甘肃农业大学：《普通化学》课程教学资源（教学过程设计）第四章 热力学基础 第二节 热力学第一定律

教案提纲 [教学对象] 农科本科一年级 [学 科] 普通 化学 [课 型 合班理论讲授 [授课题目] 第二节热力学第一定律 [授课纲目] 第四章热力学基础/第二节热力学第一定律 [授课时数] 2学时 [教学目的 1理解与掌握状态函数内能的概念及掌握第一定律： 2培养同学分析问题解决问题的能力。 [教学重点] 1第一定律的表达式： 2第一定律的应用。 [教学难点] 第一定律的应用 [教学方法] 讲授法 1、赵士铎主编，普通化学，面向21世纪课程教材，北京，中国农业出版 [参考书目] 社，1997.7,43~56 2、徐伟亮主编，化学知识体系与学习指南，北京，科学出版社，20012， 17-18 3、张永安编，无机化学，北京，北京师范大学出版社，1998.9,74~81 4、刘晓庚主编，基础化学学习指导，北京，气象出版社，1995.5,43~47 5、翟仁通主编，普通化学，北京，中国农业出版社，1996.12,28~41 6.J.D Lee.A New Concise Inorganic Chemistry (Third edition).New York:Van Nostrand Reinhold Company Ltd.1977

教案提纲 [教学对象] 农科本科一年级 [学 科] 普通 化学 [课 型] 合班理论讲授 [授课题目] 第二节 热力学第一定律 [授课纲目] 第四章 热力学基础 / 第二节 热力学第一定律 [授课时数] 2 学时 [教学目的] 1 理解与掌握状态函数内能的概念及掌握第一定律； 2 培养同学分析问题解决问题的能力。 [教学重点] 1 第一定律的表达式； 2 第一定律的应用。 [教学难点] 第一定律的应用 [教学方法] 讲授法 [参考书目] 1、 赵士铎主编，普通化学，面向 21 世纪课程教材，北京，中国农业出版 社，1997.7,43～56 2、 徐伟亮主编，化学知识体系与学习指南，北京，科学出版社，2001.2， 17～18 3、 张永安编，无机化学，北京，北京师范大学出版社，1998.9，74～81 4、 刘晓庚主编，基础化学学习指导，北京，气象出版社，1995.5，43～47 5、 翟仁通主编，普通化学，北京，中国农业出版社，1996.12，28～41 6、J.D Lee. A New Concise Inorganic Chemistry (Third edition). New York: Van Nostrand Reinhold Company Ltd. 1977

教学过程 批注 一.导入新课(3~5分钟) 采用承上启下的方法引出所要讲的内容一一热力学第一第定律。 二讲授新内容(35~40分钟) 第二节热力学第一定律 4.1热力学能 热力学能也叫内能，是体系内各种形式的能量的总和，用符号U表示，具有能量单 一板书标题 位。体系的内能包括体系中物质的分子平动、转动和振动的能量、分子间相互作用的势 一设疑提问 能、电子运动能和核能等。任何体系在一定状态下内能是一定的，因而内能是状态函数。 一板书概念。 由于体系内部质点的运动和相互作用异常复杂，体系内能的绝对值尚无法确定，但这并 表述时语速慢， 不影响内能的应用，热力学中往往是通过体系状态变化过程中体系与环境交换的热和功 重复强调内能 的量来确定内能的改变量△U来解决实际问题。 是状态函数。 4.2热力学第一定律 一一板书 4.2.1能量守恒定律 一板书 “在任何过程中，能量是不会自生自灭的，只能从一种形式转化为另一种形式，在 转换过程中能量的总和不变”。这个规律是人类长期实践经验的总结，称之为能量守恒定 律，能量守恒定律在热力学体系中的应用就叫热力学第一定律。 4.2.2热力学第一定律的数学式 一一板书 假设有一封闭体系，从始态（内能为U)变化到终态（内能为），在状态变化的过程 中，体系从环境吸热为Q,对环境作的功为W,根据能量守恒定律，则应有下列关系： U=Un+0+W U2-U=Q+W 在上式中，U一等于体系由始态变化到终态时内能的改变值△U。于是有 △U=Q+W 一一板书 以上为热力学第一定律的数学表达式。 4.2.3热力学第一定律的应用 一举例2个 例某一封闭体系从环境吸收了150kJ的热，对环境做了50的功，体系内能的改变 量为 △U体系=150kJ-50kJ=100kJ 这一结果表明，体系从始态变到终态，内能净增加100kJ。而对于环境来讲，释放出 了150kJ的热量，从体系得到了50kJ功，则环境能量的变化为 一一板书 △U环地=(-150kJ)+(50kJ)=-100kJ 结论：体系内能的改变量与环境能量的变化，其绝对值相等，而符号相反。 三小结(3~5分钟) 一一板书 1内能是状态函数，只与起态和终态有关，而与过程无关： 2第一定律的内容及应用。 四布置作业： 附：板书设计： 主板： 副板： 4.1内能 4.2热力学第一定律 4.2.1能量守恒定律 4.2.2热力学第一定律的数学式△U=Q+W 4.2.3热力学第一定律的应用 例题

教 学 过 程 批 注 一．导入新课（3～5 分钟） 采用承上启下的方法引出所要讲的内容――热力学第一第定律。 二 讲授新内容（35～40 分钟） 第二节 热力学第一定律 4．1 热力学能 热力学能也叫内能，是体系内各种形式的能量的总和，用符号 U 表示，具有能量单 位。体系的内能包括体系中物质的分子平动、转动和振动的能量、分子间相互作用的势 能、电子运动能和核能等。任何体系在一定状态下内能是一定的，因而内能是状态函数。 由于体系内部质点的运动和相互作用异常复杂，体系内能的绝对值尚无法确定，但这并 不影响内能的应用，热力学中往往是通过体系状态变化过程中体系与环境交换的热和功 的量来确定内能的改变量ΔU 来解决实际问题。 4．2 热力学第一定律 4．2．1 能量守恒定律 “在任何过程中，能量是不会自生自灭的，只能从一种形式转化为另一种形式，在 转换过程中能量的总和不变”。这个规律是人类长期实践经验的总结，称之为能量守恒定 律，能量守恒定律在热力学体系中的应用就叫热力学第一定律。 4．2．2 热力学第一定律的数学式 假设有—封闭体系，从始态(内能为 U1)变化到终态(内能为 U2)，在状态变化的过程 中，体系从环境吸热为 Q，对环境作的功为 W，根据能量守恒定律，则应有下列关系： U2= U1+ Q+W U2－U1=Q+W 在上式中，U2－U1 等于体系由始态变化到终态时内能的改变值ΔU。于是有 ΔU= Q +W 以上为热力学第一定律的数学表达式。 4．2．3 热力学第一定律的应用 例某一封闭体系从环境吸收了 150kJ 的热，对环境做了 50kJ 的功，体系内能的改变 量为 ΔU 体系=150kJ－50kJ=100kJ 这一结果表明，体系从始态变到终态，内能净增加 100kJ。而对于环境来讲，释放出 了 150kJ 的热量，从体系得到了 50kJ 功，则环境能量的变化为 ΔU 环境=（－150kJ）+（50kJ）=－100kJ 结论：体系内能的改变量与环境能量的变化，其绝对值相等，而符号相反。 三 小结（3～5 分钟） 1 内能是状态函数，只与起态和终态有关，而与过程无关； 2 第一定律的内容及应用。 四 布置作业： 附：板书设计： 主板： 副板： 4.1 内能 4．2 热力学第一定律 4．2．1 能量守恒定律 4．2．2 热力学第一定律的数学式ΔU= Q +W 4．2．3 热力学第一定律的应用 例题 —―板书标题 ――设疑提问 ――板书概念。 表述时语速慢， 重 复 强调 内 能 是状态函数。 ――板书 ――板书 ――板书 ――板书 ――举例 2 个 ――板书 ――板书