高中物理第五章第四节熵无序程度的量度同步练测鲁科版选修3-3

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物理鲁科版选修3-3课后集训：第5章第4节熵——无序程度的量度 Word版含解析

课后集训基础过关1.下列说法中正确的有( )A.从单一热源吸收热量并把它全部用来做功是不可能的B.自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性C.第二类永动机不可能制成，因为它违反了能量守恒定律D.随着科学技术的进展，热力学零度是有可能达到的答案：B2.热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象.所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把流散的能量重新收集、重新加以利用.下列关于能量耗散的说法中正确的是( )A.能量耗散说明能量不守恒B.能量耗散不符合热力学第二定律C.能量耗散过程中系统的无序程度增加D.能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性答案：BCD3.下列关于热力学第二定律的有关说法正确的是( )A.热力学第二定律的两种表述是等价的B.将来技术高度发达的时候，热机的效率达到100％是完全可能的C.能量耗散是指能够被利用的能量在减少D.现在的热机就是从单一热源吸热，只是不能把吸收的热量全部用来做功而已解析：热机的效率不可能达到100％.答案：D4.下列说法中正确的是( )A.热量能自发地从高温物体传给低温物体B.热量不能从低温物体传到高温物体C.热传导是有方向的D.能量耗散说明能量是不守恒的解析：“热量能自发地从高温物体传给低温物体”是符合热力学第二定律中关于“热传导是有方向的”规律的，所以选项A和C是正确的.热量虽然不能自发地从低温物体传到高温物体，但在一定外加条件下，也能做到“热量从低温物体传到高温物体”，例如电冰箱等电器的工作过程，所以选项B错误.所谓“能量耗散”是指在能量的转化过程中没有办法把流散的能量重新收集起来，重新加以利用，“能量耗散”过程中能的总量还是守恒的，只是能量的转化是有方向性的，而不是能量不守恒，因此选项D也是错误的.答案：AC综合运用5.你认为1kg冰的熵多还是1kg水的熵多?答案：1 kg水的熵多.因为液态水的分子的无序程度要高于冰.6.小鸡从蛋中孵出时，蛋内的物质变得更为有序.这违反熵增加原理吗?请加以说明.答案：不违反熵增加原理.因为鸡蛋不是一个孤立系统，它要从外部吸收热量.7.一片正在生长的叶子的有序度一直在增加，这是否违反熵增加原理?请加以说明.答案：不违反熵增加原理.生长的叶子需要吸收太阳能和养分，并进行光合作用.8.当墨水与水混合时，熵会增加吗?答案：从微观上看，当墨水与水混合时，无序程度增加，因此熵会增加.9.当我们说吊在一根绳子上振动的石块的运动是不可逆的，这意味着不可能使石块回到其初始位置吗?请加以说明.答案：不是的.我们可以把石块推回原来的位置，这需要消耗我们(相对于石块而言是外部)的能量.。

鲁科版高中物理选修3-3第5章热力学定律第3节热力学第二定律第4节熵--无序程度的量度随堂演练巩固提升

高中物理第5章热力学定律5.4熵-无序程度的量变教案2鲁科版选修3-3(2021年整理)

高中物理第5章热力学定律5.4 熵-无序程度的量变教案2 鲁科版选修3-3 编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（高中物理第5章热力学定律5.4 熵-无序程度的量变教案2 鲁科版选修3-3）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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5。

4 熵-无序程度的量变一．教学目标1、知道有序和无序，宏观态和微观态的概念2、知道熵的概念，知道熵是反映系统无序程度的物理量。

知道任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少3、了解热力学第二定律的微观意义。

知道随着条件的变化，熵是变化的。

二．重点难点1.重点：热力学第二定律的微观解释2。

难点：熵的概念三．学法指导通过本节学习知道熵的概念，知道任何自然过程中一个孤立系统的总熵不会减少，熵的概念使我们认识到热力学第二定律的微观本质，了解熵是反映系统无序程度的物理量。

同时要学会通过现象总结规律的科学方法，培养分析、归纳、综合能力.首先把本节课的内容认真的看一遍。

看好以后可以查阅一下资料，最后完成本学案。

四．自主学习1。

有序和无序有序：叫做有序。

无序: 称为无序。

无序意味着各处都一样，平均、没有差别，有序则相反。

有序和无序是的。

2。

宏观态和微观态宏观态：的状态，叫做热力学系统的宏观态。

微观态: 的状态叫做这个宏观态的微观态。

系统的宏观态所对应的微观态的多少表现为宏观态无序程度的大小。

如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说这个“宏观态”是比较的，同时也决定了宏观过程的方向性——从序到序。

3.热力学第二定律的微观意义一切自然过程总是沿着分子热运动的增大的方向进行.4。

【创新设计】2013-2014高中物理 5.4 熵—无序程度的量度同步练习鲁科版选修3-3

【创新设计】2013-2014高中物理 5.4 熵—无序程度的量度同步练习鲁科版选修3-3知识点一有序和无序1．下列关于气体在真空中的扩散规律的叙述中正确的是 ( )．A．气体分子数越小，扩散到真空中的分子全部回到原状态的可能性越大B．气体分子数越大，扩散到真空中的分子全部回到原状态的可能性越大C．扩散到真空容器中的分子在整个容器中分布越均匀，其宏观态对应的微观态数目越大D．气体向真空中扩散时，总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行解析由热力学第二定律的微观解释“一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大方向进行”和熵的概念可知，A、C、D正确．答案ACD2．已知一个系统的两个宏观态甲、乙，及对应微观态的个数分别为较少、较多，则下列关于对两个宏观态的描述及过程自发的可能方向的说法中正确的是( )．A．甲比较有序，乙比较无序，甲→乙B．甲比较无序，乙比较有序，甲→乙C．甲比较有序，乙比较无序，乙→甲D．甲比较无序，乙比较有序，乙→甲解析一个宏观态对应微观态的多少标志了宏观态的无序程度，从中还可以推知系统自发的方向，微观态数目越多，表示越无序，一切自然过程总沿着无序性增大的方向进行，A对，B、C、D错．答案 A3．下列说法中正确的是 ( )．A．一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的B．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C．一切与热现象有关的宏观过程都是可逆的D．一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动有序程度增大的方向进行答案AB知识点二熵增加原理4．下列说法正确的是 ( )．A．与热现象有关的宏观过程有些是可逆的B．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C．由于液态水的分子无序度比冰高，故结冰过程违反熵增加原理D．学习过程是人认识结构从无序到有序的过程，它违反了热力学第二定律答案 B5．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对．答案BD6．如图5－4－1所示，将一滴红墨水滴入一杯清水中，红墨水会逐渐扩散到整体水中，呈均匀分布状态，试说明这个过程中熵的变化情况．红墨水的扩散图5－4－1答案在这个过程中系统的熵增加．扩散前，红墨水和清水区分分明，较有序；后来，整杯水的颜色变得均匀后，打破了原来的有序分布，无序程度增大．因此，扩散后系统的熵增加．7．下列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解析从热力学第二定律的微观本质看，一切自然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，A对．任何自然过程总是朝着无序程度增大的方向进行，也就是熵增加的方向进行，则D对．答案AD8．关于第二类永动机，下列说法正确的是 ( )．A．它既不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律B．它既违反了热力学第一定律，也违反了热力学第二定律C．它不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律D．它只违反热力学第一定律，不违反热力学第二定律解析第二类永动机不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律．答案 C9．下面关于熵的说法中错误的是 ( )．A．熵是系统内分子运动无序性的量度B．在自然过程中一个孤立系统的熵总是增加或不变的C．热力学第二定律也叫做熵减小原理D．熵值越大代表着越无序解析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，这就是热力学第二定律的微观意义．系统的热力学过程就是大量分子向无序程度增大的状态变化的过程．自然过程的方向性可以表述为：在任何自然过程中，一个孤立系统的熵值不会减小，因此热力学第二定律又称为熵增加原理．因此A、B、D说法正确，C说法错误．答案 C10．同室四人各写一张贺卡，先集中起来，然后每人从中拿出一张别人送出的贺卡，同四张贺卡的不同分配方式有( )． A ．6种 B ．9种 C ．11种 D ．23种解析将同室四人分别记为A 、B 、C 、D .由题意知某人取卡的情况有3种，据此将此卡的不同分配方式分为三类，对于每一类，其他人依次取卡分步进行．我们用图表示如下：所以共有9种不同的分配方式．答案 B11．(1)从6台原装计算机和5台组装计算机中任意选取4台，其中原装和组装各2台的概率是________．(2)a 、b 两个分子分配在容器A ，B 里共有________个微观态，每个微观态出现的几率为________．那么N 个分子分配在l 个容器中，共有________个微观态，每个微观态出现的几率为________．解析 (1)从6台原装和5台组装计算机中任意选取4台，共有C 61C 53＋C 62C 52＋C 63C 51＋C 64＋C 54种选法，其中各占2台的选法有C 62C 52种，则概率为C 62C 52C 6C 5＋C 6C 5＋C 6C 5＋C 6＋C 5＝150330＝511. (2)将A ，B 容器看作一个孤立系统，则每种分配情况可看作一个微观态，如下表：那么共有4个微观态，且出现微观态的几率为14，依次推广，可知N 个分子在l 个容器中共有l N 个微观态，每种微观态出现的几率为1lN . 答案 (1)511 (2)4 14 l N 1lN 12．如图5－4－2所示，质量、温度相同的水，分别处于气态、液态和固态三种状态下，它们的熵的大小有什么关系？为什么？,图5－4－2解析根据大量分子运动对系统无序程度的影响，热力学第二定律又有一种表述：由大量分子组成的系统自发变化时，系统的熵要么增加，要么不变，但不会减小．质量相同、温度相同的水，可以由固态自发地向液态、气态转化，所以，气态时的熵最大，其次是液态，固态时的熵最小．答案见解析。

精选-高中物理第5章热力学定律5-3热力学第二定律5-4熵--无序程度的量度题组训练鲁科版选修3-3

第3节热力学第二定律第4节熵——无序程度的量度(时间：60分钟)题组一热力学第二定律的理解1．下列说法中正确的是() A．一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性B．一切不违反能量守恒与转化定律的物理过程都是可能实现的C．由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行D．一切物理过程都不可能自发地进行答案AC解析能量转移和转化的过程都是具有方向性的，A对；第二类永动机不违背能量守恒定律，但是不能实现，B错；在热传递的过程中，能量可以自发地从高温物体传到低温物体，但其逆过程不可能自发地进行，C对、D错．2．关于热力学定律和分子动理论，下列说法中正确的是() A．我们可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化B．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的C．在分子力作用范围内，分子力总是随分子间距离的增大而减小D．温度升高时，物体中每个分子的运动速率都将增大答案 B解析由热力学第二定律可知，A错误、B正确；由分子间作用力与分子间距的关系可知，C项错误；温度升高时，物体中分子平均动能增大，但并不是每个分子的动能都增大，即并不是每个分子的运动速率都增大，故D项错误．3．以下说法正确的是() A．热量不仅可以从高温物体传到低温物体，也可自发地从低温物体传到高温物体B．空调等设备就是利用了热传导的方向性C ．无论采用什么方法，都不可能把热量从低温物体传递给高温物体D ．热量能自发地传递的条件是必须存在“温度差”答案 D解析热传导具有方向性，热量可以自发地由高温物体传到低温物体，也可以从低温物体传到高温物体，但不能自发地进行，故A 错；空调等可以将热量由低温物体传到高温物体，但消耗了电能，故B ，C 错．4．下列说法正确的是()A ．热量不能由低温物体传递到高温物体B ．外界对物体做功，物体的内能必定增加C ．第二类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律D ．电冰箱虽然可以从低温物体吸收热量，但不违反热力学第二定律答案 D解析根据热力学第二定律，热量不能自发地由低温物体传递到高温物体，在发生其他变化的前提下，热量可以由低温物体传递到高温物体，例如电冰箱制冷时，压缩机工作，消耗了电能，同时热量由冰箱内的低温物体传递到冰箱外的高温物体，所以选项A 错误；外界对物体做功的同时，物体可能放热，物体的内能不一定增加，所以选项B 错误；第二类永动机不可能制成，并不违背能量守恒定律，但它违背了热力学第二定律中热机效率必小于1的表述，因此它不可能制成，所以选项C 错误；电冰箱虽然从低温物体吸收了热量，但产生了其它影响，消耗了电能，选项D 正确．5．下列说法中正确的是()A ．功可以完全转化为热量，而热量不可以完全转化为功B ．热机必须是具有两个热库，才能实现热功转化C ．热机的效率不可能大于1，但可能等于1D ．热机的效率必定小于1答案 D解析本题要求全面领会开尔文表述的含义，同时注意语言逻辑性．开尔文表述没有排除热量可以完全转化为功，但必然要产生其他变化，比如气体等温膨胀，气体内能完全转化为功，但气体体积增大了，A 错误；开尔文表述指出，热机不可能只有单一热库．但未必就是两个热库．可以具有两个以上热库，B 错误；由η＝Q1－Q2Q1可知，只要Q 2≠0，η≠1，如果Q 2＝0，则低温热库不存在，违背了开尔文表述，故C 错误、D 正确．题组二两个热力学定律的理解应用6．下列有关能量转化的说法中错误的是() A．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他的变化B．只要对内燃机不断改进，就可以使内燃机的效率达到100%C．满足能量守恒定律的物理过程都能自发的进行D．外界对物体做功，物体的内能必然增加答案BCD解析由热力学第二定律的开尔文表述可知，A对；热机效率总低于100%，B错；满足能量守恒的过程未必能自发进行，因为还要看是否满足热力学第二定律，C错；由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，W>0，ΔU不一定大于0，即内能不一定增加，D错．7．关于热力学定律，下列说法正确的是() A．为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加C．不可能使热量从低温物体传向高温物体D．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程答案AC解析由ΔU＝W＋Q可知做功和热传递是改变内能的两种途径．它们具有等效性，故A 正确，B错误；热量只是不能自发的从低温物体传向高温物体，则C项错；一切与热现象有关的宏观过程不可逆，则D正确．8．用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如图5－3、4－1所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象．关于这一现象的正确说法是()图5－3、4－1A．这一实验不违背热力学第二定律B．在实验过程中，热水温度降低，冷水温度升高C．在实验过程中，热水的内能全部转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能D．在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，电能则全部转化成冷水的内能。

高中物理第5章第3节热力学第二定律第4节熵——无序程度的量度随堂演练巩固提升鲁科版选修3-3

第3节热力学第二定律第4节熵——无序程度的量度[随堂检测]1．关于热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是( )A．一定量气体吸收热量，其内能一定增大B．若两分子间距离减小，分子间引力和斥力都减小C．若两分子间距离增大，分子势能一定增大D．若两分子间距离减小，分子间引力和斥力都增大解析：选D.根据热力学第一定律，A错；当r<r0时，两分子间作用力表现为斥力，距离增大．分子力做正功，分子势能减小，C错；由分子力的特点知，B错，D对．2．(多选)关于一定量的气体，下列叙述正确的是( )A．气体吸收的热量可以完全转化为功B．气体体积增大时，其内能一定减少C．气体从外界吸收热量，其内能可能增加D．外界对气体做功，气体内能可能减少解析：选ACD.由热力学第二定律知，热量可以完全转化为功，但要引起其他变化，A 选项对．由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知，改变物体内能的两种方式是做功和热传递，B项只说明气体对外做功，没有考虑热传递，故B选项错，C、D选项对．3．(多选)下列说法正确的是( )A．热传递的过程是有方向性的B．第二类永动机不可能制成，因为它违反能量守恒定律C．第二类永动机不可能制成，因为机械能和内能的转化过程具有方向性D．热力学第二定律表明，所有的物理过程都具有方向性解析：选AC.根据热力学第二定律和实验事实都可以说明，热传递的过程是有方向性的，热量可以从高温物体自发地传给低温物体，却不能由低温物体自发地传给高温物体，所以选项A正确；第二类永动机是一种热机，它希望能够从单一热源吸热且全部用来做有用功而不引起其他任何变化，这种设想并不违反能量守恒定律，但违反热力学第二定律，所以选项B 错误，选项C正确；热力学第二定律指出了所有与热现象有关的宏观物理过程都具有方向性，并不是所有的物理过程都具有方向性，因此选项D错误．4．(多选)下列说法中不正确的是( )A．在任何自然过程中，一切参与者的总能量和总熵保持不变B．熵无处不在，是系统有序程度的量度C．一切不可逆过程在熵增加的同时，总是伴随着能量退降D．由热力学第二定律可知，自然界的能量品质正在退化，可利用的能量越来越少解析：选AB.在任何自然过程中由能量守恒可知，一切参与者的总能量保持不变，由熵增加原理知熵增加，故A错误；热力学系统的每一个过程，都有一个熵值，它是用来量度系统无序程度的物理量，故B错误；熵增加的同时，一切不可逆过程总是使能量逐渐丧失做功的本领，从可用状态转化为不可用状态，使可利用能量越来越少，故C、D正确．5．热力学第二定律的开尔文表述指出：内能与机械能的转化具有方向性，请结合熵的变化加以解释．解析：机械运动是宏观情况下物体在空间位置上的变化．物体运动状态的变化完全遵循牛顿运动定律所反映的因果关系，这是一种有序的运动．热运动是大量分子的无规则运动，系统的一个宏观状态包含着大量的微观状态，这是一种无序的运动．机械运动向热运动的转化，属于从有序向无序的转化，会导致熵的增加，符合热力学的规律，因此机械能可以全部转化为内能．反之，热运动向机械运动的转化，属于从无序向有序的转化，即从高熵向低熵的转化，不符合熵增加原理．因此内能不可能全部转化为机械能而不引起其他变化．答案：见解析[课时作业]一、单项选择题1．下列关于熵的有关说法错误的是( )A．熵是系统内分子运动无序性的量度B．在自然过程中熵总是增加的C．热力学第二定律也叫做熵减小原理D．熵值越大表示系统越无序解析：选C.根据熵的定义知A正确．从熵的意义上说，系统自发变化时总是向着熵增加的方向发展，B正确．热力学第二定律也叫熵增加原理，C错误．熵越大，系统越混乱，无序程度越大，D正确．故选C.2．关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是( )A．第二类永动机违背能量守恒定律B．物体对外界做功，其内能一定减少C．外界对物体做功，则物体的内能一定增加D．做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能量转化或转移的观点来看这两种改变方式是有区别的解析：选D.第二类永动机是指从单一热源吸收热量全部用来做功的机器，它并不违背能量守恒定律；内能的改变要看做功和热传递，只知热传递情况或者做功情况，都无法判断物体内能的变化；做功和热传递都可以改变物体的内能，但改变方式是不同的，做功是能量的转化，而热传递是能量的转移．3．热力学第二定律使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程( )A．都具有方向性B．只有部分具有方向性C．没有方向性D．无法确定解析：选A.自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性，例如，热传导、气体自由膨胀等．4．关于热力学定律，下列说法正确的是( )A．在一定条件下物体的温度可以降到0 KB．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功C．放出了热量的物体，其内能一定减小D．压缩气体总能使气体的温度升高解析：选B.热力学零度，即我们所说的－273.15 ℃，这个温度只能无限接近而不能达到，A错误．由热力学第二定律知，物体不可能从单一热源吸收热量全部用来做功而不引起其他变化，换句话说，在引起其他变化的情况下，物体可以从单一热源吸收热量全部用来做功，所以B正确．根据热力学第一定律，ΔU＝W＋Q知，改变物体内能的方式是做功和热传递，所以物体放出了热量其内能不一定减小或对物体做功其内能不一定增加，故C、D错误．5.如图所示，两个相通的容器P、Q间装有阀门K，P中充满气体，Q内为真空，整个系统与外界没有热交换．打开阀门K后，P中的气体进入Q中，最终达到平衡，则( )A．气体体积膨胀，内能增加B．气体分子势能减小，内能增加C．气体分子势能增加，压强可能不变D．Q中气体不可能自发地全部退回到P中解析：选D.气体自由膨胀，不做功，又因为绝热，由热力学第一定律可知内能不变，A、B错，气体体积膨胀，压强减小，C错，由热力学第二定律可知D对．6.图中汽缸内盛有定量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触是光滑的，但不漏气．现将活塞杆缓慢向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功．若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是( )A．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程违反热力学第二定律B．气体是从单一热源吸热，但并未全部用来对外做功，此过程不违反热力学第二定律C．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程不违反热力学第二定律D．以上三种说法都不对解析：选C.由于气体始终通过汽缸与外界接触，外界温度不变，活塞杆与外界连接并使其缓慢地向右移动的过程中，有足够时间进行热交换，所以汽缸内的气体温度也不变，要保持其内能不变，该过程气体是从单一热源即外部环境吸收热量，即全部用来对外做功才能保证内能不变，但此过程不违反热力学第二定律．此过程由外力对活塞做功来维持，如果没有外力F对活塞做功，此过程不可能发生．二、多项选择题7．下列说法中正确的是( )A．系统经可逆绝热过程后熵不变B．系统经可逆绝热过程后熵减少C．系统经不可逆绝热过程后熵增加D．系统经不可逆绝热过程后熵减少解析：选AC.由熵增加原理，一切不可逆过程必然朝着熵增加的方向进行，故C正确，D错误；系统经可逆绝热过程后，分子热运动的无序程度不变，熵不变，故A正确，B错误．8．根据热力学第二定律，下列说法正确的是( )A．热机中燃气的内能不可能全部变成机械能B．电能不可能全部转变成内能C．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部转变成电能D．在传热中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体解析：选ACD.凡是与热现象有关的宏观热现象都具有方向性．无论采用任何设备和手段进行能量转化，总是遵循“机械能可全部转化为内能，而内能不能全部转化为机械能”，故A正确．火力发电机发电时，能量转化的过程为内能→机械能→电能，因为内能→机械能的转化过程中会对外放出热量，故燃气的内能必然不能全部变为电能，C正确．热量从低温物体传递到高温物体不能自发进行，必须借助外界的帮助，结果会带来其他影响，这正是热力学第二定律第一种(克氏)表述的主要思想，故D正确．由电流热效应中的焦耳定律可知，电能可以全部转化为内能，故B错误．9.如图为电冰箱的工作原理示意图．压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环．在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外．下列说法正确的是( )A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C．电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律D．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律解析：选BC.热量不可以自发地从冰箱内传到冰箱外，A错误；冰箱是通过压缩机消耗了电能而实现制冷的，B正确；电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律，总能量是守恒的，C正确，D错误．10．古诗词中说：“高处不胜寒”．大气的温度随高度递减，通常每升高100米，气温降低1 ℃.海水正好相反，深度越大水温越低．我国北方海域，夏季表层海水温度可达30 ℃，40～50米深处，水温便降到10 ℃以下，温差达20 ℃.东海黑潮流经的海面，表层水温常年保持在25 ℃左右，而800米深处，水温则常年低于5 ℃，温差也有20 ℃.海洋表层水温与稍深处水温的明显差别蕴含着巨大的热能，利用海水的温差可以把热能转换成电能供人利用．温差发电的基本原理就是借助一种工作介质，使表层海水中的热能向深层冷水中转移，从而做功发电．例如使用低沸点的二氧化硫、氨或氟利昂做介质，在表层温水热力作用下汽化、沸腾，吹动发电机发电，再利用深层冷水把工作介质凝结成液态．如此循环不息，保持发电机运行．关于温差发电的下列说法正确的是( )A．不违反能量守恒定律B．不违反热力学第二定律C．经过科学家和工程师们的努力，温差发电的效率将会达到100%D．温差发电是没有污染的解析：选ABD.温差发电利用了温水汽化后在冷水中凝结的过程，推动了发电机运行，并不违反能量守恒定律和热力学第二定律，A、B项正确；温差发电的过程，必然会存在能量的耗散，因而效率不可能达到100%，C项错误；温差发电是一种洁净的发电方式，受到各国普遍重视，我国的温差发电目前正处于研究试验阶段，D项正确．三、非选择题11．成语“覆水难收”指一盆水泼出后是不可能再回到盆中的，请结合熵的变化解释为什么水不会自发地聚到盆中．解析：由于盆的形状确定，水在盆中时，空间位置和所占据的空间的体积一定，显得“有序”“整齐”和“集中”，系统的熵低．当把水泼出后，它的形状不再受盆的限制，各种可能的形状都有，占据的空间体积和所处的位置都有多种可能．显得“混乱”“分散”，较为“无序”，系统的熵高．水泼出的过程属于从有序向无序的转化过程，导致熵的增加，符合熵增加原理．反之，水聚到盆中的过程，属于从无序向有序的转化，即从高熵向低熵转化，不符合熵增加原理，因此水不能自发地聚到盆中．答案：见解析12．热力学第二定律常见的表述有两种．第一种表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化；第二种表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化．图甲是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图：外界对制冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体．请你根据第二种表述完成示意图乙．根据你的理解，热力学第二定律的实质是什么？解析：如图所示．实质：一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性．答案：见解析。

物理鲁科版选修3-3学案：课前预习第5章第4节熵——无序程度的量度含解析

第4节熵——无序程度的量度
课前预习
情境导入
图5-4-1
1.在热传递过程中，两个温度不同的物体放在一起，热量将自动地由高温物体传到低温物体，使二者温度相同.从微观角度看，高温与低温的区别在于分子的平均动能不同，如图5-4-1所示，左边表示高温物体中的分子，右边表示低温物体中的分子.两物体接触后，内能从高温物体向低温物体传递，导致高温物体中的分子运动减慢，低温物体中的分子运动加快，直到两物体达到相同的中间温度为止.这个过程中，整个系统的无序程度增大还是减小了？
简答：热传导这个不可逆过程使无序程度增加了.
图5-4-2
2.在现代化大城市中，交通与工业废气及噪声对环境的污染；工业和生活垃圾、废水对环境的污染；交通拥挤和堵塞造成的道路混乱；电磁波辐射造成的污染；高层建筑的玻璃幕墙带来的光污染；空调、钢筋、水泥等热污染引起的“热岛效
应”……这一切现象表明了什么原理？
简答：熵是系统无序程度的量度.上述现象表明现代化大城市中，熵的增加十分明显.
知识预览
1.一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动________的方向进行.这就是热力学第二定律的微观本质.
2.在物理学中，用来量度________程度的物理量叫做熵，用符号________表示，熵是热力学中与温度、内能等同样重要的一个________量，它只与热力学变化过程的初态和末态________关，与中间过程无关.
在孤立系统中，一切不可逆过程必然朝着________的方向进行，这就是熵增加原理.孤立系统是指与外界既没有物质交换又没有能量交换的系统.
答案：1.无序程度增大
2.系统无序 S 状态有熵增加。

鲁科版高中物理选修3-3同步练测：第五章第四节熵——无序程度的量度.docx

高中物理学习材料第四节熵——无序程度的量度建议用时实际用时满分实际得分90分钟100分一、选择题（本题包括6小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分，共36分）1.下列说法中正确的是( )A.机械能和内能之间的转化是可逆的B.气体向真空的自由膨胀是可逆的C.如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较有序的D.如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较无序的2.下面关于熵的说法中错误的是( )A.熵是系统内分子运动无序性的量度B.在自然过程中一个孤立系统的熵总是增加或不变的C.热力学第二定律也叫做熵减小原理D.熵值越大代表着越无序3.孤立系统自发变化，其总熵的变化是( )A.不变B.可能增大或减小C.总是增大或不变D.总是减小4.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5.下列说法中正确的是( )A.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B.一切自然过程总是沿着分子热运动的有序性增大的方向进行C.在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵一定不会增大D.在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵可能减小图16.用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分，A中盛有一定质量的理想气体，B为真空(如图1甲)，现在把隔板抽去，A中的气体自动充满整个容器(如图乙所示)，这个过程称为气体的自由膨胀，下列说法正确的是( )A.自由膨胀过程中，气体分子只做定向运动B.自由膨胀前后，气体的压强不变C.自由膨胀前后，气体的温度不变D.容器中的气体在足够长的时间内，能全部自动回到A部分二、填空题（本题共2小题，共12分.请将正确的答案填到横线上）7.(6分)从微观角度而言，熵具有统计意义，它是系统内的一种量度.熵值较小的状态对应于的状态；熵值较大的状态对应于的状态(填“有序度较大”或“无序度较大”).8.(6分)热力学第二定律的微观本质是:一个孤立系统总是从的状态向的状态发展，即自发的宏观过程总是向的方向进行.三、计算题（本题共4小题，共52分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）9.(12分)热力学第二定律的开尔文表述指出:内能与机械能的转化具有方向性.请结合熵的变化加以解释.10.(12分)如图2，质量、温度相同的水，分别处于固态、液态和气态三种状态下，它们的熵的大小有什么关系?为什么?图211.(14分)“愿破镜之重圆，冀也无端.”指的是镜子破了之后不可能再恢复到原来破前的样子，从熵的角度解释镜子破了之后为什么不能自发地重圆.12.(14分)两个温度不同的物体接触时，热量会自发地从高温物体传向低温物体，直到两者温度相等；一个温度处处相等的物体，不可能自发地变得一部分温度高一部分温度低.怎样从分子热运动的角度解释热传递的这种方向性?第四节熵——无序程度的量度得分：一、选择题二、填空题7. 8. 二、计算题9. 10. 11. 12.第四节熵——无序程度的量度参考答案一、选择题1.D 解析:热现象的宏观过程都是不可逆的，故A 、B 错；微观态越多越无序，故选D.2.C 解析: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，这就是热力学第二定律的微观意义.系统的热力学过程就是大量分子向无序程度大的状态变化的过程.自然过程的方向性可以表述为:在任何自然过程中，一个孤立系统的熵值不会减小，因此热力学第二定律又称为熵增加原理.因此A 、B 、D 说法正确，C 说法错误，选C.3.C4.CD 解析:分子热运动是大量分子的无规则运动，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 正确.5.A 解析:根据熵增加原理，不可逆过程总是朝着熵增大的方向进行，故选A.6.C 解析:气体向真空自由膨胀时，一方面整体定向运动，同时气体分子还做无规则热运动，但气体题号 12 3 4 5 6 答案不对外做功而且绝热，因此内能不变，温度不变，A错误，C正确；由于等温膨胀，压强减小，B错误；根据熵增加原理知，气体不可能全部回到 A 部分，D错误.二、填空题7.有序度较大无序度较大8.熵小熵大无序度更大三、计算题9.机械运动是宏观情况下物体在空间位置上的变化，物体运动状态的变化完全遵循牛顿运动定律所反映的因果关系，这是一种有序的运动.热运动是大量分子的无规则运动，系统的一个宏观状态包含着大量的微观状态，这是一种无序的运动.机械运动向热运动的转化，属于从有序向无序的转化，会导致熵的增加，符合热力学的规律，因此机械能可以全部转化为内能.反之，热运动向机械运动的转化，属于从无序向有序的转化，即从高熵向低熵转化，不符合熵增加原理，因此内能向机械能的转化不能全部实现.10.气态时熵最大，其次是液态，固态的熵最小.解释:根据大量分子运动对系统无序程度的影响，热力学第二定律又有一种表述:由大量分子组成的系统自发变化时，总是向着无序程度增加的方向发展，至少无序程度不会减少，这也就是说，任何一个系统自发变化时，系统的熵要么增加，要么不变，但不会减少.质量相同，温度相同的水，可以由固态自发地向液态、气态转化，所以，气态时的熵最大，其次是液态，固态时的熵最小.方法点拨:熵是系统内分子运动的无序性程度的标志，固态的冰可以自发地向液态、气态转化说明气态无序度最大，固态的无序度最小.11.因为一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值较大代表较为无序.自发的宏观过程总是向无序度更大的方向发展.完好的镜子所处的宏观态对应的微观态较多，熵大，镜子破裂的过程中熵必增加，所以此过程必不可逆.12.两个物体温度不同，分子热运动的平均动能不同，一个物体分子平均动能大，另一个物体分子平均动能小.总体上看，分子热运动的分布较为有序，能量适当集中.而热量由高温物体传到低温物体的过程中，能量变得分散，分子热运动的分布较为无序，所以热量是由高温物体传向低温物体的，热传递具有方向性.。

鲁科版高中物理选修(3-3)第5章第4节《熵——无序程度的量度》ppt课件

2．热传导的方向性温度不同的两个物体接触时，热量会自发地从高温低温 _________ 物体传给 ________ 物体，但不会自发低温高温地从 ________ 物体传给 _______物体．这说明：方向性．热传导具有 ___________ 3．功转变为热的方向性
在焦耳的叶轮搅水实验中，重物下落使水温上机械能内能升，是 ___________转化为 _______的过程；
2．热力学第二定律揭示了涉及热现象的宏观过
程的方向性．如机械能可以全部转化为内能，
内能却不可能全部转化为机械能而不引起其他变化，进一步揭示了各种物理过程及其运动形式的转化过程都具有方向性，告诫人们：第二类永动机不可能制成．热力学第二定律有多种表述形式．
3．两定律的关系：热力学第一定律是和热现象
2．开尔文表述 “不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不引起其他变化”这句话包含以下三层意思：
(1)从单一热源吸收热量，一般来说只有部分转化
为机械能，所以第二类永动机是不可能制成的； (2)机械能转化为内能是自然的，可以全部转化； (3)如果引起其他变化，可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功．
课前自主学案
一、自然过程的方向性
1．可逆过程和不可逆过程
(1) 可逆过程：系统回到原来的状态，同时消除
原来过程对外界的一切影响，则 __________ 过原来的程为可逆过程． (2) 不可逆过程：如果用任何方法都不能使 ______ 与_______完全复原，则原来的过程为不系统外界可逆过程．
热源之间，通过工作物质，将从高温热源吸收
对外做功的热量，一部分用来 ____________ ，另一部分完全损耗掉，损耗的热量不可能再自动地收集方向性．起来．这说明：热转变为功具有 __________ 5．结论：凡是与热现象有关的宏观过程都具有方向性． ____________ 二、热力学第二定律的表述

物理鲁科版选修3-3学案：第5章第4节熵——无序程度的量度含解析

第4节熵—-无序程度的量度1．知道热力学第二定律的微观本质.2．知道熵的概念,了解熵增加原理.3．能用熵增加原理解释生活中一些现象。

把一滴墨水滴入一杯清水中，很快清水就变得不透明了。

试想，水会自然变清吗？提示：水不会自然变清。

在孤立系统中，一切不可逆过程必然朝着熵增加的方向进行。

1．有序与无序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。

这就是热力学第二定律的微观本质。

2．熵和熵增加原理(1）用来量度系统无序程度的物理量叫做熵。

(2)在孤立系统中，一切不可逆过程必然朝着熵增加的方向进行,这就是熵增加原理.孤立系统是指与外界既没有物质交换，又没有能量交换的系统。

3．无处不在的熵（1）熵与能量退降在熵增加的同时,一切不可逆过程总是使得能量逐渐丧失做功的本领,从可利用状态转化为不可利用状态，能量品质退化了,这种现象称为能量退降。

（2）熵与环境人们已经认识到在经济发展过程中造成的对环境的破坏、污染及资源的浪费，提出了可持续发展的思想。

1．热力学第二定律的微观意义(1）系统的热力学过程就是大量分子无序运动状态的变化。

从微观看，在通过做功使系统内能增加的过程中，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，但其逆过程却不能自发地进行，即不可能由大量分子无规则的热运动自发转变为有序运动。

(2）从微观看，热传递的过程中，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，其逆过程不能自发进行。

（3）大量分子无序运动状态变化的方向总是向无序性增大的方向进行，即一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行，这就是热力学第二定律的微观意义。

2．熵增加原理系统自发变化时，总是向着无序程度增加的方向发展，至少无序程度不会减少。

也就是说，系统自发变化时,总是由热力学概率小的状态向热力学概率大的状态进行.从熵的意义上说，系统自发变化时总是向着熵增加的方向发展，不会使熵减少。

类型一热力学第二定律的微观意义【例1】关于热力学第二定律的微观意义,下列说法中正确的是( )。

5.4 熵无序程度的量度同步课件鲁科版选修3-3课件

二、热力学第二定律的微观意义
气体向真空的扩散
增大的方向进行的．气体的自由扩散过程是沿着无序性____ 热力学第二定律的微观意义增大的方向进一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性_____ 行．
自主学习名师解疑分类例析课堂对点演练
三、熵熵的概念物理学中用字母Ω表示一个宏观状态所对应的微观状态的
分类例析
课堂对点演练
【变式1】下列说法中正确的是 A．机械能和内能之间的转化是可逆的 B．气体向真空的自由膨胀是可逆的
(
)．
C．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这
个“宏观态”是比较有序的
D．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较无序的解析一切热现象的宏观过程都是不可逆的，故A、B 错，微观态越多越无序，故选D.
分类例析
课堂对点演练
热力学第二定律的微观意义
3．下列关于熵的说法中错误的是 A．熵是系统内分子运动无序性的量度 C．热力学第二定律也叫做熵减小原理 ( )．
B．在自然过程中一个孤立系统的熵总是增加或不变的
D．熵值越大代表越无序
解析一切自发过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行，这就是热力学第二定律的微观意义．系统的热
力学过程就是大量分子向无序程度大的状态变化的过
程．自然过程的方向性可以表述为：在任何自然过程中，一个孤立系统的熵值不会减小，因此热力学第二定律又称为熵增加原理．因此A、B、D说法正确，C说法错误．答案 C
自主学习名师解疑分类例析课堂对点演练
4．下列关于熵的说法中正确的是 A．熵是热力学中的一个状态量 B．熵是热力学中的一个过程量 C．熵值越大，无序程度越大

高中物理第5章热力学定律第3节热力学第二定律第4节熵无序程度的量度学业分层测评鲁科版选修33

第3节热力学第二定律第4节熵-无序程度的量度(建议历时：45分钟)[学业达标]1．下列关于熵的有关说法正确的是( )A．熵是系统内分子运动无序性的量度B．在自然进程中熵老是增加的C．热力学第二定律也叫做熵减小原理D．熵值越大表示系统越无序E．熵值越小表示系统越无序【解析】依照熵的概念知A正确；从熵的意义上说，系统自发转变时老是向着熵增加的方向进展，B正确；热力学第二定律也叫熵增加原理，C错；熵越大，系统越混乱，无序程度越大，D正确，E错误．【答案】ABD2．下列说法正确的是( )A．热量能自发地从高温物体传给低温物体B．热量不能从低温物体传到高温物体C．热传导是有方向性的D．气体向真空中膨胀的进程是有方向性的E．气体向真空中膨胀的进程是可逆的【解析】若是是自发的进程，热量只能从高温物体传到低温物体，但这并非是说热量不能从低温物体传到高温物体，只是不能自发地进行，在外界条件的帮忙下，热量也能从低温物体传到高温物体，选项A、C对，B 错；气体向真空中膨胀的进程是不可逆的，具有方向性，选项D对，E错．【答案】ACD3．以下说法正确的是( )A．热传导进程是有方向性的，因此两个温度不同的物体接触时，热量必然是从高温物体传给低温物体的B．热传导进程是不可逆的C．两个不同的物体接触时热量会自发地从内能多的物体传向内能少的物体D．电冰箱制冷是因为电冰箱自发地将内部热量传给外界E．热量从低温物体传给高温物体必需借助外界的帮忙【解析】热量能够自发地由高温物体传递给低温物体，热量从低温物体传递给高温物体要引发其他转变，A、B、E选项正确．【答案】ABE4．下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是( )【导学号：】A．第一类永动机不可能制成，是因为违抗了能量守恒定律B．能量耗散进程中能量是守恒的C．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违抗了热力学第二定律D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观进程具有方向性E．物体从单一热源吸收的热量可全数用于做功【解析】第一类永动机是指不消耗能量却能够不断对外做功的机械，违抗了能量守恒定律，A正确；电冰箱在电机做功的情形下，不断把冰箱内的热量传到外界，没有违抗热力学第二定律，C错误；物体从单一热源吸收的热量不可全数用于做功，因为机械能和内能的转化进程具有方向性，尽管机械能能够全数转化成内能，但内能却不能全数转化成机械能，同时不引发其他转变，E错误．【答案】ABD5．下列说法中正确的是( )A．一切涉及热现象的宏观进程都具有方向性B．一切不违抗能量守恒定律的物理进程都是能够实现的C．由热力学第二定律能够判定物理进程可否自发进行D．一切物理进程都不可能自发地进行E．有的物理进程能够自发地进行【解析】由热力学第二定律的物理意义知，A、C、E正确，D错误；不违抗能量守恒定律的物理进程，若是违抗热力学第二定律，也是无法实现的，故B错误．【答案】ACE6．下列宏观进程能用热力学第二定律说明的是( )A．大米和小米混合后小米能自发地填充到大米间隙中而通过一段时刻大米、小米可不能自动分开B．将一滴红墨水滴入一杯清水中，会均匀扩散到整杯水中，通过一段时刻，墨水和清水可不能自动分开C．冬季的夜晚，放在室外的物体随气温的降低，可不能由内能自发地转化为机械能而动起来D．随着节能减排方法的不断完善，最终也可不能使汽车热机的效率达到100%E．杯子摔碎而不能恢复【解析】热力学第二定律反映的是与热现象有关的宏观进程的方向性的规律，A、E不属于热现象，故A、E错；由热力学第二定律可知B、C、D正确．【答案】BCD7．(2016·万州区高二检测)用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如图532所示，电流计指针会发生偏转，这确实是温差发电现象．这一实验是不是违背热力学第二定律？热水和冷水的温度是不是会发生转变？简述这一进程中能的转化情形.【导学号：】图532【解析】温差发电现象中产生了电能是因为热水的内能减少，一部份转化为电能，一部份传递给冷水，不违背热力学第二定律．【答案】不违背．热水温度降低，冷水温度升高．将热水的部份内能转化为电能，另一部份释放到低温热源冷水中．8．炎炎夏日，两位同窗在充满凉意的空调室内，就空调机的工作进程是不是遵循热力学第二定律的问题发生了争辩．一名同窗说：空调机工作时，不断地把热量从室内传到室外，即从低温物体传到高温物体，可见它并非遵循热力学第二定律．另一名同窗说：热力学第二定律是热力学系统的普遍规律，空调机的工作进程不可能违背它．两人各执一词，都无法使对方信服．请你对他们的论点作出评论．【答案】紧缩机是空调机的“心脏”，它消耗电能对来自蒸发器的制冷剂蒸汽做功，使它变成高温高压的蒸汽．然后这些高温高压的蒸汽来到冷凝器，向低温的环境放热，同时自身被冷却而凝成低温高压的液体．这些低温高压的液体制冷剂由过滤器滤掉水分和杂质，进入毛细管，经节流阀膨胀，变成低温低压的液体，随后进入空调机的蒸发器．在蒸发器内，这些低温低压的液态制冷剂在低压条件下迅速汽化，从外界(空调机内)吸收热量，使空调机的温度降低．如此就完成了一个制冷循环．由此可见乙同窗的论点正确．[能力提升]9．下列说法正确的是( )A ．机械能全数变成内能是不可能的B ．从热库吸收的热量全数变成功是可能的C ．热机是一种把内能转化为机械能的装置D ．没有任何漏气和摩擦时，热机的效率η＝W Q×100%＝100%E ．第二类永动机不可能制成能够作为热力学第二定律的一种表述【解析】机械能能够全数转化成内能，A 错误；从热库吸收的热量全数变成功也是可能的，只是会引发其他转变，B 正确；热机是一种把内能转化为机械能的装置，C 正确；热机工作进程中，必然要放出部份热量，热机用于做机械功的热量必然小于它从高温热库那里吸收的热量．即便没有任何漏气和摩擦时，热机的效率也不可能达到100%，D 错误；任何一类宏观自然进程进行方向的说明，都能够作为热力学第二定律的表述，故E 正确．【答案】 BCE10．下列说法中正确的是( )A ．依照热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传递到高温物体B ．能量耗散说明能量在转化进程中具有方向性C ．当分子间的距离增大时，分子间的引力增大、斥力减小D ．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平稳时，两系统温度相同E ．第二类永动机不可能制成，说明机械能能够全数转化为内能，内能却不能全数转化为机械能同时又不引发其他转变【解析】热量不能自发地从低温物体传到高温物体，选项A 错误；耗散掉的能量不能再从头搜集起来加以利用，说明能量的转化具有方向性，选项B 正确；当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力均要减小，选项C 错误；温度是描述热运动的物理量，是决定一个系统与另一个系统是不是达到热平稳状态的物理量，因此当一个系统与另一个系统达到热平稳时两系统温度相同，选项D 正确；由热力学第二定律可知，选项E 正确．【答案】 BDE11．如图533甲、乙、丙所示，质量、温度相同的水，别离处于固态、液态和气态三种状态下，它们的熵的大小有什么关系？什么缘故？甲乙丙图533【解析】S气>S液>S固．依照大量分子热运动对系统无序程度的阻碍，热力学第二定律又有一种表述：由大量分子组成的系统自发转变时，老是向着无序程度增加的方向进展，至少无序程度可不能减少．也确实是说，任何一个系统自发转变时，系统的熵要么增加，要么不变，但可不能减少．质量、温度相同的水，能够由固态自发地向液态、气态转化，由液态向气态转化，因此，气态时的熵最大，第二是液态，固态时的熵最小．【答案】S气>S液>S固缘故观点析12．热力学第二定律常见的表述有两种．第一种表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引发其他转变；第二种表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全数用来做功，而不引发其他转变．图534(a)是依照热力学第二定律的第一种表述画出的示用意：外界对制冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体．请你依照第二种表述完成示用意534(b)．图534依照图534你的明白得，热力学第二定律的实质是什么？【解析】第二种表述的意思是：热机吸收热量，对外做功，同时把热量传给低温物体．其表述示用意如图所示．其实质是：一切与热现象有关的宏观进程都具有方向性．【答案】图观点析一切与热现象有关的宏观进程都具有方向性。

高中物理第5章热力学定律第3节热力学第二定律第4节熵无序程度的量度教师用书鲁科版选修33

第3节热力学第二定律第4节熵——无序程度的量度学习目标知识脉络1.了解热传导及宏观过程的方向性．(重点)2．了解热力学第二定律的多种表述，并用热力学第二定律解释第二类永动机不可能制成的原因．(重点)3．了解熵的概念及熵增加原理，并能解释生活中的有关现象．(难点)自然过程的方向性热力学第二定律的表述[先填空]1．自然进程的方向性(1)可逆进程和不可逆进程①可逆进程一个系统由某一状态动身，通过某一进程抵达另一状态，若是存在另一进程，它能使系统和外界完全恢复，即系统回到原先的状态，同时排除原先进程对外界的一切阻碍，则原先的进程称为可逆进程．②不可逆进程若是用任何方式都不能使系统与外界完全恢复，则原先的进程称为不可逆进程．(2)热传导的方向性①热量能够自发地由高温物体传给低温物体，或由物体的高温部份传给低温部份．②热量不能自发地由低温物体传给高温物体．③热传递是不可逆进程，具有方向性．(3)功和热彼此转变的方向性①功转变成热这一热现象是不可逆的，具有方向性．②热转变成功这一热现象也是不可逆的，具有方向性．(4)结论凡是与热现象有关的宏观进程都具有方向性．2．热力学第二定律的表述(1)第一种表述(克劳修斯表述)不可能使热量从低温物体传向高温物体而不引发其他转变．(说明热传导的方向性)(2)第二种表述(开尔文表述)不可能从单一热源吸取热量，使之完全变成有效功而不引发其他转变．(说明机械能与内能转化的方向性) 热力学第二定律的这两种表述是等价的．热现象的宏观进程是不可逆的．(3)第二类永动机①概念从单一热源吸取热量并使之完全转化为功而不产生其他阻碍的机械．②第二类永动机不可能制成第二类永动机并非违抗热力学第必然律，但违抗了热力学第二定律．③热力学第二定律的又一表述第二类永动机是不可能制成的．[再判断]1．第一类永动机违抗了能量守恒定律．(√)2．机械能能够转变成内能，内能不可以转变成功．(×)3．在必然条件下，热量也能够从低温物体传给高温物体．(√)[后思考](1)有可能制成第二类永动机吗？【提示】第二类永动机不可能制成，尽管机械能能够全数转化为内能，但内能却不能全数转化为机械能而不引发其他转变；机械能和内能的转化进程具有方向性．(2)请举出日常生活中的一些不可逆进程．【提示】①破镜不能重圆．②水从高山流到河谷，不可能自己再返回高山．③一滴墨水滴入一杯清水中，墨水扩散均匀后，不可能再自动地凝聚成一滴墨水．[合作探讨]探讨1：一杯热水放在教室里，热水中的热量会自发地传递给空气．其中“自发地”的含义是什么？【提示】“自发地”是指没有受到任何外界阻碍或干扰．探讨2：空调和电冰箱工作时，热量从低温物体传递给高温物体．电冰箱和空调违背热力学第二定律吗？什么缘故？【提示】不违背；因为这不是自发的进程，那个进程必需有第三者的介入，即必需开动空调、电冰箱的紧缩机消耗电能．[核心点击]1．对两种表述的明白得(1)热力学第二定律的两种表述看上去似乎没有什么联系，但是事实上它们是等价的，即由其中一个，能够推导出另一个．(2)“不引发其他转变”是指使热量从低温物体传递到高温物体时外界不消耗任何功或从单一热源吸收热量全数用来做功而外界及系统都不发生任何转变．(3)克劳修斯表述是说热量不能自动地从低温物体转移到高温物体．若是外界消耗必然量的功，把热量从低温物体转移到高温物体是完全可能的，如电冰箱和空调机的制冷进程．(4)开尔文表述表明了在引发其他转变或产生其他阻碍的条件下，热量能够完全转化为功，如理想气体的等温自由膨胀，内能不变，吸收的热量全数转化为功，但却引发了体积的膨胀．2．热力学第二定律的普遍性热力学第二定律的每一种表述都揭露了大量分子参与的宏观进程的方向性，进而令人们熟悉到自然界中一切与热现象有关的宏观进程都具有方向性，都是不可逆的．图5313．热力学第二定律的推行对任何一类宏观自然进程进行方向的说明，都能够作为热力学第二定律的表述．例如，在图531中，盒子中间有一个挡板，左室为真空，右室有气体．撤去挡板后，右室的气体自发向左室扩散，而相反的进程不可能自发地进行．因此，热力学第二定律也能够表述为：气体向真空的自由膨胀是不可逆的．1．(2016·唐山检测)下列关于热力学第二定律的说法正确的是( )A．所有符合能量守恒定律的宏观进程都能真的发生B．一切与热现象有关的宏观自然进程都是不可逆的C．机械能能够全数转化为内能，而内能无法全数用来做功以转换成机械能而不引其他阻碍D．气体向真空的自由膨胀是可逆的E．热运动的宏观进程会有必然的方向性【解析】热运动的宏观进程会有必然的方向性，符合能量守恒定律的宏观进程并非能都真的发生，故A 错误，E正确；依照热力学第二定律，一切与热现象有关的宏观自然进程都是不可逆的，因此气体向真空的自由膨胀是不可逆的，故B正确，D错误；依照热力学第二定律，不可能从单一热源取热使之完全转换为有效的功而不产生其他阻碍，因此机械能能够全数转化为内能，而内能无法全数用来做功以转换成机械能，故C正确．【答案】BCE2．依照热力学第二定律，下列说法中正确的是( )A．电流的电能不可能全数转变成内能B．在火力发电中，燃气的内能不可能全数转变成电能C．在热机中，燃气的内能不可能全数转变成机械能D．在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体E．热量能够从低温物体传向高温物体，而不引发其他的阻碍【解析】电能能够全数转化为内能，如纯电阻电路，而燃气的内能不可能全数转化为电能和机械能，故A错误，B、C正确；依照热力学第二定律关于热传导的描述知，D正确，E错误．【答案】BCD3．下列说法中正确的是( )A．机械能全数转化为内能是不可能的B．机械能能够全数转化为内能C．第二类永动机不可能制造成功的缘故是因为能量既可不能消失，也可不能创生，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化为另一种形式D．依照热力学第二定律可知，热量可能从低温物体传到高温物体E．从单一热源吸收的热量全数变成功是可能的【解析】机械能能够全数转化为内能，故A错误，B正确；第二类永动机不可能制造成功是因为它违抗了热力学第二定律，故C错误；热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但如果是不是自发地，是能够进行的，故D正确；从单一热源吸收的热量全数用来做功而不引发其他转变，是不可能的，但如果是是从单一热源吸收的热量全数变成功的同时也引发了其他的转变，是可能的，故E正确．【答案】BDE明白得热力学第二定律的方式(1)明白得热力学第二定律的实质，即自然界中进行的所有涉及热现象的宏观进程都具有方向性．明白得的关键在于“自发”和“不引发其他转变”．(2)正确明白得哪些进程可不能达到100%的转化而不产生其他阻碍．熵[先填空]1．有序与无序(1)温度高低的区别在于分子的平均动能不同．热传导那个不逆进程使无序程度增加了．(2)热力学第二定律的微观本质：一切不可逆进程老是沿着大量分子热运动无序程度增大的方向进行．2．熵和熵增加原理(1)熵的概念用来量度系统无序程度的物理量叫做熵．(2)熵增加原理在孤立系统中，一切不可逆进程必然朝着熵增加的方向进行，孤立系统是指与外界既没有物质互换也没有能量互换的系统．3．无处不在的熵在熵增加的同时，一切不可逆进程老是使得能量慢慢丧失做功的本领，从可利用状态转化为不可利用状态，能量品质退化了，这种现象称为能量退降．[再判断]1．熵是系统内分子运动无序性的量度．(√)2．在自然进程中熵老是增加的．(√)3．熵值越大代表越有序．(×)[后思考]成语“覆水难收”指一盆水泼出后是不可能再回到盆中的，请结合熵的转变说明什么缘故水可不能自发地聚到盆中．【提示】由于盆的形状确信，水在盆中时，空间位置和所占据的空间的体积必然，显得“有序”“整齐”和“集中”，系统的熵低．当把水泼出后，它的形状再也不受盆的限制，各类可能的形状都有，占据的空间面积和所处的位置都有多种可能，显得“混乱”“分散”，较为“无序”，系统的熵高．水泼出的进程属于从有序向无序的转化进程，致使熵的增加，符合熵增加原理．反之，水聚到盆中的进程，属于从无序向有序的转化，即从高熵向低熵转化，不符合熵增加原理，因此水不能自发地聚到盆中．[合作探讨]探讨1：熵的大小与无序性的大小有什么关系？【提示】熵值越大其无序性越大．探讨2：在自然进程中，孤立系统的熵必然增大吗？【提示】在自然进程中，孤立系统的熵老是从熵小的状态向熵大的状态进展．[核心点击]1．对熵的明白得(1)熵是反映系统无序程度的物理量，系统越混乱，无序程度越大，那个系统的熵就越大．(2)在任何自然进程中，一个孤立系统的总熵可不能减小，若是进程可逆，则熵不变；若是进程不可逆，则熵增加．2．对熵增加原理的明白得(1)关于孤立的热力学系统而言，所发生的是由非平稳态向着平稳态的转变进程，因此，老是朝着熵增加的方向进行．或说，一个孤立系统的熵永久可不能减小．这确实是熵增加原理．(2)从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律，一个孤立系统老是从熵小的状态向熵大的状态进展，熵值越大代表着越无序，因此自发的宏观进程老是向无序程度更大的方向进展．4．在下列叙述中，正确的是( )A．熵是物体内分子运动无序程度的量度B．对孤立系统而言，一个自发的进程中熵老是向减少的方向进行C．热力学第二定律的微观实质是：熵老是增加的D．熵值越大，表明系统内分子运动越无序E．能量耗散说明能量在不断减小【解析】熵是物体内分子运动无序程度的量度，系统内分子运动越无序，熵值越大，故A、D正确；对孤立系统而言，一个自发的进程中熵老是向增加的方向进行，故B错误；依照热力学第二定律，扩散、热传递等现象与温度有关，凡是与热现象有关的宏观进程，都具有方向性，其实质表明熵老是增加的，故C正确；能量耗散是指能量的可利用率愈来愈低，但能量仍然是守恒的，故E错误．【答案】ACD5．关于孤立体系中发生的实际进程，下列说法中正确的是( )A．系统的总熵只能增大，不可能减小B．系统的总熵可能增大，可能不变，还可能减小C．系统慢慢从比较有序的状态向无序的状态进展D．系统慢慢从比较无序的状态向加倍有序的状态进展E．在自然的可逆进程中，孤立系统的总熵不变【解析】依照熵增加原理，一个孤立系统发生的实际进程，总熵只能增大，A正确，B错误；关于可逆的自然进程，总熵不变，E对；再依照熵的物理意义，它量度系统的无序程度，熵越大，无序程度越大，故C正确，D错误．【答案】ACE熵的五点注意(1)熵的微观意义：熵是系统内分子热运动无序性的量度．(2)熵是表示一个体系自由度的物理量．熵越大，表示在那个体系下的自由度越大，可能达到的状态越多．(3)熵不是守恒的量，在孤立体系中通过一个不可逆进程，熵老是增加的．(4)熵的本质：熵是体系微观混乱度的量度，混乱度越大，熵值也越大．(5)一个孤立系统的自然可逆进程中，总熵不变．学业分层测评(十二)(建议历时：45分钟)[学业达标]1．下列关于熵的有关说法正确的是( )A．熵是系统内分子运动无序性的量度B．在自然进程中熵老是增加的C．热力学第二定律也叫做熵减小原理D．熵值越大表示系统越无序E．熵值越小表示系统越无序【解析】依照熵的概念知A正确；从熵的意义上说，系统自发转变时老是向着熵增加的方向进展，B正确；热力学第二定律也叫熵增加原理，C错；熵越大，系统越混乱，无序程度越大，D正确，E错误．【答案】ABD2．下列说法正确的是( )A．热量能自发地从高温物体传给低温物体B．热量不能从低温物体传到高温物体C．热传导是有方向性的D．气体向真空中膨胀的进程是有方向性的E．气体向真空中膨胀的进程是可逆的【解析】若是是自发的进程，热量只能从高温物体传到低温物体，但这并非是说热量不能从低温物体传到高温物体，只是不能自发地进行，在外界条件的帮忙下，热量也能从低温物体传到高温物体，选项A、C对，B 错；气体向真空中膨胀的进程是不可逆的，具有方向性，选项D对，E错．【答案】ACD3．以下说法正确的是( )A．热传导进程是有方向性的，因此两个温度不同的物体接触时，热量必然是从高温物体传给低温物体的B．热传导进程是不可逆的C．两个不同的物体接触时热量会自发地从内能多的物体传向内能少的物体D．电冰箱制冷是因为电冰箱自发地将内部热量传给外界E．热量从低温物体传给高温物体必需借助外界的帮忙【解析】热量能够自发地由高温物体传递给低温物体，热量从低温物体传递给高温物体要引发其他转变，A、B、E选项正确．【答案】ABE4．下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是( )【导学号：】A．第一类永动机不可能制成，是因为违抗了能量守恒定律B．能量耗散进程中能量是守恒的C．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违抗了热力学第二定律D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观进程具有方向性E．物体从单一热源吸收的热量可全数用于做功【解析】第一类永动机是指不消耗能量却能够不断对外做功的机械，违抗了能量守恒定律，A正确；电冰箱在电机做功的情形下，不断把冰箱内的热量传到外界，没有违抗热力学第二定律，C错误；物体从单一热源吸收的热量不可全数用于做功，因为机械能和内能的转化进程具有方向性，尽管机械能能够全数转化成内能，但内能却不能全数转化成机械能，同时不引发其他转变，E错误．【答案】ABD5．下列说法中正确的是( )A．一切涉及热现象的宏观进程都具有方向性B．一切不违抗能量守恒定律的物理进程都是能够实现的C．由热力学第二定律能够判定物理进程可否自发进行D．一切物理进程都不可能自发地进行E．有的物理进程能够自发地进行【解析】由热力学第二定律的物理意义知，A、C、E正确，D错误；不违抗能量守恒定律的物理进程，若是违抗热力学第二定律，也是无法实现的，故B错误．【答案】ACE6．下列宏观进程能用热力学第二定律说明的是( )A．大米和小米混合后小米能自发地填充到大米间隙中而通过一段时刻大米、小米可不能自动分开B．将一滴红墨水滴入一杯清水中，会均匀扩散到整杯水中，通过一段时刻，墨水和清水可不能自动分开C．冬季的夜晚，放在室外的物体随气温的降低，可不能由内能自发地转化为机械能而动起来D．随着节能减排方法的不断完善，最终也可不能使汽车热机的效率达到100%E．杯子摔碎而不能恢复【解析】热力学第二定律反映的是与热现象有关的宏观进程的方向性的规律，A、E不属于热现象，故A、E错；由热力学第二定律可知B、C、D正确．【答案】BCD7．(2016·万州区高二检测)用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如图532所示，电流计指针会发生偏转，这确实是温差发电现象．这一实验是不是违背热力学第二定律？热水和冷水的温度是不是会发生转变？简述这一进程中能的转化情形.【导学号：】图532【解析】温差发电现象中产生了电能是因为热水的内能减少，一部份转化为电能，一部份传递给冷水，不违背热力学第二定律．【答案】不违背．热水温度降低，冷水温度升高．将热水的部份内能转化为电能，另一部份释放到低温热源冷水中．8．炎炎夏日，两位同窗在充满凉意的空调室内，就空调机的工作进程是不是遵循热力学第二定律的问题发生了争辩．一名同窗说：空调机工作时，不断地把热量从室内传到室外，即从低温物体传到高温物体，可见它并非遵循热力学第二定律．另一名同窗说：热力学第二定律是热力学系统的普遍规律，空调机的工作进程不可能违背它．两人各执一词，都无法使对方信服．请你对他们的论点作出评论．【答案】紧缩机是空调机的“心脏”，它消耗电能对来自蒸发器的制冷剂蒸汽做功，使它变成高温高压的蒸汽．然后这些高温高压的蒸汽来到冷凝器，向低温的环境放热，同时自身被冷却而凝成低温高压的液体．这些低温高压的液体制冷剂由过滤器滤掉水分和杂质，进入毛细管，经节流阀膨胀，变成低温低压的液体，随后进入空调机的蒸发器．在蒸发器内，这些低温低压的液态制冷剂在低压条件下迅速汽化，从外界(空调机内)吸收热量，使空调机的温度降低．如此就完成了一个制冷循环．由此可见乙同窗的论点正确．[能力提升]9．下列说法正确的是( )A．机械能全数变成内能是不可能的B．从热库吸收的热量全数变成功是可能的C．热机是一种把内能转化为机械能的装置D ．没有任何漏气和摩擦时，热机的效率η＝W Q×100%＝100%E ．第二类永动机不可能制成能够作为热力学第二定律的一种表述【解析】机械能能够全数转化成内能，A 错误；从热库吸收的热量全数变成功也是可能的，只是会引发其他转变，B 正确；热机是一种把内能转化为机械能的装置，C 正确；热机工作进程中，必然要放出部份热量，热机用于做机械功的热量必然小于它从高温热库那里吸收的热量．即便没有任何漏气和摩擦时，热机的效率也不可能达到100%，D 错误；任何一类宏观自然进程进行方向的说明，都能够作为热力学第二定律的表述，故E 正确．【答案】 BCE10．下列说法中正确的是( )A ．依照热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传递到高温物体B ．能量耗散说明能量在转化进程中具有方向性C ．当分子间的距离增大时，分子间的引力增大、斥力减小D ．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平稳时，两系统温度相同E ．第二类永动机不可能制成，说明机械能能够全数转化为内能，内能却不能全数转化为机械能同时又不引发其他转变【解析】热量不能自发地从低温物体传到高温物体，选项A 错误；耗散掉的能量不能再从头搜集起来加以利用，说明能量的转化具有方向性，选项B 正确；当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力均要减小，选项C 错误；温度是描述热运动的物理量，是决定一个系统与另一个系统是不是达到热平稳状态的物理量，因此当一个系统与另一个系统达到热平稳时两系统温度相同，选项D 正确；由热力学第二定律可知，选项E 正确．【答案】 BDE11．如图533甲、乙、丙所示，质量、温度相同的水，别离处于固态、液态和气态三种状态下，它们的熵的大小有什么关系？什么缘故？甲乙丙图533【解析】 S 气>S 液>S 固．依照大量分子热运动对系统无序程度的阻碍，热力学第二定律又有一种表述：由大量分子组成的系统自发转变时，老是向着无序程度增加的方向进展，至少无序程度可不能减少．也确实是说，任何一个系统自发转变时，系统的熵要么增加，要么不变，但可不能减少．质量、温度相同的水，能够由固态自发地向液态、气态转化，由液态向气态转化，因此，气态时的熵最大，第二是液态，固态时的熵最小．【答案】 S 气>S 液>S 固缘故观点析12．热力学第二定律常见的表述有两种．第一种表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引发其他转变；第二种表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全数用来做功，而不引发其他转变．图534(a)是依照热力学第二定律的第一种表述画出的示用意：外界对制冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体．请你依照第二种表述完成示用意534(b)．图534依照图534你的明白得，热力学第二定律的实质是什么？【解析】第二种表述的意思是：热机吸收热量，对外做功，同时把热量传给低温物体．其表述示用意如图所示．其实质是：一切与热现象有关的宏观进程都具有方向性．【答案】图观点析一切与热现象有关的宏观进程都具有方向性。

高中物理第五章热力学定律第4节熵—无序程度的量度玻尔兹曼公式素材鲁科版选修33

玻尔兹曼公式
1854年德国科学家克劳修斯首先引进了熵的概念，这是表示封闭体系杂乱程度的一个量。

熵是希腊语“变化”的意思。

这个量在可逆过程不会变化，在不可逆过程会变大。

正像懒人的房间，若没有人替他收拾打扫，房间只会杂乱下去，决不会自然变得整齐。

生物也离不开“熵增大法则”，生物需要从体外吸收负熵来抵消熵的增大。

1877年，玻尔兹曼用下面的关系式来表示系统无序性的大小：S∝lnΩ。

1900年，普朗克引进了比例系数k，将上式写为S=klnΩ。

该公式后来刻在玻尔兹曼的墓碑上，这就是第九个表彰的公式——玻尔兹曼公式。

k为玻尔兹曼常量，S是宏观系统熵值，是分子运动或排列混乱程度的衡量尺度。

Ω是可能的微观态数。

Ω越大，系统就越混乱无序。

由此看出熵的微观意义：熵是系统内分子热运动无序性的一种量度。

用牛顿力学来解释物体内每一个分子的运动实际上是不可能的，玻尔兹曼运用统计的观念，只考察分子运动排列的概率，来对应到相关物理量的研究，对近代物理发展非常重要。

由于观点新颖，一开始不为许多著名学者接受，玻尔兹曼为之付出了巨大代价，成为他个人悲剧（自杀）的重要原因。

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第四节熵——无序程度的量度
一、选择题（本题包括6小题，每小题给出的
四个选项中，有的只有一个选项正确，有的
有多个选项正确，全部选对的得6分，选对
但不全的得3分，有选错或不选的得0分，
共36分）
1.下列说法中正确的是( )
A.机械能和内能之间的转化是可逆的
B.气体向真空的自由膨胀是可逆的
C.如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较有序的
D.如果一个
“宏观态”对应的“微观态”
比较多，就说明这个“宏观态”是比较无序的
2.下面关于熵的说法中错误的是
( )
A.熵是系统内分子运动无序性的量度
B.在自然过程中一个孤立系统的熵总是增加或不变的
C.热力学第二定律也叫做熵减小原理
D.熵值越大代表着越无序
3.孤立系统自发变化，其总熵的变化是( )
A.不变
B.可能增大或减小
C.总是增大或不变
D.总是减小
4.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
5.下列说法中正确的是( )
A.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
B.一切自然过程总是沿着分子热运动的有序性增大的方向进行
C.在任何自然过程中，一个孤立系统的
总熵一定不会增大
D.在任何自然过程中，一个孤立系统的
总熵可能减小
图1
6.用隔板将一绝热容器隔成和两部
分，中盛有一定质量的理想气体，为真空
(如图1甲)，现在把隔板抽去，中的气体
自动充满整个容器(如图乙所示)，这个过程
称为气体的自由膨胀，下列说法正确的是
( )
A.自由膨胀过程中，气体分子只做定向
运动
B.自由膨胀前后，气体的压强不变
C.自由膨胀前后，气体的温度不变
D.容器中的气体在足够长的时间内，能
全部自动回到部分
二、填空题（本题共2小题，共12分.请将正确的
答案填到横线上）
7.(6分)从微观角度而言，熵具有统计
意义，它是系统内的一种量度.熵值较小的
状态对应于的状态；熵值较大的
状态对应于
的状态(填“有序度较大”或“无序度较大”).
8.(6分)热力学第二定律的微观本质是:
一个孤立系统总是从的状态向
的状态发展，即自发的宏观过程总是向
的方向进行.
三、计算题（本题共4小题，共52分.解答时应
写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
9.(12分)热力学第二定律的开尔文表述指出:内能与机械能的转化具有方向性.请结合熵的变化加以解释.
10.(12分)如图2，质量、温度相同的水，分别处于固态、液态和气态三种状态下，它们的熵的大小有什么关系?为什么
?
图2
11.(14分)“愿破镜之重圆，冀也无端.”指的是镜子破了之后不可能再恢复到原来破前的样子，从熵的角度解释镜子破了之后为什么不能自发地重圆.
12.(14分)两个温度不同的物体接触时，热量会自发地从高温物体传向低温物体，直到两者温度相等；一个温度处处相等的物体，不可能自发地变得一部分温度高一部分温度低.怎样从分子热运动的角度解释热传递的这种方向性?
第四节熵——无序程度的量度
得分：一、选择题
二、填空题
7.
8.
二、计算题
9.
10.
11.
12.
第四节熵——无序程度的量度参考答案
一、选择题
1.D 解析:热现象的宏观过程都是不可逆的，故A、B错；微观态越多越无序，故选D.
2.C 解析: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，这就是热力学第二定律
的微观意义.系统的热力学过程就是大量分子向无序程度大的状态变化的过程.自然过程的方向性可以表述为:在任何自然过程中，一个孤立系统的熵值不会减小，因此热力学第二定律又称为熵增加原理.因此A、B、D说法正确，C说法错误，选C.
3.C
4.CD 解析:分子热运动是大量分子的无规则运动，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正确.
5.A 解析:根据熵增加原理，不可逆过程总是朝着熵增大的方向进行，故选A.
6.C 解析:气体向真空自由膨胀时，一方面整体定向运动，同时气体分子还做无规则热运动，但
气体不对外做功而且绝热，因此内能不变，温度不变，A错误，C正确；由于等温膨胀，压强减小，B 错误；根据熵增加原理知，气体不可能全部回到部分，D错误.
二、填空题
7.有序度较大无序度较大
8.熵小熵大无序度更大
三、计算题
9.机械运动是宏观情况下物体在空间位置上的变化，物体运动状态的变化完全遵循牛顿运动定律
所反映的因果关系，这是一种有序的运动.热运动是大量分子的无规则运动，系统的一个宏观状态包含着大量的微观状态，这是一种无序的运动.机械运动向热运动的转化，属于从有序向无序的转化，会导致熵的增加，符合热力学的规律，因此机械能可以全部转化为内能.反之，热运动向机械运动的转化，属于从无序向有序的转化，即从高熵向低熵转化，不符合熵增加原理，因此内能向机械能的转化不能全部实现.
10.气态时熵最大，其次是液态，固态的熵最小.
解释:根据大量分子运动对系统无序程度的影响，热力学第二定律又有一种表述:由大量分子组成的系统自发变化时，总是向着无序程度增加的方向发展，至少无序程度不会减少，这也就是说，任何一个系统自发变化时，系统的熵要么增加，要么不变，但不会减少.质量相同，温度相同的水，可以由固态自发地向液态、气态转化，所以，气态时的熵最大，其次是液态，固态时的熵最小.
方法点拨:熵是系统内分子运动的无序性程度的标志，固态的冰可以自发地向液态、气态转化说明气态无序度最大，固态的无序度最小.
11.因为一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值较大代表较为无序.自发的宏
观过程总是向无序度更大的方向发展.完好的镜子所处的宏观态对应的微观态较多，熵大，镜子破裂的过程中熵必增加，所以此过程必不可逆.
12.两个物体温度不同，分子热运动的平均动能不同，一个物体分子平均动能大，另一个物体分子
平均动能小.总体上看，分子热运动的分布较为有序，能量适当集中.而热量由高温物体传到低温物体的过程中，能量变得分散，分子热运动的分布较为无序，所以热量是由高温物体传向低温物体的，热传递具有方向性.。