教学反思之热力学第二定律

物理组王鹤

引入：一滴红色颜料滴进清水中，整杯水将均匀地变红。水中扩散后的颜料能否自发地重新聚集在一起，而其余部分变成清水呐？

热由高温传向低温物体，热量可以从低温物体传向高温物体吗?

反思：从大家熟知的现象入手，使同学们感受过程的不可逆性。

总结：无数的事实告诉我们，凡是实际的过程，只要涉及到热现象，都有特定的方向。这就是说，一切与热现象有关的宏观自然过程都都是不可逆的。

定义：在物理学中，反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律。

热力学第二定律的克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。

强调解释：自发二字指的是：当两个物体接触时，不需要任何第三者的接入、不会对任何第三者产生影响，热量就会从一个物体传向另一个物体。

反思：需要再次强调热力学第二定律的本质是描述了热学现象的不可逆性，当时没有再次强调，就进行了下一个环节。

问题：电冰箱可以使热量从低温物体传向高温物体，是否违背了热力学第二定律？

电冰箱中有压缩机，因为压缩机的介入，可以使热量从低温物体传向高温物体。一旦断电，热量只能从高温物体传向低温物体。

反思：以反例强调“自发”的意思，促进学生理解热现象的方向性。

结合初中学习的冲程：说明热机用于做功的热量一定小于它从高温热库吸收的热量，W<Q，

引出热力学第二定律开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。

反思：为了便于学生理解，我做了以下类比：单一热库对应气缸，功代表驱动车前进的机械能，其它代表热损等一些损耗。上课时给学生强调了等效于能量的利用不可能达到100%，但是没有更深入地解释为：机械能可以完全转化为内能，而内能无法完全转化为机械能，以滑块在水平面的运动为例。

反思：整节课比较中规中矩，是对初中知识和生活现象的一个总结与升华，需要结合前概念，促进对热力学第二定律的理解。用电冰箱做反例。可以帮助学生理解“自发性”的意思，将气缸的做功冲程和热力学第二定律类比，便于理解“不产生其他影响”。