大学物理热力学教学活动课程教材

授课章节 第8章 热力学基础教学目的掌握热力学第一定律意义，理想气体各过程的能、功和热量的分析计算．掌握循环过程的特征，并能计算热循环、致冷循环的效率和致冷系数．掌握热力学第二定律及意义，理解实际的宏观过程的不可逆性的意义．理解克劳修斯熵、熵增加原理，能进行熵变计算．了解玻耳兹曼关于熵与热力学概率的关系式。

教学重点、难点热力学第一定律及热力学第二定律、熵、熵增加原理教学内容 备注 §8.1 内能 功和热量 准静态过程一、内能 功和热量理想气体的内能为 RT iM M E mol 2气体内能是温度T 和气体体积V 的单值函数E ＝E(T ，V)． 理想气体的内能仅是温度的单值函数，即E ＝E(T) 改变内能的方式有作功和传递热量。

单位，焦耳J ．或卡(cal)热功当量 1 cal ＝4.18 J二、准静态过程1．准静态过程热力学系统从一个状态到另一个状态的变化过程称为热力学过程，简称过程．通常分为准静态过程和非静态过程．热力学系统从某一平衡态开始，经过一系列变化后到达另一平衡态．如果这过程中所有中间状态全都可以近似地看作平衡态，则这样的过程叫做准静态过程(或叫平衡过程)．2. 准静态过程曲线p-V 图上一个点代表一个平衡态，一条连续曲线代表一个准静态过程。

曲线的方程叫过程方程。

准静态过程三、准静态过程的功与热量1. 体积功的计算准静态过程中，功可定量计算．当气体作微小膨胀时，系统对外界作的元功pSdlFdldW==，若系统从初态Ⅰ经过一个准静态过程变化到终态Ⅱ，则系统对外界作的总功为⎰⎰∏I==21VVpdVdWW。

系统膨胀时，系统对外界作正功；系统压缩时，系统对外作负功或外界对系统作正功．2.体积功的图示系统在一个准静态过程中作的体积功，在p-V图上，为曲线下的面积。

3. 热量计算有两种方法(1) 热容量法，Q=)(TTCMMmmol-，式中mC为物质在某过程中的摩尔热容量。

(2)通过热力学第一定律计算过程中的热量。

课程名称：热学授课对象：大学物理专业学生教学目标：1. 理解热学的基本概念和基本原理。

2. 掌握热力学第一定律和第二定律。

3. 能够运用热学知识解决实际问题。

4. 培养学生的科学思维能力和创新意识。

教学重点：1. 热力学第一定律和第二定律。

2. 热力学系统的状态方程和热力学势。

3. 热力学过程中的能量转换和守恒。

教学难点：1. 热力学第二定律的理解和应用。

2. 热力学势的物理意义和计算方法。

教学过程：一、导入1. 回顾高中物理中关于热学的知识，如热力学第一定律、比热容等。

2. 引出大学热学的概念和研究对象。

二、新课讲解1. 热力学第一定律- 介绍热力学第一定律的物理意义和数学表达式。

- 通过实例讲解如何运用热力学第一定律进行能量转换和守恒的计算。

2. 热力学第二定律- 介绍热力学第二定律的物理意义和克劳修斯表述、开尔文-普朗克表述。

- 通过实例讲解热力学第二定律的应用，如热机效率、制冷循环等。

3. 热力学势- 介绍内能、焓、自由能等热力学势的概念和物理意义。

- 讲解热力学势的计算方法和应用。

三、课堂练习1. 给出几个与热学相关的问题，让学生独立思考并解答。

2. 指导学生运用所学知识解决实际问题。

四、总结1. 回顾本节课所学内容，强调重点和难点。

2. 提醒学生课后复习，巩固所学知识。

五、作业布置1. 完成课后习题，巩固所学知识。

2. 预习下一节课的内容。

教学反思：1. 在教学过程中，注重启发式教学，引导学生主动思考，提高学生的参与度。

2. 结合实际案例，帮助学生理解抽象的热学概念，提高学生的应用能力。

3. 注重培养学生的科学思维能力和创新意识，为学生的未来发展奠定基础。

01孤立系统与外界既无能量交换也无物质交换的系统。

02封闭系统与外界有能量交换但无物质交换的系统。

03开放系统与外界既有能量交换又有物质交换的系统。

热力学系统及其分类热力学平衡态与状态参量热力学平衡态在不受外界影响的条件下，系统各部分的宏观性质长时间内不发生变化的状态。

状态参量描述系统状态的物理量，如体积、压强、温度等。

热力学第零定律如果两个系统与第三个系统各自处于热平衡，则两个系统之间也必定处于热平衡。

温度概念温度是表示物体冷热程度的物理量，是物体分子热运动平均动能的标志。

热力学第一定律热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。

能量守恒在一个孤立系统中，不论发生何种变化或过程，其总能量始终保持不变。

热力学第二定律表述及意义热力学第二定律的两种表述开尔文表述和克劳修斯表述，分别阐述了不可能从单一热源吸热并完全转化为有用功而不引起其他变化，以及热量不可能自发地从低温物体传到高温物体。

热力学第二定律的意义揭示了自然界中宏观过程的方向性，指出了与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。

熵增原理及熵判据应用熵增原理在孤立系统中，一切不可逆过程必然朝着熵增加的方向进行。

熵是系统无序程度的量度，熵增加意味着系统无序程度增加。

熵判据应用利用熵判据可以判断过程进行的方向和限度。

对于孤立系统，如果过程的熵变小于零，则过程不可能自发进行；如果过程的熵变大于零，则过程可以自发进行。

可逆过程与不可逆过程分析可逆过程系统经过某一过程从状态1变到状态2后，如果能使系统和环境都完全复原，则称该过程为可逆过程。

可逆过程是一种理想化的抽象过程。

不可逆过程在自然界中，一切实际宏观过程都是不可逆的。

不可逆过程具有方向性，不能自发地逆向进行。

热机效率及制冷系数计算热机效率热机是将热能转换为机械能的装置。

热机效率是指热机输出的机械能与输入的热能之比。

提高热机效率是热力学研究的重要课题之一。

第六章 热力学基础§6-1 内能 功 热量一、内能内能：物体中所有分子无规则运动动能+势能（分子振动势能、相互作用势能）。

内能E()V P E E ,= 真实气体： ()T V E E ,= ()P T E ,= （V P T ,,中有2个独立） 理想气体： ()PV i RT i M T E E 22===μ说明：⑴E 是状态的单值函数，由（V P T ,,）决定（V P T ,,中只有2个独立变量），⇒E 为态函数，其增量仅与始末二状态有关，而与过程无关。

⑵理想气体，()T E E =是温度的单值增加函数。

二、功与热量的等效性焦耳曾经用实验证明：如用做功和传热的方式使系统温度升高相同时，所传递的热量和所做的功总有一定的比例关系，即1卡热量=4.18焦耳的功可见，功与热量具有等效性。

由力学知道。

对系统做功，就是向系统传递能量，做功既然与传热等效，则向系统传热也意味着向系统传递能量。

结论：传递能量的两种方式 做功传热说明：做功与传热虽然有等效的一面，但本质上有着区别。

区别 做功：通过物体作宏观位移完成。

作用是机械运动与系统内分子无规则运动之间的转换。

从而改变内能。

传热：通过分子间相互作用完成。

作用是外界分子无规则热运动与系统内分子无规则热运动之间的转换。

从而改变了内能。

⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧§6-2 热力学第一定律一、热力学第一定律一般情况下，当系统状态发生变化时，作功和传热往往是同时存在的。

设有一系统，外界对它传热为Q ，使系统内能由21E E →，同时。

系统对外界又作功为W ，那么用数学式表示上述过程，有：()W E E Q +-=12 (6-1)上式即为热力学第一定律的数学表达式，它表明：系统吸收的热量，一部分用来增加内能，一部分用来对外作功。

对微小过程： dW dE dQ += (6-2) 说明：⑴热力学第一定律就是能量转化与守恒定律，它是自然界中的一个普遍规律。

它也可表述为“第一种永动机是不可能制造成功的。

大学物理学热学第2册教学设计1. 引言大学物理学热学是物理学中的一门重要学科，它是关于物体温度、热量、热功、热力学第一、第二定律及其应用的基本理论，是研究物体热现象的基础。

本文以大学物理学热学第2册为基础，探讨教学设计中的一些关键问题。

2. 教学目标大学物理学热学第2册主要涵盖了等温、等压、等焓过程和热力学公式的推导等知识。

通过本课程的学习，学生应该掌握以下知识和技能：•理解热力学基本概念和基本定律；•熟练掌握热力学公式的应用；•能够运用热力学原理解决实际问题。

3. 教学内容3.1 热力学基本概念热力学是研究物质的热现象和热效应的科学，本节主要介绍热力学的基本概念和基本定律，包括：•状态、状态参量和过程；•热力学第一定律；•热力学第二定律。

3.2 热力学公式的应用本节主要介绍热力学公式的应用，包括：•等温过程；•等压过程；•等焓过程。

3.3 热力学循环本节主要介绍热力学循环相关的知识，包括：•卡诺循环；•柴油循环；•奥托循环；•斯特林循环。

4. 教学方法4.1 课堂讲授采用仪器展示、黑板板书等形式，具体包括：•在黑板上讲解各种热力学定律；•借助实验教具展示热力学现象；•让学生亲自操作实验仪器，进行实验。

4.2 报告演讲让学生自己编写热力学相关问题的文献报告和演讲，有助于学生更好地掌握热力学的基本原理和公式。

4.3 小组讨论在课堂讲授结束后，安排一定的小组讨论时间，让学生彼此交流讨论。

5. 教学评价评价方法主要采用能力综合评价和过程评价，包括课堂表现、考试成绩、作业质量以及课外实践表现等。

6. 结语通过对大学物理学热学第2册教学设计的探讨，可以让学生更好地掌握热力学的基本理论和公式，提升学生的物理素养和实际应用能力。

大学物理热力学基础教案教案大学物理热力学基础一、教学目标1.让学生了解热力学的基本概念、原理和定律，理解热力学系统的性质和变化规律。

2.培养学生运用热力学知识分析和解决实际问题的能力。

3.培养学生的科学思维和创新意识，提高学生的科学素养。

二、教学内容1.热力学第一定律：能量守恒定律在热力学系统中的体现，理解内能、热量和功的概念，掌握热力学第一定律的表达式和运用。

2.热力学第二定律：理解热力学第二定律的两种表述，掌握熵的概念和性质，了解可逆过程和不可逆过程的特点。

3.热力学第三定律：了解热力学第三定律的内容，理解绝对零度的概念。

4.热力学势：掌握内能、焓、自由能和吉布斯自由能的概念和运用，了解热力学势在分析热力学系统变化中的应用。

5.相变和相平衡：理解相变的概念，掌握相平衡条件和相图的分析方法。

6.热力学统计物理基础：了解热力学与统计物理的关系，理解微观态和宏观态的概念，掌握统计物理的基本方法。

三、教学安排1.热力学第一定律：2学时2.热力学第二定律：2学时3.热力学第三定律：1学时4.热力学势：2学时5.相变和相平衡：2学时6.热力学统计物理基础：2学时四、教学方法1.讲授法：讲解热力学的基本概念、原理和定律，阐述热力学系统的性质和变化规律。

2.案例分析法：通过分析实际案例，让学生了解热力学知识在实际问题中的应用。

3.讨论法：针对热力学中的重点和难点问题，组织学生进行课堂讨论，培养学生的科学思维和创新意识。

4.实验法：结合实验课程，让学生亲自动手进行热力学实验，加深对热力学知识的理解和运用。

五、教学评价1.课堂表现：考察学生在课堂上的参与程度、提问和回答问题的积极性。

2.课后作业：布置适量的课后作业，检查学生对课堂知识的掌握程度。

3.期中考试：检验学生对热力学知识的理解和运用能力。

4.期末考试：全面评估学生对热力学知识的掌握程度，以及分析问题和解决问题的能力。

六、教学资源1.教材：《热力学与统计物理》（高等教育出版社）2.参考文献：《大学物理》、《物理学报》等相关期刊和书籍。

大学物理《热力学基础》课件一、教学内容1. 热力学基本概念：温度、热量、内能、熵等；2. 热力学第一定律：能量守恒定律，做功和热传递在能量传递中的作用；3. 热力学第二定律：熵增原理，热力学过程的可逆性与不可逆性；4. 热力学第三定律：绝对零度的概念，熵与温度的关系；5. 热力学基本方程：态函数、状态变化的基本规律。

二、教学目标1. 掌握热力学基本概念，理解温度、热量、内能、熵等物理量的意义；2. 掌握热力学第一定律，了解做功和热传递在能量传递中的作用；3. 理解热力学第二定律，认识熵增原理及其在实际应用中的重要性；4. 掌握热力学第三定律，了解绝对零度的概念及其对热力学的影响；5. 熟练运用热力学基本方程，分析实际热力学问题。

三、教学难点与重点重点：热力学基本概念、热力学第一定律、热力学第二定律、热力学第三定律、热力学基本方程；难点：熵增原理的理解，热力学过程的可逆性与不可逆性，绝对零度的概念及应用。

四、教具与学具准备1. 教具：黑板、粉笔、多媒体课件；2. 学具：笔记本、笔、计算器。

五、教学过程1. 实践情景引入：通过讨论日常生活中的热现象，如热水沸腾、冰块融化等，引导学生思考热力学基本问题；2. 讲解热力学基本概念：温度、热量、内能、熵等，结合实例进行解释；3. 讲解热力学第一定律：能量守恒定律，通过示例分析做功和热传递在能量传递中的作用；4. 讲解热力学第二定律：熵增原理，讨论热力学过程的可逆性与不可逆性，结合实际例子阐述其重要性；5. 讲解热力学第三定律：绝对零度的概念，分析熵与温度的关系；6. 讲解热力学基本方程：态函数、状态变化的基本规律，通过例题展示如何运用热力学基本方程分析实际问题；7. 随堂练习：布置几道有关热力学基本概念、定律和方程的题目，让学生现场解答，教师点评并讲解；8. 课堂小结：回顾本节课的主要内容，强调热力学基本概念、定律和方程的重要性。

六、板书设计1. 热力学基本概念：温度、热量、内能、熵等；2. 热力学第一定律：能量守恒定律，做功和热传递在能量传递中的作用；3. 热力学第二定律：熵增原理，热力学过程的可逆性与不可逆性；4. 热力学第三定律：绝对零度的概念，熵与温度的关系；5. 热力学基本方程：态函数、状态变化的基本规律。

一、大学物理热力学基础教案二、章节名称：第一章热力学基本概念三、教学目标：1. 理解热力学系统的定义和分类。

2. 掌握温度、热量和内能的概念及其相互关系。

3. 理解状态量和状态方程的含义。

4. 掌握热力学第一定律的表达式及应用。

四、教学内容：1. 热力学系统的定义和分类。

2. 温度、热量和内能的概念及其相互关系。

3. 状态量和状态方程的含义。

4. 热力学第一定律的表达式及应用。

五、教学方法：1. 采用多媒体课件进行讲解，结合实例进行阐述。

2. 引导学生通过思考、讨论和实验来加深对热力学基本概念的理解。

3. 利用课后习题和小组讨论巩固所学知识。

六、教学评估：1. 课堂提问和讨论，了解学生对热力学基本概念的理解程度。

2. 课后习题，检查学生对热力学第一定律的应用能力。

3. 小组讨论，评估学生在团队合作中解决问题的能力。

七、教学资源：1. 多媒体课件。

2. 教材《大学物理》。

3. 课后习题和案例分析。

八、教学步骤：1. 引入热力学系统的概念，引导学生思考热力学系统的基本特征。

2. 讲解温度、热量和内能的概念，并通过实例阐述它们之间的关系。

3. 介绍状态量和状态方程的含义，引导学生理解状态方程的重要性。

4. 讲解热力学第一定律的表达式，并结合实例进行解释和应用。

九、课堂练习：1. 选择题：判断题和填空题，考察学生对热力学基本概念的理解。

2. 计算题：应用热力学第一定律解决实际问题。

十、课后作业：1. 阅读教材，加深对热力学基本概念的理解。

2. 完成课后习题，巩固所学知识。

3. 参与小组讨论，共同解决问题。

六、大学物理热力学基础教案七、章节名称：第二章热力学第一定律八、教学目标：1. 掌握热力学第一定律的表述和数学形式。

2. 理解能量守恒定律在热力学中的应用。

3. 学会运用热力学第一定律解决实际问题。

九、教学内容：1. 热力学第一定律的表述和数学形式。

2. 能量守恒定律在热力学中的应用。

3. 运用热力学第一定律解决实际问题。

课程名称：大学物理授课对象：本科生课时安排：2课时教学目标：1. 理解热力学第一定律和第二定律的基本概念。

2. 掌握热力学基本方程及其应用。

3. 理解熵的概念及其在热力学过程中的作用。

4. 培养学生分析解决实际问题的能力。

教学内容：一、热力学第一定律1. 热力学第一定律的表述及物理意义。

2. 内能、热量和功之间的关系。

3. 热力学第一定律的数学表达式。

二、热力学第二定律1. 热力学第二定律的表述及物理意义。

2. 熵的概念及其在热力学过程中的作用。

3. 熵增原理。

三、热力学基本方程1. 热力学基本方程的推导。

2. 热力学基本方程的应用。

教学过程：第一课时一、导入1. 回顾热力学第一定律和第二定律的基本概念。

2. 提出本节课的学习目标。

二、讲授新课1. 热力学第一定律（1）热力学第一定律的表述及物理意义。

（2）内能、热量和功之间的关系。

（3）热力学第一定律的数学表达式。

2. 热力学第二定律（1）热力学第二定律的表述及物理意义。

（2）熵的概念及其在热力学过程中的作用。

（3）熵增原理。

三、课堂练习1. 计算一个理想气体在等温过程中，体积增加一倍时的温度变化。

2. 计算一个理想气体在等压过程中，体积增加一倍时的温度变化。

3. 计算一个理想气体在绝热过程中，体积增加一倍时的温度变化。

四、总结1. 回顾本节课所学内容。

2. 强调热力学第一定律和第二定律的重要性。

第二课时一、导入1. 回顾上一节课所学内容。

2. 提出本节课的学习目标。

二、讲授新课1. 热力学基本方程（1）热力学基本方程的推导。

（2）热力学基本方程的应用。

三、课堂练习1. 利用热力学基本方程，计算一个理想气体在等温过程中，体积增加一倍时的温度变化。

2. 利用热力学基本方程，计算一个理想气体在等压过程中，体积增加一倍时的温度变化。

3. 利用热力学基本方程，计算一个理想气体在绝热过程中，体积增加一倍时的温度变化。

四、总结1. 回顾本节课所学内容。

2. 强调热力学基本方程在实际问题中的应用。

大学物理热力学(课件)-(含多场景)大学物理热力学课件一、引言热力学是研究物质系统在温度、压力、体积等热力学参数变化时的宏观性质和行为的科学。

大学物理热力学课程旨在帮助学生理解热力学的基本概念、基本定律和基本方法，培养学生运用热力学知识解决实际问题的能力。

本课件将围绕热力学的基本原理、热力学第一定律、热力学第二定律、热力学第三定律和热力学状态方程等内容进行讲解。

二、热力学基本原理1.系综理论：热力学研究的是大量粒子的统计行为，系综理论是描述这些粒子行为的数学工具。

系综理论将系统划分为三个系综：微观系综、宏观系综和热力学系综。

2.状态量与过程量：热力学中，状态量是描述系统宏观状态的物理量，如温度、压力、体积等；过程量是描述系统在过程中变化的物理量，如热量、功等。

3.状态方程：状态方程是描述系统状态量之间关系的方程，常见的状态方程有理想气体状态方程、范德瓦尔斯方程等。

三、热力学第一定律1.定义：热力学第一定律是能量守恒定律在热力学领域的具体表现，表述为系统内能的增量等于热量与功的代数和。

2.表达式：ΔU=QW，其中ΔU表示系统内能的增量，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外做的功。

3.应用：热力学第一定律可以用于分析热力学过程中的能量转换和传递，如热机、制冷机等。

四、热力学第二定律1.定义：热力学第二定律是描述自然过程方向性的定律，表述为热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。

2.表达式：ΔS≥0，其中ΔS表示系统熵的增量，熵是衡量系统无序程度的物理量。

3.应用：热力学第二定律可以用于分析热力学过程的可行性，如热机效率、制冷循环等。

五、热力学第三定律1.定义：热力学第三定律是描述绝对零度附近物质性质的特殊规律，表述为在绝对零度附近，完美晶体的熵趋于零。

2.表达式：S→0asT→0，其中S表示熵，T表示温度。

3.应用：热力学第三定律为低温物理学和制冷技术提供了理论依据。

六、热力学状态方程1.理想气体状态方程：pV=nRT，其中p表示压力，V表示体积，n表示物质的量，R表示理想气体常数，T表示温度。

课程名称：大学物理授课对象：本科生课时：2课时教学目标：1. 理解热力学第一定律的基本概念，掌握其数学表达式。

2. 理解热力学第二定律的内涵，掌握其克劳修斯表述和开尔文-普朗克表述。

3. 掌握理想气体的状态方程及其应用。

4. 理解理想气体的内能和温度的关系。

教学重点：1. 热力学第一定律的应用。

2. 热力学第二定律的表述。

3. 理想气体的状态方程和内能。

教学难点：1. 热力学第一定律中能量守恒的理解。

2. 热力学第二定律在不同条件下的应用。

教学过程：第一课时一、导入1. 通过展示一些生活中的实例，如热水袋、空调等，引出热学的基本概念。

2. 提问：如何描述热量的传递？如何理解热量与温度的关系？二、讲授新课1. 热力学第一定律- 定义热量、内能、功的概念。

- 介绍热力学第一定律的基本内容：能量守恒。

- 推导热力学第一定律的数学表达式：ΔU = Q - W。

- 通过实例讲解如何应用热力学第一定律。

2. 热力学第二定律- 介绍克劳修斯表述和开尔文-普朗克表述。

- 解释熵的概念，以及熵增原理。

- 讨论热力学第二定律在实际中的应用。

三、课堂练习1. 给定一个热力学过程，要求学生计算内能变化、热量和功。

2. 让学生讨论如何根据热力学第二定律判断一个热机是否为可逆热机。

四、总结1. 回顾本节课所学内容，强调热力学第一定律和热力学第二定律的重要性。

2. 提醒学生在生活中注意能量守恒和熵增原理的应用。

第二课时一、复习1. 回顾上节课所学内容，提问学生关于热力学第一定律和热力学第二定律的问题。

2. 让学生举例说明能量守恒和熵增原理在生活中的应用。

二、讲授新课1. 理想气体的状态方程- 介绍理想气体的基本假设。

- 推导理想气体的状态方程：PV = nRT。

- 讲解状态方程中的各个物理量的含义。

2. 理想气体的内能- 解释内能的概念。

- 推导理想气体的内能公式：U = (3/2)nRT。

- 讨论温度与内能的关系。

三、课堂练习1. 给定理想气体的状态方程，要求学生计算气体的压强、体积和温度。