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文檔簡介
1、里夫金 霍華德【教學目的】jiaoxuemudijiaoxuemudi1.1.嘗試解讀文章內(nèi)容以培養(yǎng)閱讀嘗試解讀文章內(nèi)容以培養(yǎng)閱讀的提要能力;的提要能力;2.2.學習舉要日常事例來鏈接行文學習舉要日常事例來鏈接行文的說理路徑。的說理路徑。嘔心瀝血:形容費盡心思。嘔心瀝血:形容費盡心思。絞盡腦汁:費盡思慮。絞盡腦汁:費盡思慮。告罄告罄qnqn:指財物用完或貨物售完。:指財物用完或貨物售完。【注音釋義】zhuyinshiyizhuyinshiyi 1868 1868年,德國偉大的物理學家魯?shù)罓柲?,德國偉大的物理學家魯?shù)罓柗蚍蚩藙谛匏固岢隽艘粋€十分重要而又讓克勞修斯提出了一個十分重要而又讓人費解的概
2、念人費解的概念熵。熵?!办仂亍边@個概念談這個概念談的是熱力學的第二定律。曾有不少人對這的是熱力學的第二定律。曾有不少人對這個奇怪的概念不以為然,他們想制造出種個奇怪的概念不以為然,他們想制造出種種形式的永動機來證明種形式的永動機來證明“熵熵”這個概念的這個概念的錯誤。錯誤。100100年的時間過去了,沒有一個永年的時間過去了,沒有一個永動機能夠永動。動機能夠永動?!鹃喿x導言】yuedudaoyanyuedudaoyan究報告,提出了究報告,提出了“增長的極限增長的極限”理論,指出人理論,指出人口和經(jīng)濟的增長,必然耗盡世界上不可再生的口和經(jīng)濟的增長,必然耗盡世界上不可再生的自然資源,同時污染環(huán)境
3、,威脅人類生存。自然資源,同時污染環(huán)境,威脅人類生存。 19811981年,美國當代著名社會學家里夫金和年,美國當代著名社會學家里夫金和霍華德出版了霍華德出版了熵:一種新的世界觀熵:一種新的世界觀,從熱,從熱力學第二定律出發(fā),對熵這一物理概念作了哲力學第二定律出發(fā),對熵這一物理概念作了哲學闡釋,論述了政治、經(jīng)濟、教育等諸多領域?qū)W闡釋,論述了政治、經(jīng)濟、教育等諸多領域的重大問題,在西方學術界引起震動。的重大問題,在西方學術界引起震動。熵:熵:一種新的世界觀一種新的世界觀一書,特別對科學技術的迅一書,特別對科學技術的迅速發(fā)展所帶來的負面影響作了深刻的分析。速發(fā)展所帶來的負面影響作了深刻的分析。 1
4、972 1972年,西方著名的未來學研究團年,西方著名的未來學研究團體羅馬俱樂部發(fā)表了關于人類困境的研體羅馬俱樂部發(fā)表了關于人類困境的研 現(xiàn)代科學技術從根本上改變了我們這現(xiàn)代科學技術從根本上改變了我們這個世界,解放了人類的體力甚至腦力,提個世界,解放了人類的體力甚至腦力,提高了我們的生活品質(zhì)??茖W意味著福音,高了我們的生活品質(zhì)??茖W意味著福音,我們無時不在享受科學技術的發(fā)展所創(chuàng)造我們無時不在享受科學技術的發(fā)展所創(chuàng)造的現(xiàn)代文明??茖W作為一種文化,并非完的現(xiàn)代文明??茖W作為一種文化,并非完美無缺。它在傳播福音的同時,也不自覺美無缺。它在傳播福音的同時,也不自覺地扮演著魔鬼。對技術進步的樂觀,對物地
5、扮演著魔鬼。對技術進步的樂觀,對物質(zhì)增長的貪求,使人類陷入種種困境,如質(zhì)增長的貪求,使人類陷入種種困境,如環(huán)境污染、能源危機、戰(zhàn)爭威脅等。環(huán)境污染、能源危機、戰(zhàn)爭威脅等。關于熵 熱力學第二定律的思想萌生于卡諾的熱機熱力學第二定律的思想萌生于卡諾的熱機效率研究,在理想的卡諾循環(huán)里,做功的代價效率研究,在理想的卡諾循環(huán)里,做功的代價是熱所付出的,并且一定要有一個對轉(zhuǎn)換進行是熱所付出的,并且一定要有一個對轉(zhuǎn)換進行補償?shù)倪^程。開爾文在補償?shù)倪^程。開爾文在18511851年提出了:不可能年提出了:不可能從單一熱源吸取熱量,使之完全變?yōu)橛杏霉Χ鴱膯我粺嵩次崃?,使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響。這一表
6、述被稱之為不產(chǎn)生其他影響。這一表述被稱之為“熱力學熱力學第二定律的開爾文說法第二定律的開爾文說法”。克勞修斯如是說:??藙谛匏谷缡钦f:不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不引不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他影響。這一表述被稱之為起其他影響。這一表述被稱之為“熱力學第二熱力學第二定律的克勞修斯說法定律的克勞修斯說法”?!局R卡片】wenzhangzuozhewenzhangzuozhe 1865 1865年,德國物理學家克勞修斯首次將熵年,德國物理學家克勞修斯首次將熵這個概念引入熱力學,用來闡明熱力學第二定這個概念引入熱力學,用來闡明熱力學第二定律。律。18771877年,奧地利物
7、理學家玻耳茲曼提出了年,奧地利物理學家玻耳茲曼提出了玻耳茲曼關系式,建立了熵與系統(tǒng)微觀性質(zhì)的玻耳茲曼關系式,建立了熵與系統(tǒng)微觀性質(zhì)的聯(lián)系,賦予了熵統(tǒng)計學的意義。聯(lián)系,賦予了熵統(tǒng)計學的意義。19291929年,匈牙年,匈牙利物理學家西拉德又闡述了熵與信息的關系,利物理學家西拉德又闡述了熵與信息的關系,揭示了熵的新的意義。在熱力學中,熵是測定揭示了熵的新的意義。在熱力學中,熵是測定不能再用來做功的能量的量;在統(tǒng)計物理學中,不能再用來做功的能量的量;在統(tǒng)計物理學中,熵是衡量微觀系統(tǒng)無序程度的量;在信息論中,熵是衡量微觀系統(tǒng)無序程度的量;在信息論中,熵成為信息不確定度的量。熵成為信息不確定度的量?!拘?/p>
8、息提取】xinxitiquxinxitiqu 宇宙的能量總和是個常數(shù)宇宙中的能宇宙的能量總和是個常數(shù)宇宙中的能量總和一開始便是固定的。能量既不能被被創(chuàng)量總和一開始便是固定的。能量既不能被被創(chuàng)造,又不能被消滅。能量可以從一種形式轉(zhuǎn)化造,又不能被消滅。能量可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。為另一種形式。熱力學第一定律?熱力學第一定律?熱力學第二定律?熱力學第二定律? 總的熵是不斷增加的每當能量從一種總的熵是不斷增加的每當能量從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)化到另一種狀態(tài)時,就會損失能在將來狀態(tài)轉(zhuǎn)化到另一種狀態(tài)時,就會損失能在將來用于做某種功的一定能量。用于做某種功的一定能量。 熵:是不能再被轉(zhuǎn)化做功的能量的總和的熵:是
9、不能再被轉(zhuǎn)化做功的能量的總和的測定單位。定律:世界上的熵(即無效能量的測定單位。定律:世界上的熵(即無效能量的總和)總是趨向最大的量的??偤停┛偸勤呄蜃畲蟮牧康?。 熵?熵?熱力學第一定律、第二定律是彼此獨立的嗎?熱力學第一定律、第二定律是彼此獨立的嗎? 熱力學第一定律說明了熱力學過程中能量熱力學第一定律說明了熱力學過程中能量轉(zhuǎn)換的量的關系能量守恒;熱力學第二定轉(zhuǎn)換的量的關系能量守恒;熱力學第二定律說明了能量轉(zhuǎn)換的方向問題服從能量守律說明了能量轉(zhuǎn)換的方向問題服從能量守恒定律的過程并不一定都能實現(xiàn);兩個定律從恒定律的過程并不一定都能實現(xiàn);兩個定律從不同的角度反映了熱力學過程的規(guī)律,二者不不同的角度
10、反映了熱力學過程的規(guī)律,二者不能互相替代,互相包容,是彼此獨立的定律。能互相替代,互相包容,是彼此獨立的定律。 為什么說污染就是熵的同義詞?為什么說污染就是熵的同義詞? 舉例舉例“冷卻的鐵鉗、平面上的水冷卻的鐵鉗、平面上的水”試圖詮試圖詮釋的是?釋的是? “得到一定的懲罰得到一定的懲罰”指的是?指的是? 能量轉(zhuǎn)換時,損失了能在將來用于能量轉(zhuǎn)換時,損失了能在將來用于做某種功的一定能量。做某種功的一定能量。 熵的增加意味著有效能量的減少。被轉(zhuǎn)化熵的增加意味著有效能量的減少。被轉(zhuǎn)化成了無效狀態(tài)的能量構(gòu)成了污染。污染是世界成了無效狀態(tài)的能量構(gòu)成了污染。污染是世界上轉(zhuǎn)化成無效能量的全部有效能量的總和。上
11、轉(zhuǎn)化成無效能量的全部有效能量的總和。 能量平均狀態(tài)是熵值達到最大的狀態(tài),能量平均狀態(tài)是熵值達到最大的狀態(tài),將不再有任何自由能量來進一步做功。將不再有任何自由能量來進一步做功。區(qū)別地球上兩個有效能量來源的基本點?區(qū)別地球上兩個有效能量來源的基本點? 為什么說為什么說“100100的回收是不可能的的回收是不可能的”? 舉例舉例“餐具的使用餐具的使用”試圖詮釋的是?試圖詮釋的是?是否是否“在對人類有意義的時間內(nèi)在對人類有意義的時間內(nèi)”。 可以逆轉(zhuǎn)熵的過程,但同時必須消耗更可以逆轉(zhuǎn)熵的過程,但同時必須消耗更多的能量。多的能量。 物質(zhì)可以循環(huán)再生,但必須以一定的衰物質(zhì)可以循環(huán)再生,但必須以一定的衰變?yōu)榇?/p>
12、價。變?yōu)榇鷥r。 “ “熱寂熱寂”來臨,導致的是?來臨,導致的是? 人有提倡低熵世界觀和低熵生活方式,你人有提倡低熵世界觀和低熵生活方式,你對此有何看法?對此有何看法? 是熵,是能量的耗散,是做有用功的能是熵,是能量的耗散,是做有用功的能力降低。力降低。 提示:低熵世界觀,精髓是以保存有限提示:低熵世界觀,精髓是以保存有限的資源為思想基礎,將能流降低到最低限度;的資源為思想基礎,將能流降低到最低限度;低熵生活方式,返樸歸真,真正貫徹低度耗低熵生活方式,返樸歸真,真正貫徹低度耗費。費。全文共全文共1515段。段。第第1 1段:段: 引出熱力學定律;引出熱力學定律;第第2 2段:段: 表述熱力學的兩
13、個定律,引出表述熱力學的兩個定律,引出 熵的概念;熵的概念;第第3 34 4段:段: 簡說熱力學第一定律;簡說熱力學第一定律;第第5 5段:段: 過渡到論述熵;過渡到論述熵;第第6 67 7段:段: 對熵下定義并解說;對熵下定義并解說;第第8 89 9段:段: 能量耗散與熵;能量耗散與熵;第第10101515段:有效能量與熵。段:有效能量與熵。【整體把握】zhengtibawozhengtibawo 課文節(jié)選自課文節(jié)選自熵:一種新的世界觀熵:一種新的世界觀的第二的第二章第一節(jié),主要解釋了章第一節(jié),主要解釋了“熵的定律熵的定律”的物理學意的物理學意義,進而強調(diào)了有效能源的不可再生性,對能源義,進
14、而強調(diào)了有效能源的不可再生性,對能源危機表現(xiàn)出深深的憂慮。危機表現(xiàn)出深深的憂慮。開頭引用人類學家麥克斯開頭引用人類學家麥克斯 格拉克曼的話,來說明格拉克曼的話,來說明熱力學第一定律和第二定律經(jīng)過科學家的熱力學第一定律和第二定律經(jīng)過科學家的“嘔心嘔心瀝血瀝血”和和“絞盡腦汁絞盡腦汁”,已成為,已成為“物理學基礎教物理學基礎教程程”的內(nèi)容;然后舉了的內(nèi)容;然后舉了“地球上各民族文化的民地球上各民族文化的民諺諺”,說明熱力學兩個定律的原理在生活中能體,說明熱力學兩個定律的原理在生活中能體味得到。經(jīng)過這樣的鋪墊,味得到。經(jīng)過這樣的鋪墊,“深不可測深不可測”的熱力的熱力學概念變得可以親近了。學概念變得可
15、以親近了?!鹃喿x評點】yuedupingdianyuedupingdian 作者在第二段中將熱力學的兩個定律用作者在第二段中將熱力學的兩個定律用一句話概括出來,即一句話概括出來,即“宇宙的能量總和是個宇宙的能量總和是個常數(shù),總的熵是不斷增加的常數(shù),總的熵是不斷增加的”,至此引出了,至此引出了“熵熵”的概念。作者并沒有急于解釋的概念。作者并沒有急于解釋“熵熵”的涵義,而是努力把上面的概括作通俗的闡的涵義,而是努力把上面的概括作通俗的闡釋。首先指出熱力學第一定律的實質(zhì)就是能釋。首先指出熱力學第一定律的實質(zhì)就是能量的守恒和轉(zhuǎn)化,強調(diào)能量量的守恒和轉(zhuǎn)化,強調(diào)能量“既不能被創(chuàng)造既不能被創(chuàng)造又不能被消滅又
16、不能被消滅”,為下面說明熱力學第二定,為下面說明熱力學第二定律埋下伏筆。律埋下伏筆。 能量雖然不能被消滅,但它在轉(zhuǎn)化中卻能耗能量雖然不能被消滅,但它在轉(zhuǎn)化中卻能耗散,散,“有效的有效的”“”“自由的自由的”能量,會變成能量,會變成“無效無效的的”“”“封閉的封閉的”能量,我們會因此能量,我們會因此“得到懲罰得到懲罰”,這個懲罰就是熵的增加。因為這個懲罰就是熵的增加。因為“熵是不能再被轉(zhuǎn)熵是不能再被轉(zhuǎn)化做功的能量的總和的測定單位化做功的能量的總和的測定單位”。算是給出了。算是給出了熵的通俗定義。熵的通俗定義。 作者進一步闡述熵的涵義。能量的耗散意味作者進一步闡述熵的涵義。能量的耗散意味著熵的增加
17、,熵的增加就意味著有效能量的減少,著熵的增加,熵的增加就意味著有效能量的減少,有效能量的減少就意味著污染的加劇,所以有效能量的減少就意味著污染的加劇,所以“污污染就是熵的同義詞染就是熵的同義詞”??藙谛匏挂呀?jīng)意識到,??藙谛匏挂呀?jīng)意識到,“能量水準的差異總是趨向于零能量水準的差異總是趨向于零”,冷卻的鐵鉗,冷卻的鐵鉗與平面上的水都不能再做功了。能量如果處于平與平面上的水都不能再做功了。能量如果處于平均狀態(tài),熵值就達到了最大狀態(tài)。均狀態(tài),熵值就達到了最大狀態(tài)。 由是,議題由能量的耗散,自然過渡到由是,議題由能量的耗散,自然過渡到有關有關“能源危機能源危機”的探討。作者從地球上能的探討。作者從地球
18、上能量來源、工業(yè)回收、物質(zhì)衰變等角度探討了量來源、工業(yè)回收、物質(zhì)衰變等角度探討了能源危機。地球上的可再生能源,滿足不了能源危機。地球上的可再生能源,滿足不了人類的需求,不可再生能源飛速耗盡。太陽人類的需求,不可再生能源飛速耗盡。太陽能也能也“每秒鐘都在遞減每秒鐘都在遞減”,對它的利用十分,對它的利用十分有限。在能源問題上,不允許有半點樂觀,有限。在能源問題上,不允許有半點樂觀,因為因為“每當你點燃一支香煙的時候,世界上每當你點燃一支香煙的時候,世界上的有效能量就減少了一點兒的有效能量就減少了一點兒”。 熱力學第二定律是冷酷無情的,熱力學第二定律是冷酷無情的,“物質(zhì)物質(zhì)雖然可以循環(huán)再生,但必須以
19、一定的衰變?yōu)殡m然可以循環(huán)再生,但必須以一定的衰變?yōu)榇鷥r代價”。“工業(yè)回收工業(yè)回收”不可能做到不可能做到100%100%?;亍;厥占庸び忠男碌哪芰浚轨乩^續(xù)增加。收加工又要消耗新的能量,使熵繼續(xù)增加。從理論上講,當宇宙中的有效能量告罄時,從理論上講,當宇宙中的有效能量告罄時,便達到了一種熱平衡狀態(tài),即便達到了一種熱平衡狀態(tài),即“熱寂熱寂”。那。那時,將不會有任何可以做功的能量,更不會時,將不會有任何可以做功的能量,更不會有生命。即使在太陽的有生之年,經(jīng)過幾十有生命。即使在太陽的有生之年,經(jīng)過幾十億年,太陽或許能把地球上耗散的能量又重億年,太陽或許能把地球上耗散的能量又重新聚集起來,但人類已等
20、不到那個時候了。新聚集起來,但人類已等不到那個時候了。下列推斷錯誤的一項是(下列推斷錯誤的一項是( )A.A.宇宙中的能量總和是一定的。能量不會消失宇宙中的能量總和是一定的。能量不會消失也可以轉(zhuǎn)化。也可以轉(zhuǎn)化。B.B.既然熵的不斷增加是客觀規(guī)律,所以總的來既然熵的不斷增加是客觀規(guī)律,所以總的來說,不論人如何努力,污染都是不可避免的。說,不論人如何努力,污染都是不可避免的。C.C.人類科學技術的進步,完全可以發(fā)現(xiàn)并創(chuàng)造人類科學技術的進步,完全可以發(fā)現(xiàn)并創(chuàng)造出新的能量。出新的能量。D.D.世間一切事物的運動都在不斷地耗散能量。世間一切事物的運動都在不斷地耗散能量。【課堂鞏固】ketanggongg
21、uketanggonggu 對課文理解有誤的一是(對課文理解有誤的一是( )A.A.燒紅的火鉗和水壩截住的水具有有效的自由燒紅的火鉗和水壩截住的水具有有效的自由的能量。的能量。B.B.人們用水桶把水從壩底提到壩頂再讓水落下人們用水桶把水從壩底提到壩頂再讓水落下來,或者把火鉗再一次加熱,這時它們的熵來,或者把火鉗再一次加熱,這時它們的熵值最大。值最大。C.C.冷卻的鐵鉗與平面上的水的能量是封閉的或冷卻的鐵鉗與平面上的水的能量是封閉的或無效的,都不屬于自由能。無效的,都不屬于自由能。D.D.世界上能量總是趨向于沒有任何能量級別差世界上能量總是趨向于沒有任何能量級別差異的能量平均狀態(tài)。異的能量平均狀
22、態(tài)。課文第一段,作者舉了三個民諺來啟發(fā)人課文第一段,作者舉了三個民諺來啟發(fā)人們認識熱力學第二定律。請結(jié)合課文知識,們認識熱力學第二定律。請結(jié)合課文知識,從能量耗散的方面,闡釋下面語句的意義:從能量耗散的方面,闡釋下面語句的意義: 你不可能不勞而獲: 任何收獲總是要消耗一定能量的,不任何收獲總是要消耗一定能量的,不付出的收獲是沒有。被消耗的能量,就不付出的收獲是沒有。被消耗的能量,就不能再用來做功了。高樓夷為平地后,不可能再用來做功了。高樓夷為平地后,不可能自己再拔地而起;水從水壩上流到壩底,能自己再拔地而起;水從水壩上流到壩底,不可能自己再返回壩上。要想重新做功,不可能自己再返回壩上。要想重新
23、做功,就要消耗新的能量,而熵總是持續(xù)增加的。就要消耗新的能量,而熵總是持續(xù)增加的。 事物處于凝聚狀態(tài),就有了勢能;一事物處于凝聚狀態(tài),就有了勢能;一旦分散開來,就再也不能自動回到凝聚狀旦分散開來,就再也不能自動回到凝聚狀態(tài)。餐具在使用中,由于磨損,金屬分子態(tài)。餐具在使用中,由于磨損,金屬分子不斷離開餐具,最終不斷離開餐具,最終“零零星星地散失在零零星星地散失在土地里土地里”。雖然它們依然存在,但已不能。雖然它們依然存在,但已不能作為成塊的金屬被有效地使用了。作為成塊的金屬被有效地使用了。覆水難收: 是是老子老子中的話,原意為天道像一張中的話,原意為天道像一張大網(wǎng),廣闊無邊,稀疏卻不會有一點漏失。大網(wǎng),廣闊無邊,稀疏卻不會有一點漏失。后來常用來比喻國家的法網(wǎng)雖寬,卻不會漏后來常用來比喻國家的法網(wǎng)雖寬,卻不會漏掉一個壞人。在本文中,這句話意為:自然掉一個壞人。在本文中,這句話意為:自然界雖然廣大無邊,但也從不疏漏。用課文中界雖然廣大無邊,但也從不疏漏。用課文中的原話來說,就是每當能量從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)化的原話來說,就是每當能量從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)化到另一種狀態(tài)時,我們會到另一種狀態(tài)時,我們會“得到一定的懲得到一定的懲罰罰”。這個懲罰就是我們損失了能在將來用。這個懲罰就是我們損失了
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