变化，但分子的速率都呈现的规律分布。
这种分子整体所体现出来的规律叫统计规律。
3、气体分子运动的特点（1）分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着运动的分子都有，而且向各个方向运动的气体分子数目都。
（2）气体分子速率分布表现出“中间多，两头少”的分布规律。
温度升高时，速率大的分子数目，速率小的分子数目，分子的平均速率。
4、温度是的标志。
用公式表示为。
四、气体压强的微观意义1、气体的压强是而产生的。
气体压强等于大量气体分子作用在器壁。
2、影响气体压强的两个因素：，。
从两个因素中可见一定质量的气体的压强与，两个参量有关。
五、对气体实验定律的微观解释1、一定质量的气体，温度保持不变时，分子的平均动能是的，在这种情况下，体积减小时，分子的，气体的压强就这就是玻意耳定律的微观解释。
理想气体-教科版选修3-3教案1. 学习目标本节课主要学习以下知识点：•理想气体的概念和特征•理想气体状态方程及其推导•理想气体的内能和外能•热容和热力学第一定律2. 学习内容2.1 理想气体的概念和特征理想气体是指分子间距离很大，相互之间不存在相互作用力，分子的尺寸可以忽略不计的气体。
理想气体有以下特征：•单位体积内分子数很大，可看作连续分布•分子相互独立，运动无规律性•分子间距越大，分子间相互作用力越小，分子间碰撞几率也越小•理想气体是热力学研究的重要对象，它的理论分析为实际气体的热力学研究提供了基础。
2.2 理想气体状态方程及其推导理想气体状态方程表达式为：PV=nRT其中，P表示气体的压强，V表示气体的体积，n表示分子数，R为气体常数，T为气体的绝对温度。
这是理想气体的状态方程，表明了理想气体压强与体积、分子数、温度之间的关系。
从分子角度来看，P表示分子与容器壁的碰撞频率和分子在单位时间内单位面积上的动能，V表示单位体积内分子数，R则描述了气体分子的性质。
由此可知，当分子数、温度和容器体积固定时，气体压强与分子数成正比，与温度成正比，与容器体积成反比。
理想气体状态方程的推导，可以从分子动力学角度出发，通过分析分子间的相互作用力，结合玻尔兹曼分布函数推导而得。
这里不做赘述。
2.3 理想气体的内能和外能理想气体的能量分为内能和外能，内能是指气体分子自身的能量，外能是指气体分子之间的相互作用引起的能量，主要表现为气压和温度。
对于理想气体来说，内能和外能是独立的，内能仅与气体分子的温度有关，与压强和体积无关，而外能则与气体的压强和体积有关，与温度无关。
因此，理想气体的总能量只与温度有关，与压强和体积无关。
2.4 热容和热力学第一定律热容是指在恒定压强或恒定体积下，单位物质的温度升高 $1\\\\mathrm{K}$ 所需的吸热量。
根据内能和外能独立的特点，我们可以得到两种热容：•等压热容C p：表示在恒定的压力下，单位物质温度升高 $1\\\\mathrm{K}$ 所需的吸热量。
