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能源

热力学定律

决定哪个热力学定律对评估废物管理策略最有用。

  • 11年级
  • 认为起动器
  • 20分钟

概述

该活动介绍了来自废物层次(减少、重用和回收)的实践,并回顾了热力学定律。学生通过决定哪一项对决定哪一项实践具有最小的环境足迹最有用,从而加深他们对法律的理解。

你需要什么

  • “评级法”工作纸(每位学生一张)
  • “热力学定律”讲义(每组一份)

指令

  1. 活动开始时,请将您的学生配对,并为每个学生提供一份副本“评级法”工作表。简要说明减少、重用和回收是废物管理层次结构的一部分,这是一个旨在指导如何管理废物的框架。
  2. 让小组根据环境足迹的大小对这三种做法进行排序:哪种做法会消耗最多的能源?哪种练习要求最少?鼓励学生在他们的工作表上记录他们的最初排名。
  3. 邀请学生分成小组,与全班同学分享他们最初的排名和想法。正如他们所分享的,解释这项活动的挑战是使用热力学定律来决定哪一种实践有最小的环境足迹。
  4. 给每个小组提供一份“热力学定律”讲义。与您的学生简单地回顾法律,并让小组决定哪一项法律可能是最有用的,以决定哪一项实践的足迹最小。当群体分享他们的决定时,使用他们的思维来共同开发或提出一个有用的理论的标准。一个有用的理论是:
    • 适用的除了描述事情是如何工作的,一个有用的理论还有助于解释不起作用的情况或预测结果。
    • 有关一个有用的理论是与情况相关的。
  5. 要求小组使用他们的工作表和讲义对每一个法律进行评分。提醒学生用这些标准来引导他们的思维。在小组对每一项法律进行评价后,提示他们选择最有用的法律。
  6. 鼓励小组与全班分享他们的决定和想法。
  7. 总结活动,引导学生回到他们最初对废物管理层级的三种做法的评分。他们会改变什么?什么会保持不变?鼓励学生与班级分享他们的想法。

额外的信息

在整个活动中考虑学生的表现:

  • 将他们对热力学定律的理解应用到现实世界的挑战中,比如废物管理。
  • 认识到科学在开发科学和环境友好的能源解决方案方面的重要性。
  • 提供证据来支持他们的理由,证明他们理解标准并愿意考虑新信息。
  • 使用适当的词汇来展示对关键化学概念的理解,包括热力学定律、系统、热平衡、能量、功和熵。

扩展

  • 邀请小组选择其中一个实践的具体例子(重复使用=购买一辆相当新的二手车),并使用热力学定律来评估实践。
  • 邀请小组选择一种发电的方法,并使用热力学定律来评估该方法。

修改

  • 用热力学定律中的一个为标准的使用建立模型,最好是最不可能适用的那个。
  • 请团体对其中一项法律进行评价。

热力学的第零定律

如果两个系统都与第三个系统处于热平衡,那么它们彼此也处于热平衡。这条定律有助于定义温度的概念。

热力学第一定律

能量既不能被创造,也不能被消灭;它只能从一种形式转移或改变为另一种形式。系统中的能量可以转化为热,功,或其他东西,但总能量始终保持不变。

例如,开灯并不会产生能量;它是电能转化为光能和热能的过程。

热力学第二定律

这个定律指出,在一个封闭系统中,熵不会减少。

熵是衡量有序或无序能量的一种方法。有序能量是有用的;电池中储存的能量就是一个例子。

无序能量用处不大。火所释放的能量就是一个例子。在像火这样的不可逆过程中,系统的熵总是增加的。

熵是物质的一种热力学性质,它与能以功的形式从一个系统转移到另一个系统的能量有关。在一个能量固定的系统中,熵的值从零到最大值。如果熵达到最大值,那么可以传递的功等于零。如果熵为零,那么可以传递的功等于系统的能量。

热力学第三定律

当温度接近绝对零度时,系统的熵趋于恒定。除非晶固体(玻璃)外,系统在绝对零度时的熵通常接近于零。

伟大的想法(化学11)

物质和能量在化学反应中守恒。

内容

  • 本地和其他化学过程
  • 绿色化学

课程的能力

质疑和预测
  • 对个人、地方或全球感兴趣的科学话题或问题保持持久的求知欲
  • 通过观察来确定他们自己关于自然世界的问题,包括越来越抽象的问题
计划和执行
  • 评估风险,并解决与建议方法相关的伦理、文化和/或环境问题
处理和分析数据和信息
  • 运用科学概念的知识来得出与证据一致的结论
  • 分析因果关系
评估
  • 表现出对假设的意识,质疑所提供的信息,并在他们自己的工作和主要和次要来源中识别偏见
  • 考虑随着工具和技术的发展,知识随时间的变化
  • 考虑他们自己和他人的调查结果对社会、伦理和环境的影响
  • 从个人安全和社会责任的角度评估风险
应用和创新
  • 通过咨询,有助于在本地和/或全球层面上找到问题的解决方案
  • 实现多种策略来解决现实生活、应用和概念性情境中的问题
  • 想想科学家在创新中的作用
沟通
  • 为了特定的目的和受众,沟通科学思想和信息,也许还包括建议的行动方案,构建以证据为基础的论点,并使用适当的科学语言、惯例和表述

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