工程热力学-3气体和蒸气的性质与过程教学课件

工程热力学—3气体和蒸气的性质与过程聪明出于勤奋，天才在于积累工程热力学—3气体和蒸气的性质与过程工程热力学—3气体和蒸气的性质与过程聪明出于勤奋，天才在于积累3气体和蒸汽的性质与过程3.1理想气体状态方程3.2理想气体的比热容3.3理想气体的热力学能、焓和熵34理想气体混合物35水和水蒸气的相变。国1111136水和水蒸气的热力性质m37理想气体的热力过程三38理想气体热力过程综述39水蒸气的热力过程3.1理想气体状态方程3.1.1经验定律所谓理想气体(idealgas),是一种假想的实际上不存在的气体,其分子是些弹性的、不占体积的质点,分子间无相互作用力。理想气体也称为完全气体(perfectgas)。理想气体的分子运动规律大为简化,分子间只能进行对中碰撞,且碰撞为完全弹性、无动能损失,碰撞前与碰撞后分子均进行不受任何影响的匀速直线运动。般地,物质都有固、液、气三态,当气体距离液态比较远时(此时分子间的距离相对于分子的大小非常大),气体的性质与理想气体相去不远,可以当作理想气体。』1111国国国国日1108:50:11ETP·sMM·NEU自我国实行素质教育以来，很多学校的教学越来越注重培养学生的创新思维能力，把创新教育引入到课堂中来，改变了传统的教学方式，使学生更加快速的掌握所学知识。另外，这种教学方式可以使同学们充分发挥自己的想象力，从而培养起同学们的创新思维能力。在初中化学教育中同样有必要引入创新教育的教育模式，这种教学模式可以激发同学们学习化学的兴趣，提高课堂效率。与此同时，还可以更好地实现培养同学们的创新意识、创新精神和创新能力教学的目标。1对初中化学老师的创造性培养1.1改变传统的教学思想要想使初中化学老师把创新教育引入化学课堂，首先应该培养这些老师的创造性。老师们必须改变传统的教学观念，在传统的教学课堂中大多数情况下都是以老师为中心，同学们只是被动地听课，学生们并不能够真正参与到课堂中来，这就是一种“灌输式”的教育。新时期，为了能够跟上我国素质教育改革的步伐，老师们必须改变自己的传统教学方式。特别是新课改的开展，课堂的教学模式已突出以“学生为中心”的改革方向，比如我们学校已开展以“导学案为载体”的小组合作教学模式，老师在课堂中尽力营造一种良好的团结合作的学习氛围，通过老师的导和学生的合作学习，最终达到让学生学会的目的。这些教学模式都是对同学们主体地位的尊重，有利于发挥同学们学习的主动性，还会激发同学们学习化学的兴趣，这样一来，不仅同学们学得轻松，老师教得也会相对轻松一些。1.2加深对同学们的了解，鼓励同学们进行创新由于传统的教学方式的问题，同学们对老师的态度一般都是敬而远之。在这种情况下，老师就不能够及时地了解到同学们学习中的困难，也不能够对自己的教学内容做出调整，从而导致课堂效率低下的问题。老师在教学中经常会碰到一些学生的思维方式非常独特，和其他同学考虑问题的思维不同，有时候老师都不能理解。在这种情况下，老师们不应该直接否决这些同学们的想法，相反的，应加以引导进行鼓励，这样一来就可以培养同学们的创新思维，老师应该宽容对待这些“思维独特”的学生。在课堂允许的范围内，老师应该鼓励同学们的“胡思乱想”，充分发挥同学们的想象力。化学不仅理论性比较强，实践性也比较强，这不但需要同学们发挥自己的想象力，还要让学生参与一些化学的探究性的实验活动，比如广州市每年都举行“我与化学”的活动，可以指导学生参与，这些活动可以充分调动学生的创新能力，培养学生的创新精神。1.3多设计开放性的题让学生思考讨论在初中化学课堂中老师经常会设计一些问题来让同学们回答，老师设计的问题最好是有多种答案，而不只是局限于一种答案。老师设计的问题，应该具有开放性和灵活性，可以激发同学们的想象力，给同学们充分的发挥空间。对于化学教材中的一些基本定理和一些化学方程式，老师不能够只让同学们死记硬背，这样并不能够使同学们充分理解化学知识，应该鼓励同学们运用自己的创新思维能力，发现解决问题的办法，加深对理论基础知识的理解。比如设计问题：“如何区分一瓶双氧水和纯净水”，“如何把台面的蜡烛熄灭掉”，这样的问题设计，会促使学生答案的多样化，这就会充分发挥每一个学生的想象力，最终培养了学生的创造性思维。2利用创新教育进行化学课程的讲授如果要使同学们可以更好的掌握初中化学知识，必须培养他们学习的主动性和创造性。培养同学们善于发现问题、敢于提出问题、用于探索问题的能力，这样才能够逐渐培养同学们的创新意识、创新思维和创新能力，实现素质教育的教学目标。2.1培养同学们的学习兴趣学习兴趣直接影响着同学们对知识掌握的程度，有相关专家指出，学生的学习兴趣是一种非常活跃的积极探索事物的心理意向、活动，在学习过程中起着启动、导向、维持和激励等作用，直接影响学习的效果。从这个理论来看，初中化学老师必须注重培养同学们的学习兴趣，从同学们的兴趣入手，加深同学们对化学知识的理解。初中化学是同学们正式接受化学教育的开始，一般在正式上课之前都有一个绪言部分，老师应该充分利用绪言部分的内容，通过一些奥妙无穷的化学实验和老师们计划的教学活动，激发起同学们对化学知识的好奇，激发同学们的学习兴趣，鼓励同学们充分发挥自己的想象力，从而诱发同学们创造性思维的潜能。因为刚开始正式接触化学课程，同学们一开始都会有高涨的学习热情，但是，随着课程的不断深入，就会出现越来越多的化学理论知识和化学方程式，面对这些枯燥的知识，同学们学习的热情一落千丈。为了使同学们继续保持学习的兴趣，老师们必须丰富自己的教学方式，开展各种各样的教育活动。与此同时，为了使初中化学课程的教学方式更加丰富，学校必须加大对化学教育的投入，可以把多媒体技术引入化学教学课堂，这样一来，老师就可以利用计算机多媒体技术，把化学实验中同学们所见到的化学现象在计算机中进行加工，重现在同学们的面前。利用多媒体介绍化学理论和一些化学概念是如何发展而来的，让同学们觉得化学知识和人们的日常生活密切相关，这样一来就可以维持同学们的学习兴趣，进而把同学们的学习兴趣发展为他们的学习爱好，更好地发挥同学们学习的主动性。化学课程中有很多实验课，老师应该充分利用实验课的内容，培养同学们的创新思维能力。化学实验课具有很强的实践性，一些化学实验现象会引起同学们对化学知识的好奇，这样一来也可以培养同学们学习的兴趣。2.2发挥同学们的主体性地位学生是课堂的主体，老师在课堂中应该尊重同学们的主体性地位，尊重同学们的想法。老师应该采用各种方法丰富教学的形式，活跃课堂氛围，加强与同学们的交流。在课堂中多提一些具有不同答案的问题，这样就可以发散同学们的思维，进而培养同学们创新思维的能力。另外，老师还可以通过举行一些讲座、知识竞赛、辩论赛等活动，从多种渠道培养同学们的创新意识。3总结创新教育是我国实行素质教育的具体要求之一，初中化学教育为了能够适应素质教育发展的要求，必须在化学课程中引入创新教育，这就对初中的化学老师提出了更高的要求，老师必须在充分发挥同学们主体性地位的基础上，逐步培养同学们的学习兴趣，加深同学们对化学知识的理解，与此同时还要培养同学们的创新意识、创新思维和创新能力，从而更好地实现素质教育的教学目标。生物技术一直对人类生活有着重要的影响，从古代人类应用发酵技术进行酿酒、造醋以及发酵食品，到现在农业生产、医疗制药、营养保健、能源开发和环境保护等领域的生物知识技术的广泛应用，人们的生活已经离不开生物技术了。陶行知先生说：“没有生活做中心的教育是死教育，没有生活做中心的学校是死学校，没有生活做中心的书本是死书本。”在新课改中，《普通高中生物课程标准》中提出要“注重与现实生活的联系”，也正是体现了这一教育理念，就是要将教学生活化。现在新版的各个出版社的生物教材都也努力地将教材编撰的更贴近学生的现实生活，这样才能真正做到“理论联系实际”，做到“学以致用”，让课堂教学与现实生活密切联系，贴近生活实际，激发学生的学习热情，提高学生的综合素质。一、生物教学生活化的意义生物课程是高中阶段重要的科学课程，是自然科学中的一门基础学科，以研究生命现象和生命活动规律为主要内容。它是农业科学、医药科学、环境科学及其他有关科学和技术的基础，在当代科学技术领域中，生物科学和技术的发展尤为迅速，成果显著，影响广泛而深远。高中的生物课程是在初中生物课程的基础上的进一步深入学习，其目的有两方面：一是让学生具备生物的基本知识；二是为学生日后进行自然科学的深造打基础。《普通高中生物课程标准》中提到：提高每个高中学生的生物科学素养是本课程标准实施中的核心任务。生物科学素养是公民科学素养构成中重要的组成部分。生物科学素养是指公民参加社会生活、经济活动、生产实践和个人决策所需的生物科学知识、探究能力以及相关的情感态度与价值观。从中我们不难发现新课程标准着眼于学生全面发展和终身发展的需要，更加关注培养学生理论联系实际的能力。二、生物教学生活化的教学策略1.教学内容的生活化（1）将现实问题引入生物教学高中生物课程的教学目标是提高学生的生物科学素养，也就是要学生能够运用掌握生物科学知识来解决现实生活和工作中遇到的各种各样的问题。这些问题并不是书本上的例题，也不像书本上所说的那么深奥，这些问题需要我们去发现、去思考、去分析、去联系生物知识来解决。而这些现实问题使生物学习变得更有趣、更实用，让整个学习过程都真实而鲜活，利用现实生活中的现实问题开展教学是一条非常有效的教学途径。例如，在进行“物质跨膜运输的实例”的教学时，我们可以问学生这样的问题：吃比较咸的食物的时候，你嘴里为什么会感觉干涩？在做凉拌黄瓜的时候，并没有加入水，可是过了一会为什么碗里会出现很多水？为什么青菜放在干燥的环境中会变变蔫，把蔫了的青菜放入水中后为什么又会变硬？通过这些生活中常见的问题来激发学生的兴趣，让学生能联系生活现象进行思考，再通过理论知识的讲解，图1以及验证实验，这样学生学习和记忆起来就更轻松了。（2）将时代性知识引入生物教学在21世纪，电子信息技术与生物科学技术是当代发展最快的两个学科，生物科学技术的发展也是日新月异的，各种生物科学成果层出不穷。虽然高中生物所学内容是生物科学的最基础的内容，但是这跟生物科学的高端问题密不可分的。高中学生还处在对周围世界，尤其是自然界中那些有生命的事物充满好奇心的时期，他们对自然界中形形色色的生命现象充满了热情，并在探索生命规律的过程中能产生充实感和兴奋感。因此，生物教师在教学过程中除了要传授学生基本的生物科学知识，还要尽可能地给学生展示现代生物科学发展最迅速、成果应用最广泛、与社会和个人生活关系最密切的领域的新学说、新观点、新技术，此外还可以在教学过程中引入时下的热点问题，用生物的角度给学生进行分析。例如，在讲到基因工程及其应用时，我们可以引入转基因奶牛、超基因绵羊以及一些基因工程药物的案例，引导学生进行分析，让学生对生物高科技知识有更全面的认识、更深刻的理解。2.教学情境生活化由于我国长期以来进行应试教育，课堂教学往往都是照本宣科、枯燥乏味，再加上教师讲课的方式单一，多采用“灌输式”和“填鸭式”的教学模式，因此，学生课堂上很难全神贯注地听讲，甚至还会出现不少抵触情绪，这严重影响了学生的学习效率，也违败了新课改的教学要求，更达不到新课改的教学目标。因此，在生物课堂上，教师应该尽量创新教学方式，将教学情境生活化，将书本上的理论知识融入现实生活当中，模拟真实的生活情景，让学生将生物知识联系到实际生活中，引起学生的好奇心，激发学生的学习热情，让学生真正成为整个教学活动的主体。例如，在讲授生命的起源时，讲到达尔文的生物进化论，让学生在现实生活中观察我们周围的生物世界，了解与探索生物与环境的关系，通过在生活中提出问题，进行分析假设，然后以实验的方式进行验证，最后再给学生进行理论上的梳理，用简单、生动形象的方式来讲解，如图2，用图表的方式进行讲解。在这一探索过程中不仅能够激发学生的学习热情，而且还能让学生主动的思考，锻炼他们的表达和交流能力，这样原本枯燥乏味的课堂教学也会立刻变得生动、轻松。3.实验生活化实验活动是自然科学学科不可缺少的重要部分，对于生物科学来说，也是如此。实验是将理论知识融于生活的关键环节。实验活动不仅能够提高学生的创新能力、动手能力，还能够加深学生对理论知识的理解和记忆。因此，教师应该适当地安排实验课，并且鼓励学生在课余时间在家中多进行生活小实验。例如，在讲授生物的遗传现象时，可以让学生在家养一条小鱼，或者是种一株小植物，利用几周的时间进行连续、细致地观察，如图3。这样的实验既简单又有趣，对于提高学生的学习积极性和主动有非常好的促进作用。总之，生物课程是高中阶段重要的科学课程，是自然科学中的一门基础学科，以培养学生的生物科学素养为目的，以求提高学生的科学探究能力，帮助学生了解和运用生物科学、技术知识来解释和解决在社会生活、经济活动、生产实践中遇到的问题。将生物教学生活化，提高学生的探究能力和创新能力，提高学生的综合素质是现阶段我国教育改革的题中之意。在生物教学生活化的过程中，要让学生将所学到的知识完全用于现实，使他们真正认识到生物知识对自己日后发展的重要作用，培养学生的实践能力和探索精神，充分调动学生学习生物的兴趣，使学生树立正确的人生观、价值观、环境观以及可持续发展的观念，这才是时代赋予生物教育的使命。3气体和蒸汽的性质与过程3.1理想气体状态方程3.2理想气体的比热容3.3理想气体的热力学能、焓和熵34理想气体混合物35水和水蒸气的相变。国1111136水和水蒸气的热力性质m37理想气体的热力过程三38理想气体热力过程综述39水蒸气的热力过程3.1理想气体状态方程3.1.1经验定律所谓理想气体(idealgas),是一种假想的实际上不存在的气体,其分子是些弹性的、不占体积的质点,分子间无相互作用力。理想气体也称为完全气体(perfectgas)。理想气体的分子运动规律大为简化,分子间只能进行对中碰撞,且碰撞为完全弹性、无动能损失,碰撞前与碰撞后分子均进行不受任何影响的匀速直线运动。般地,物质都有固、液、气三态,当气体距离液态比较远时(此时分子间的距离相对于分子的大小非常大),气体的性质与理想气体相去不远,可以当作理想气体。』1111国国国国日1108:50:11ETP·sMM·NEU31理想气体状态方程3.1.1经验定律十七~十八世纪之间,人们通过大量实验,发现在平衡状态(平衡状态是指定范围内的气体,在不受该范围以外的物质的影响的条件下,其压力、温度、比容等参数保持不变的状态)下,气体的压力、温度和比容(单位质量气体所占的容积)之间存在着一定的依赖关系,从而建立了一系列经验定律。波义耳-马略特(波义耳,Robertboyle,1627~1686,Englishman;马略特,EdmeMariotte,1620~1684,Frenchman)定律指出:“在温度不变的条件下,气体的压力和比容成反比。”即B_AV=22=…=V常数盖吕萨克(JosephLouisGay-Lussac,177-1850,Frenchman)定律指出:“在压力不变的条件下,气体的比容和绝对温度成正比。”即留常数(3-2)TT08:50:11ETP·sMM·NEU31理想气体状态方程3.1.1经验定律查理(JaequesAlexandreCeserCharles,1746~1823,Frenchman)定律指出:“在比体积不变的条件下,气体的压力和绝对温度成正比。”即PIp2P=ConS(33)综合上述三个定律可以得出:在一般情况下,p、v三个参数都可能变化时,有112BB21gP212.⊥py或写作72国国pV=R,T(3-4)式中月叫做气体常数。由于在同温同压下,同体积的各种气体质量各不相同,因而值随气体的种类而异。月的单位是J(kgK,或kJ(kgK)08:50:11ETP·sMM·NEU31理想气体状态方程3.1.1经验定律式(3-4)就是理想气体状态方程,也称为克拉贝龙(Clapeyron)方程。式(3-4)也可以表示为微分的形式dpdvdT(3-4a)P阿佛加德罗(AAvogadro,1776-1856)定律指出:“同温度、同压力下,同体积的各种气体具有相同的分子数。”在标准状态(p=101325Pa,7=273.15K)下,22414100.00019m的气体具有6.0225×1026个气体分子,即1kmo(千摩尔)。1kmo气体质量的千克数等于该气体的相对分子质量(分子量)数,所以若气体的相对分子质量为M,则1km该气体的质量为M(g1称为摩尔质量。将式(34)的两边同乘以M,有三HIPMV=MRgiiiif式中M一项即为1km气体的体积Vm称为摩尔体积。MR则为1kmo气体的气体常数,显然,它为一与具体的气体种类及性质无关的定值08:50:11ETP·sMM·NEU31理想气体状态方程3.1.1经验定律V101325×22.4MR=83145J/(kmol-K)273.15我们称之为摩尔气体常数或者通用气体常数,以片表示。因而1kmo理想气体的状态方程通用气体常数等于另外两个基本物理恒量阿伏加德罗常数N和玻尔兹曼常数k之积对于n(=AN=139054×10236022169×1028314J(mo5)式中,V由MR=得11212(3-6)M这意味着,我们可以利用摩尔气体常数和气体的分子量来计算气体常数。例如,气的分子量约等于32,8314.5R≈260J/(kgK)08:50:11ETP·sMM·NEU目631理想气体状态方程3.1.1经验定律【例3-1】氧气瓶的容积为015m3,瓶内压力为15MPa,室内温度20℃,问此时瓶内有多少kg的氧气?常压下其体积有