焓减和熵增与化学反应方向的关系

3、情感态度与价值观：

通过本节内容的学习，使学生体会事物的发展、变化常常受多种因素的制约，要全面分析问题。

2、过程与方法：

通过学生已有知识及日常生活中的见闻，使学生构建化学反应方向的判据。学会运用比较、归纳、概括等方法对信息进行加工，构建新知识。

1、知识与技能：

(1)理解化学反应方向判断的焓判据及熵判据；

(2)能用焓变和熵变说明化学反应的方向。

2、教材中的内容

本节内容介绍了“焓判据、熵判据及自由能(△G=△H-T△S)”知识，有一定难度。人教版教材将本节内容安排在学生学习了化学反应及其能量变化、化学反应速率、化学平衡之后以知识介绍的方式呈现出来，让学生了解决定反应进行方向的因素不是单一的焓变，熵变也是决定因素之一。

教材从学生已有的知识和生活经验出发，分四个层次就化学反应的方向进行了介绍。第一，以学生熟悉的自发进行的放热反应为例，介绍化学反应有向能量降低的方向自发进行的倾向--焓判据；以生活现象为例，说明混乱度(熵)增加是自然界的普遍规律，也是化学反应自发进行的一种倾向--熵判据。第二，用实例说明单独运用上述判据中的任一种，都可能出现错误，都不是全面的。第三，要正确的判断化学反应的方向，需要综合考虑焓变和熵变的复合判据。第四，简单介绍了自由能判据的结论性内容。

1、课标中的内容

《化学反应原理》主题2 化学反应速率和化学平衡，第 5点：能用焓变和熵变说明化学反应的方向。

(一)本课预习题：

1、在LC振荡电路中，当电容器的电量最大时：

A、电场能开始向磁场能转化；　　 B、电场能正在向磁场能转化；

C、电场能向磁场能转化完毕；　　 D、磁场能正在向电场能转化。

2、当LC振荡电路中的电流达到最大值时，L中磁场的磁感应强度B和电容器C中电场的场强正是：

A、B和E都达到最大值；　　　 B、B和E都为零；

　 　C、B达到最大值而E为零；　　 D、B为零而E达到最大值。

3、把一根软铁棒插入LC振荡回路的空心线圈中，其他条件保持不变，则回路的：

A、固有振荡频率变高；　　 B、固有振荡周期变大；

C、磁场能增加；　　　　　 D、振荡电压增加．

4、使一LC振荡回路中电容器的带电量最大值增大一倍，其他条件保持不变，则回路的：

A、固有振荡周期增大一倍；　　 B、振荡电压最大值提高一倍；

C、固有振荡周期不变；　　　　 D、固有频率减小为一半。

5、下面说法正确的是：

A、恒定电流能够在周围空间产生稳定的磁场；

B、稳定电场能够在周围空间产生稳定的磁场；

C、均匀变化的电场能够在周围空间产生稳定磁场；

D、均匀变化的电场和磁场互相激发，形成由近及远传播的电磁波。

(五)电磁场与电磁波

1、麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场；变化的电场产生磁场。

注意：不变化的电场周围不产生磁场，变化的电场周围一定产生磁场，但如果电场是均匀变化的，产生的磁场是恒定的，如果电场是周期性(振荡)变化的，产生的磁场将是同频率的周期性(振荡)变化的磁场，反之也成立。

2、电磁场和电磁波的概念：变化的电场和变化的磁场相联系的统一体叫电磁场；电磁场的传播就是电磁波。

3、电磁波在真空中的传播速度：v=c_光=3X10⁹ m/s ；电磁波的传播不需要介质。

4、电磁波的周期T，频率f，波长λ以及它们与波速的关系：v=λ/T=λf ，T、f由波

源确定，不因介质而变化，而v、λ在不同的介质中其值不同；同一介质中的电磁波

频率越高波长越短。

[例]关于电磁理论，下面几种说法正确的是：

A、在电场的周围空间一定产生磁场；

B、任何变化的电场周围空间一定产生变化的磁场；

C、均匀变化的电场周围空间产生变化的磁场；

D、振荡电场在周围空间产生变化的振荡磁场。

　[分析和解答]正确的答案是D。

　　 根据麦克斯韦电磁场理论得知：不变的电场周围不产生磁场，均匀变化的电场周

围产生稳定的磁场，振荡电场周围产生振荡磁场。故只有D答案正确。

*(一)振荡电流、振荡电路的定义：

　1、振荡电流的定义：小和方向均随时间作周期性变化的电流叫振荡电流。

2、振荡电路的定义： 能产生振荡电流的电路叫振荡电路，常见的是LC振荡电路。

*(二)LC电路中振荡电流的产生过程：

(1)电容器充电而未开始放电时，电容器电压U最大，电场E最强，电场能最大，电路电流I =0 ；

(2)电容器开始放电后，由于自感L的作用，电流逐渐增大，磁场能增强，电容器中的电荷减少，电场能减少。在放电完毕瞬间，U=0，E=0，i最大，电场能为零，磁场能最大。

(3)电容器放完电后，由于自感作用，电流i保持原方向继续流动并逐渐减小，对电容器反向充电，随电流减小，电容两端电压升高，磁场能减小而电场能增大，到电流为零瞬间，U最大，E最大，i=0，电场能最大，磁场能为零。

　 (4)电容器开始放电，产生反向放电电流，磁场能增大电场能减小，到放电完了时，U=0，E=0，i最大，电场能为零，磁场能最大．

　　 上述过程反复循环，电路产生振荡电流．

*(三)电磁振荡：

1、电磁振荡：在振荡电路中，电容器极板上的电量，通过线圈的电流及跟电荷和电流相联系的电场和磁场都发生周期性变化的现象叫电磁振荡。

　　 2、阻尼振荡和无阻尼振荡：

　　 (1)无阻尼振荡：振幅保持不变的振荡叫无阻尼振荡，电路中电场能与磁场能总和不变．

　　 (2)阻尼振荡：振幅逐渐减小的振荡叫阻尼振荡，电路中电场能与磁场能总和减少．

　[例]在LC振荡电路中，当电容器放电完毕瞬间，以下说法正确的是：

　　 A、电容器极板间的电压等于零，磁场能开始向电场能转化；

　　 B、电流达到最大值，线圈产生的磁场达到最大值；

　　 C、如果没有能量辐射损耗，这时线圈的磁场能等于电容器开始放电时电容器的电场能；

　　 D、线圈中产生的自感电动势最大。

　[分析和解答]正确答案是A、B、C

电容器放电完毕的瞬间，还有以下几种说法：电场能向磁场能转化完毕；磁场能开始向电场能转化；电容器开始反方向充电。

电容器放电完毕的瞬间有如下特点：电容器电量Q=0，板间电压U=0，板间场强E=0，线圈电流I最大，磁感应强度B最大，电路磁场能最大，电场能为零。

　　 线圈自感电动势E_自=LΔI/Δt电容器放电完毕瞬间，虽然I最大，但ΔΦ/Δt为零，所以后E_自等于零。

　　 由于没有考虑能量的幅射，故能量守恒，在这一瞬间电场能E_电=0，磁场能E_磁最大，而电容器开始放电时，电场能E_电最大，磁场能E_磁=0，则E_磁=E_电

　 所以答案A、B、C正确

　 　处理这类问题时，必须明确电路在某一时刻或某一过程的各种说法及其特点。

*(四)电磁振荡的周期和频率：

　 1、概念：

　(1)周期T：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间叫周期。

　(2)频率f ：一秒钟内完成的周期性变化的次数叫频率。

2、LC电路的周期和频率：　

　 　T=2π，　 f=1／(2π)

注意：(1)LC电路的周期和频率只取决于电容C和线圈的自感系数L，称为电路的固有周期、频率，跟电容器带电量Q，板间电压U和线路中的电流I无关．(2)T、L、C、f

的单位分别是秒(s)、亨(H)、法(F)、赫(Hz)．

[例]要想提高电磁振荡的频率，下列办法中可行的是：

　A、线圈中插入铁心；　　 　　　B、提高充电电压；

C、增加电容器两板间距离；　　 D、减小电容器两板间的正对面积．

　[分析和解答]正确答案是C、D．

由公式f=1／(2π) 得知：f和Q、U、I无关，与成反比．因此要增大f，就要减小L、C的乘积，即减小L或C．其中C=εS／4πkd。

减小L的方法有：在线圈中拉出铁心、减小线圈长度；减小线圈横截面积；减少单位长度匝数．减小C的方法有：增加电容器两板间的距离；减小电容器两板间的正对面积；在电容器两板间换上介电常数较小的电介质．故C、D答案正确。

可见在处理这类问题时，要熟记增大和减小L、C的方法。

5、电磁场和电磁波。