1、“熵函数的导出与应用熵函数的导出与应用”说课说课 化学与生物系化学与生物系 陈桂芳陈桂芳 物理化学物理化学授课班级：授课班级：1010级化学班与应化班级化学班与应化班 内容内容教材分析教材分析教法、学法分析教法、学法分析 教学程序教学程序板书设计板书设计 1.教材分析教材分析l 采用南京大学采用南京大学傅献彩傅献彩等编写的等编写的物理化学物理化学(第五版第五版)教材，该教材为普通高等教育教材，该教材为普通高等教育“十五十五”国家级国家级规划教材，由规划教材，由高等教育出版社高等教育出版社2008年出年出版。版。l 物理化学课程是化学专业及应用化学专业物理化学课程是化学专业及应用化学专业的的基础
2、课基础课。物理化学物理化学主要包括热力学、动力学和物质主要包括热力学、动力学和物质结构三大部分结构三大部分,而热力学着重研究化学变化的方向和而热力学着重研究化学变化的方向和限度问题。在热力学部分第一个用来研究化学反应限度问题。在热力学部分第一个用来研究化学反应方向和限度的物理量就是方向和限度的物理量就是熵函数熵函数 从知识的内涵看从知识的内涵看,熵函数熵函数是一个新的状态函数是一个新的状态函数,它是学习第三章中后面两个状态函数它是学习第三章中后面两个状态函数亥姆霍兹自由亥姆霍兹自由能能和和吉布斯自由能吉布斯自由能的前提和基础的前提和基础从学生的认知水平看从学生的认知水平看,前面第二章已经学过内
3、前面第二章已经学过内能能(U)、焓、焓 (H)等状态函数等状态函数,已经对状态函数已经对状态函数的特性有了一定的认识和理解的特性有了一定的认识和理解。因此因此,学习本章节内容不仅能使学生懂得状学习本章节内容不仅能使学生懂得状态函数熵的概念及其应用态函数熵的概念及其应用,还能对已有知识起还能对已有知识起到巩固和深化作用到巩固和深化作用,并对后续知识起到承上起并对后续知识起到承上起下的作用。下的作用。重点：重点：熵的导出过程熵的导出过程 熵的定义熵的定义 克劳修斯不等式克劳修斯不等式 熵增加原理熵增加原理 1.教材分析教材分析难点：难点：熵的导出过程熵的导出过程 克劳修斯不等式克劳修斯不等式 熵增
4、加原理熵增加原理教学目标教学目标u知识目标知识目标 掌握状态函数熵概念的导出过程掌握状态函数熵概念的导出过程;理解克劳修斯不等式作为过程可逆性的判据。理解克劳修斯不等式作为过程可逆性的判据。学会用熵增加原理判断隔离体系中过程的自发和平衡态。学会用熵增加原理判断隔离体系中过程的自发和平衡态。u能力目标能力目标 培养学生自学能力培养学生自学能力,对所学知识举一反三、融会贯通的能对所学知识举一反三、融会贯通的能力力,逻辑推理能力逻辑推理能力,运用媒体查阅资料的能力。运用媒体查阅资料的能力。1.教材分析教材分析1.4 教学目标教学目标u情感态度与价值观情感态度与价值观 通过本节的学习通过本节的学习,使
5、学生认识到热力学第二定律的坚实基使学生认识到热力学第二定律的坚实基础是建筑在从有限的空间和时间中所获得的经验上础是建筑在从有限的空间和时间中所获得的经验上,把第把第二定律的结论无限地外推到宇宙中去是错误的二定律的结论无限地外推到宇宙中去是错误的 通过本节学习通过本节学习,注意思想方法和逻辑推理注意思想方法和逻辑推理,体会感性认识和体会感性认识和理性认识的相互关系理性认识的相互关系,以及矛盾对立统一的观点以及矛盾对立统一的观点,努力树立努力树立辨正唯物主义的观点。辨正唯物主义的观点。1.教材分析教材分析2.教学方法教学方法2.1情境激学情境激学 创设问题情境创设问题情境,引发学习兴趣引发学习兴趣
6、,调动调动学生内在的学习动力学生内在的学习动力,促使学生主动的学习。促使学生主动的学习。2.2目标导学目标导学 明确学习目标明确学习目标,使学生学有方向使学生学有方向,有有的放矢的放矢,促使学生积极探索、发现。促使学生积极探索、发现。2.教学方法教学方法2.3适当运用多媒体进行教学适当运用多媒体进行教学 对于教材中浅显易懂的内容对于教材中浅显易懂的内容,运用运用PPT进行教学进行教学,尤尤其可以展示给学生比较复杂的图。其可以展示给学生比较复杂的图。对于重点、难点及一些数学推导对于重点、难点及一些数学推导,在黑板上板书效果在黑板上板书效果更好。更好。指导学生上网查阅一些熵概念的跨学科发展指导学生
7、上网查阅一些熵概念的跨学科发展,拓宽学拓宽学生的知识面生的知识面,了解所学知识的发展史和前沿。了解所学知识的发展史和前沿。3.学习方法学习方法l学习过程中要学会抓住每一章节的重点。学习过程中要学会抓住每一章节的重点。l物理化学课程中的公式虽多物理化学课程中的公式虽多,要注意结论的使用要注意结论的使用条件以及物理意义。条件以及物理意义。l注意章节之间的联系注意章节之间的联系,知道来龙去脉知道来龙去脉,把前后知识把前后知识联系起来。联系起来。l重视习题。重视习题。4.教学程序教学程序4.1 创设问题情境创设问题情境,激发学生兴趣激发学生兴趣-引入新课引入新课 美国教育家布卢姆的发现学习的第一步是美
8、国教育家布卢姆的发现学习的第一步是“教师创教师创设一定的情境设一定的情境,使学生在这个情境中产生求知的欲望。使学生在这个情境中产生求知的欲望。”在引入新课时向学生提出问题在引入新课时向学生提出问题:人们在设计一个化学人们在设计一个化学反应反应,生产某种产品生产某种产品,首先必须知道这个化学反应在指定首先必须知道这个化学反应在指定的条件下能否朝着预定的方向进行的条件下能否朝着预定的方向进行?如何从理论上预知这如何从理论上预知这一反应的可行性一反应的可行性?4.教学程序教学程序 4.2 认定教学目标认定教学目标,明确学习方向明确学习方向 教学目标教学目标,是整个教学过程的核心是整个教学过程的核心,
9、学生只有目标明学生只有目标明确确,学有方向学有方向,学有动力学有动力,才能变被动接受为主动探求。才能变被动接受为主动探求。所以引出课题以后所以引出课题以后,立即出示知识目标立即出示知识目标,围绕教学目标展围绕教学目标展开活动。开活动。4.3 通过逻辑推理通过逻辑推理,导出新的状态函数导出新的状态函数-熵熵 熵的概念是教学的重点和难点熵的概念是教学的重点和难点,采用推导方法解决。采用推导方法解决。4.教学程序教学程序 首先跟学生一起回顾上一章卡诺循环的结论推出首先跟学生一起回顾上一章卡诺循环的结论推出:卡诺循环的热温商之和为零。卡诺循环的热温商之和为零。然后再把卡诺循环的结果推广到任意的可逆循环
10、然后再把卡诺循环的结果推广到任意的可逆循环,卡诺循环卡诺循环任意可逆循环任意可逆循环4.教学程序教学程序4.教学程序教学程序ab120r TQ系系统统环环境境因此，熵增原理也可表示为：因此，熵增原理也可表示为：不可逆不可逆=可可 逆逆0ambsysiso SSS(3.3.9a)上式中上式中 iso、sys、amb分别为分别为 isolated、system、ambience的缩写的缩写4.4 学会举一反三学会举一反三,融会贯通融会贯通-克劳修斯不等式的推导克劳修斯不等式的推导 讲课过程中强调两点讲课过程中强调两点:(1)在克劳修斯不等式中在克劳修斯不等式中,Q 和和T 在实际过程和可逆过程在实
11、际过程和可逆过程中所表示的意义不同。用克劳修斯不等式可以判别过程中所表示的意义不同。用克劳修斯不等式可以判别过程的可逆性。的可逆性。(2)熵是状态函数熵是状态函数,其值可由可逆过程的热温商求得。对于其值可由可逆过程的热温商求得。对于不可逆过程不可逆过程,需要在始终态之间设计可逆过程需要在始终态之间设计可逆过程,才能用于才能用于求算求算S。这为下一节熵变的计算做好铺垫。这为下一节熵变的计算做好铺垫。4.教学程序教学程序4.5 比较、归纳比较、归纳-熵增加原理的学习熵增加原理的学习4.教学程序教学程序dQST“”号为不可逆过程“=”号为可逆过程0disoS“”号为自发过程“=”号为处于平衡状态4.6 熵概念的跨学科发展熵概念的跨学科发展5.板书设计板书设计熵函数的导出与应用l任意可逆循环的热温商任意可逆循环的热温商l熵的引出熵的引出lClausius 不等式不等式lClausius 不等式的意义不等式的意义l熵增加原理熵增加原理谢谢大家！
