高中物理第10章热力学定律5热力学第二定律的微观解释6能源和可持续发展

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【解析】 从热力学第二定律的微观本质看，一切不可逆过 程总是沿着大量分子热运动无序程度增大的方向进行，我们知道 热力学第二定律是一个统计规律，故 A 项对，B、C 项错．任何 自然过程总是朝着无序程度增大的方向进行，也就是朝着熵增加 的方向进行，故 D 项对．所以选 A、D 项．
【答案】 BD
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内容(nèiróng)总结
第5节 热力学第二定律的微观(wēiguān)解释
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基础梳理
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一、有序、无序、宏观态、微观态 1．有序：系统的个体符合某种确定的规则． 2．无序：系统的个体不符合某种确定的规则． 3．宏观态：系统的宏观状态． 4．微观态：系统内个体的不同分布状态．
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【答案】 CD
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【例题 2】 下列关于晶体熔化的说法中正确的是( ) A．在晶体熔化的过程中，温度不变，分子热运动的平均速 率不变，则无序程度不变 B．晶体熔化时，由分子的平衡位置在空间较为规则排列， 变为分子的平衡位置较为无序排列，则无序度增大 C．在晶体熔化的过程中，熵将保持不变 D．在晶体熔化的过程中，熵将增加
D．气体向真空中扩散时，总是沿着分子热运动的无序性增 大的方向进行
【解析】 气体分子数越多，其宏观态对应的微观态数目越 多，无序性越大，所以回到原状态的可能性越小，因此 B 项错误．
【答案】 B
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规律二 能 量 耗 散 注意：能量耗散是可利用的能量减少了，自然界的总能量并 没有变． 【例题 3】 下列对能量耗散的理解正确的有( ) A．能量耗散说明能量在不断减少 B．能量耗散遵守能量守恒定律 C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失 D．能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性
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李老师，请从熵增加原理角度解释热传递的这种方向性？ 两个温度不同的物体接触时，两个物体分子平均动能是不 一样的，温度高的物体分子的平均动能越大．也就是这样的宏观 态相对于分子平均动能处处相等的宏观态来说是有序的．根据熵 增加原理，宏观过程总是向无序度更大的方向发展，最后就会变 成分子的平均动能处处相等．也即温度相等．
二、热力学第二定律的微观意义 1．微观意义 一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进 行． 2．说明 宏观态对应的微观态越多，无序程度越大，自发的过程总是 倾向于出现与较多微观态对应的宏观态，因此自发的过程总是从 有序向无序进行．
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3．熵 (1)熵：微观状态的数目用 Ω 表示，用 S 表示熵，则 S＝klnΩ， k 称为玻耳兹曼常量． 熵是分子热运动无序程度的定量量度，熵越大，分子热运动 无序程度越大． (2)熵增加原理：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不 会减小． 熵增加原理是用熵表述的热力学第二定律．
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规律方法
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规律一 热力学第二定律的微观解释 从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律：一个孤 立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值较大代表着 较为无序，所以自发的宏观过程总是向无序更大的方向发展．
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【答案】 BD
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【练 3】 下列哪些现象属于能量的耗散( ) A．利用水流能发电变成电能 B．电能通过灯泡中的电阻丝变为光能 C．电池的化学能转变为电能 D．火炉把屋子烤暖
【解析】 电能转化为光能，化学能转化为内能，最终都变 成环境中的内能，无法再加以收集利用，B、D 项均为能量耗散．
【答案】 AD
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【练 2】 关于气体向真空中扩散的规律，下列叙述中错误 的是( )
A．气体分子数越少，扩散到真空中的分子全部回到原状态 的可能性越大
B．气体分子数越多，扩散到真空中的分子全部回到原状态 的可能性越大
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C．扩散到真空中的分子在整个容器中分布得越均匀，其宏 观态对应的微观态数目越大
第5节 热力学第二定律的微一页，共二十五页。
[学习目标] 1.知道有序、无序、宏观态、微观态四个概念.2. 理解熵的概念及熵增加原理.3.了解热力学第二定律的微观意义.4. 了解能量耗散、常规能源．
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基础梳理 规律方法
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四、能量耗散和品质降低 1．能量耗散 各种形式的能量都向内能转化，分散到环境中的内能很难再 利用． 2．品质降低 能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式．能量在利用 过程中，总是由高品质的能量最终转化为低品质的能量．
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3．能源 常规能源：煤、石油、天然气． 新能源：太阳能、生物能、风能、核能．
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【解析】 分子热运动是大量分子无规则运动，系统的一个 宏观过程包含着大量的微观状态，这是一个无序的运动，根据熵 增加原理，热运动的结果只能使分子热运动更加无序，而不是变 成了有序，热传递的自然过程从微观上讲就是大量分子从无序程 度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程，C、D 项 正确．
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【解析】 在晶体熔化的过程中，分子的平衡位置由较有规 则变为无规则，无序度增大，熵将增加，故 B、D 项对．
【答案】 BD
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【练 1】 下面关于热力学第二定律微观意义的说法正确的 是( )
A．从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律 B．一切自然过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进 行 C．有的自然过程沿着分子热运动无序性增大的方向进行， 有的自然过程沿着分子热运动无序性减小的方向进行 D．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小
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【例题 1】 关于热力学第二定律的微观意义，下列说法正 确的是( )
A．大量分子无规则的热运动能够自动转变为有序运动 B．热传递的自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运 动状态转化的过程 C．热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态 向无序程度大的运动状态转化的过程 D．一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向 进行
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【解析】 在发生能量转化的宏观过程中，其他形式的能量 最终会转化为流散到周围环境的内能，无法再回收利用，这种现 象叫能量耗散．能量耗散并不违反能量守恒定律，宇宙的能量既 没有减少，也没有消失，它只从能量角度反映出自然界的宏观过 程具有方向性，故 A、C 项错误，B、D 项正确．