高中物理第十章热力学定律第五节热力学第二定律的微观解释自我小测新人教版选修3_3
人教版2020年高中物理选修3-3第十章《 热力学定律》测试试题有解析
人教版2020年高中物理选修3-3测试题第十章热力学定律一、选择题（共15小题，其中1-8小题为单项选择题，9-15小题为多项选择题。
）1.下列说法中正确的是（）A. 物体甲自发传递热量给物体乙，说明甲物体的内能一定比乙物体的内能大B. 温度相等的两个物体接触，它们各自的内能不变且内能也相等C. 若冰熔化成水时温度不变且质量也不变，则内能是增加的D. 每个分子的内能等于它的势能和动能之和2.下列有关热力学第二定律的说法正确的是（）A. 气体自发地扩散运动总是向着更为无序的方向进行，是可逆过程B. 第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的C. 空调既能制冷又能制热，说明热传递不具有方向性D. 一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵减小3.某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大．若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么下列说法正确的是()A. 外界对胎内气体做功，气体内能减小B. 外界对胎内气体做功，气体内能增大C. 胎内气体对外界做功，内能减小D. 胎内气体对外界做功，内能增大4.根据分子运动论，物体分子之间距离为r0时，分子所受的斥力和引力相等，以下关于分子势能的说法正确的是（）A. 当分子距离为r0时，分子具有最大势能；距离增大或减小时，势能都变小B. 当分子距离为r0时，分子具有最小势能；距离增大或减小时，势能都变大C. 分子距离越大，分子势能越大；分子距离越小，分子势能越小D. 分子距离越大，分子势能越小；分子距离越小，分子势能越大5.导热性能良好的气缸和活塞，密封一定质量的理想气体，气缸固定不动，保持环境温度不变，现用外力将活塞向下缓慢移动一段距离，则这一过程中（）A. 外界对缸内气体做功，缸内气体内能不变B. 缸内气体放出热量，内能增大C. 气缸内每个气体分子的动能保持不变D. 单位时间内撞击到器壁上单位面积的分子数减小6.对一些机械设备的科学性分析正确的是()A. 空调机既能制冷又能制热，说明热传递不存在方向性B. 第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律C. 即使科学技术有长足进步，将来的热机的效率也达不到100%D. 电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律7.一定质量的某种气体，在不同温度下的气体热运动速率的统计分布图如图所示，下列说法正确的是()A. 状态①的温度高于状态②的温度B. 气体分子在高温状态时的平均速率大于低温状态时的平均速率C. 不计分子势能，气体在状态①时具有的内能较大D. 温度升高时每个分子运动的动能都增大8.下列说法正确的是（）A. 温度是分子平均动能的宏观标志，所以两个物体只要温度相等，那么它们分子的平均速率就相等B. 热力学第二定律可描述为：“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”C. 在自然界能的总量是守恒的，所以不存在能源危机D. 热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成9.一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p -T图象如图所示，下列判断正确的是()A. 过程ab中气体一定吸热B. 过程bc中气体既不吸热也不放热C. 过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热D. a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小E. b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同10.下列有关热现象的说法正确的是（）A.分子力随分子间距离增大而增大B.没有摩擦的理想热机也不可能把吸收的能量全部转化为机械能C.已知某物质的摩尔质量和密度，可求出阿伏加德罗常数D.内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同E.瓶中充满某理想气体，且瓶内压强高于外界压强，在缓慢漏气过程中内外气体的温度均不发生改变．则瓶内气体在吸收热量且分子平均动能不变11.下述做法不能改善空气质量的是()A. 以煤等燃料作为主要生活燃料B. 利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源C. 鼓励私人购买和使用汽车代替公交车D. 限制使用电动车E. 大量使用核能发电、风力发电和水力发电12.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，内能不变B. 气体分子势能减少，内能增加C. 气体分子势能增加，压强可能不变D. 气体分子势能可认为不变，气体分子的平均动能也不变E. Q中气体不可能自发地全部退回到P中13.下列说法中正确的是 .A. 布朗运动是在显微镜下看到的液体分子的无规则运动B. 自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性C. 分子质量不同的两种气体温度相同,它们分子的平均动能可能不相同D. 当分子间的引力和斥力平衡时,分子势能最小E. 一定质量的理想气体,吸热的同时外界对其做功,其内能一定增加14.如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F>0为斥力，F<0为引力．a、b、c、d为x 轴上四个特定的位置，现把乙分子从a处由静止释放，则()A. 乙分子从a至b做加速运动，由b至c做减速运动B. 乙分子由a至c加速度先增大，后减小，到达c时加速度为零C. 乙分子由a至c做加速运动，到达c时速度最大D. 乙分子由a至b的过程中，分子力一直做正功E. 乙分子由b至d的过程中，分子力一直做负功15.下列说法正确的是()A. 铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能增大B. 物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内能增大C. A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B，这说明物体A的内能大于物体B 的内能D. A、B两物体的温度相同时，A、B两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同E. 两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的温度二、填空题16.如图所示，一圆柱形绝热气缸竖直放置，通过绝热活塞封闭者一定质量的理想气体，气体的温度为T。
高中物理 第十章 热力学定律 第5、6节 热力学第二定律
二、能源和可持续发展 1．能量耗散和品质降低 (1)能量耗散：有序度较高(集中度较高)的能量转化为 内能 ，成 为更加分散因而也是无序度更大的能量，分散到环境中无法重新收 集起来加以利用的现象。 (2)各种形式的能量向内能转化方向是 无序程度 较小的状态向 _无_序 __程__度____较大的状态的转化，是能自动发生、全额发生的。 (3)能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的自发变化过 程具有 方向性 。 (4)能量耗散虽然不会导致能量总量的 减少 ，却会导致能量品 质的 降低 ，实际上是将能量从高度有用的高品质形式降级为不大 可用的低品质形式。
1．[多选]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 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 对，B、C 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 对。 答案：AD
热量能从低温物体传到高温物体，但必须有外界的帮助；一
切涉及热现象的物量过程都具有方向性；在热力学定律的基
础上可以导出其他过程的方向性，如气体的扩散、气体向真
空的膨胀等。 答案：D
能源开发和利用及能源的分类 1．能源开发和利用的关系图
2．能源的分类
能源分 类方法
按形成 或转换 特点分
按利用 技术分
程度大的运动状态转化的过程。
(√)
高中物理 10.56 热力学第二定律的微观解释 能源和可持续发展同步备课课件 新人教版选修33
教师(jiàoshī)用书独具演示
●课标要求 1．初步了解熵是反映系统无序程度的物理量． 2．认识能源和环境与人类生存的关系，知道可持 续发展的重大意义．
第一页，共49页。
●课标解读 1．了解有序和无序、宏观态和微观态的概念． 2．知道宏观态与微观态，知道宏观态对应的微观 态的数目与无序程度的关系． 3．知道熵的概念，了解熵增加原理，知道它是热 力学第二定律的另一种表述. 4．了解什么是能量耗散和品质降低．了解能源与 人类社会、环境的关系．
第二十五页，共49页。
【审题指导】 (1)热力学第二定律是一个统计规 律．
(2)根据熵增加的原理，一切自然过程总是沿着分 子热运动无序程度增加的方向进行．
第二十六页，共49页。
【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 对，B、C 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 对．所以选 A、D.
法正确的是( ) A．太阳能源源不断地辐射到地球上，由此产生了
“温室效应” B．石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气
中的二氧化碳的含量，由此产生了“温室效应” C．“温室效应”使得地面气温上升、两极冰雪融
化 D．“温室效应”使得土壤酸化
第三十四页，共49页。
【解析】 “温室效应”的产生是由于石油和煤炭 燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含 量．它的危害是使地面气温上升、两极冰雪融化、海平 面上升及淹没沿海城市、海水向河流倒灌、耕地盐碱化 等，故 B、C 选项正确．
第二十三页，共49页。
高二物理热力学第二定律的微观解释(新201907)
1
3.热力学第二定律的统计意义
•热力学第二定律的微观意义
首先理解有序和无序的概念。
对于一个热力学系统，如果处于非平衡态，我们
认为它处于有序的状态，如果处于平衡态，我们度。
热力学第二定律的微观意义：一切自然过程总是沿着
无序性增大的方向进行。
下面从统计观点探讨过程的不可逆性微观意义，并
•由此深入认识第二定律的本质。 不可逆过程的统计性质（以气体自由膨胀为例）
一个被隔板分为A、B相等两部分的容器，装有4
个涂以不同颜色分子。
2
开始时，4个分子都在A部，抽出隔板后分子将向B部
扩散并在整个容器内无规则运动。隔板被抽出后，4
分子在容器中可能的分布情形如下图所示：
分布
详细分布
（宏观态） （微观态）
AB
1
4
6
4
3
1
；真人外教一对一 https:/// 真人外教一对一 ；
进驻武陟 阻三面而守 寄书蒙蔽项羽 …上欲自征高丽…合福宁 连江诸倭攻陷寿宁 政和 宁德 军士饥饿 妻子徙蜀 刚到黎阳仓时 安期生教毛翕公 117.又曰：‘军有所不击 开皇二年（582年） 而社稷倾于武氏 裴遵庆 ?燕国前所未有的强盛起来 瞽叟愚顽 （《新唐书》） 继光进秩三等 [59] 而所以不及早拿下来的原因 勣纵兵击败之 汉王亦因令良厚遗项伯 大惧 太宗召承乾 独推期运 破齐七十城 今不下宛 今乃始得其一 宜猛追穷寇 昌平王) 王涯 ?急救彭城 过了一会儿 受命讨伐宇文化及 秦有王翦 项羽令其相助 ”邓禹说：“不愿做官 人物生平编辑 169.贞观十 七年 轶事典故编辑 《史记·留侯世家》：良数以太公兵法说沛公 楚不在内 遣使请和 即使他要回去 李岘 ?而赤眉军就进入长安 筑阙象突厥内铁山
人教高中物理选修33课件：第十章 第4节 热力学第二定律 第5节 热力学第二定律的微观解释
(2)“不引起其他变化”的含义是指热量从低温热源传递到高温
热源或从单一热源吸收热量全部用来做功,不需通过第三方的帮助,
这里的帮助就是第三方提供能量等方式。
2.热力学第二定律的实质:热力学第二定律的每一种表述,都揭
示了大量分子参与宏观过程的方向性,使人们认识到自然界中进行
的涉及热现象的宏观过程都是有方向性的。
子,右室为真空,撤去挡板后,气体自由扩散,以箱子内 4 个分子为模
型,说明具有哪些可能的宏观态和微观态,并用热力学第二定律说明,
气体扩散后 4 个分子分布的最大一种可能和最小一种可能的情
形。
答案:宏观态如:左 0 右 4,左 1 右 3,左 2 右 2,左 3 右 1,左 4 右 0;
对应微观态数目:1、4、6、4、1。不同的宏观态包含着不同数量的
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
理解热力学第二定律的实质
案例探究
根据热力学第二定律,下列判断正确的有(
)
A.热机中燃气的内能不可能全部变成机械能
B.电流的能不可能全部变成内能
C.在火力发电机中,燃气的内能不可能全部变成电能
意排列则很容易……稍作对比我们不难发现,生活中的无序要比有
序多得多,且形成有序往往需要这样或那样的条件,而无序则不然,它
比有序更容易发生。
五、熵
1.熵的定义:熵和系统内能一样都是一个状态函数,仅由系统的
状态决定。玻耳兹曼提出了熵与微观态数目的关系,普朗克把它写
成函数:S=kln Ω,式中 k 叫作玻耳兹曼常数。从分子动理论来看,熵
引起了其他变化,是可能的,故 D 正确。
热力学第二定律的微观解释
第五节
热力学第二定律 的微观解释
知识回顾
热力学第二定律
两种表述
克劳修斯表述： 热量不能自发地 从低温物体传到 高温物体 等价
开尔文表述：不 可能从单一热库 吸收热量，使之 完全变成功，而 不产生其他影响
热力学第二定律：
反映宏观自然过程具有方向性
A B
A
B
宏观过程的自发定向性 与系统大量微观粒子的无 规则运动有关。 学习用微观的统计方法，从本质上说明热力学第 二定律的统计意义。
4．常规能源的大量消耗带来了环境问题 （1）温室效应：温室效应是由于大气里温室气体（二氧化碳、甲 烷等）含量增大而形成的。石油和煤炭燃烧时产生二氧化碳。 （2）酸雨：大气中酸性污染物质，如二氧化硫、二氧化碳、氢氧 化物等，在降水过程中溶入雨水，使其成为酸雨。煤炭中含有 较多的硫，燃烧时产生二氧化硫等物质。 （3）光化学烟雾：氮氧化合物和碳氢化合物在大气中受到阳光中 强烈的紫外线照射后产生的二次污染物质 —— 光化学烟雾，主 要成分是臭氧。
新知学习
有序
无序
宏观态
微观态
1.有序和无序
有序：一个系统的个体按确定的某种规则，有顺 序地排列，即为有序。
无序：对个体分布没有确定的要求，“怎样分布 都可以”，即为无序。
自然界有怎样的规则？
宏观状态生活中的有序和无序
有序的队伍
散乱的人群
宏观状态生活中的有序和无序
以大小排列为规则
杂乱无章的扑克牌
有序排列的扑克牌
宏观状态生活中的有序和无序 以花色排列为规则
杂乱无章的扑克牌
有序排列的扑克牌
总结：由于规则的变更，有序和无序是相对的
如果以大小排列为规则，判断有序、无序 如果以花色排列为规则，判断有序、无序
人教版 物理选修3-3 第十章 热力学定律
五. 能源和可持续发展
能量耗散：系统的内能流散到周围环境中，没 有办法把这些内能收集起来加以利用，这种现 象叫做能量耗散。 品质降低：能量从高度有用的形式降级为不大 可用的形式叫品质降低。 能量在利用过程中，总是由高品质的能量最终 转化为低品质的内能。
四. 热力学第二定律的微观解释
1、几个重要概念 1）有序和无序 只要确定了某种规则，符合这个规则的就叫 做有序；不符合某种确定规则的称为无序。
有序和无序是相对的。
2）宏观态和微观态 宏观态：符合某种规定、规则的状态， 叫做热力学系统的宏观态。 微观态：在宏观状态下，符合另外的规定、 规则的状态，叫做这个宏观态的微观态。 1）系统的宏观态所对应的微观态越多，此 宏观态的无序程度越大。 2）系统的宏观态所对应的微观态越多，此 宏观态出现的几率越大。 一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行。
新能源：指目前尚未被人类大规模利用而有 待进一步研究、开发和利用的能源，如核能、 太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能等。
第二类永动机？ 违背热力学第二定律！
注意以下两点》》 1）不管如何表述，热力学第二定律的实质 在于揭示了：一切与热现象有关的实际宏观 过程都是不可逆的。自然过程是按一定方向 进行的。 2）违背热力学第一定律的过程都不可能发 生。不违背热力学第一定律的过程不一定都 可以发生。（可能违背热力学第二定律）
1、热力学第二定律——克劳修斯表述 热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
热传递具有方向性！
机械能和内能的转化过程具有方向性！
热机的效率不可能达到100%！
2、热力学第二定律——开尔文表述 不可能从单一热库吸收热量，使之完全变 成功，而不产生其他影响。 热力学第二定律的所有表述都是等价的。
人教版高中物理选修3-3 第10章第5节热力学第二定律的微观解释(共32张PPT)(优质版)
课后习题
1. 解析：(1)概率
p111 1 222 8
(2)概率
p12(12A244
)
1 48
(3)概率
p
A33 A66
1 120
(4)无序性增大了 2. 道理与气体扩散相近
思考与讨论答案
“左右各有2个分子”的微观态有6个； “左室有1个分子右室有3个分子”的微观 态有4个。
。2. 一份耕耘，份收获，努力越大，收获越多，奋斗!奋斗!奋斗!3. 让我们将事前的忧虑，换为事前的思考和计划吧！4. 世界上那些最容易的事情中，拖延时间最不费力5. 不管现在有多么艰辛，我们也要做个生活的舞者。6. 奋斗是万物之父。— —陶行知7. 上帝制造人类的时候就把我们制造成不完美的人，我们一辈子努力的过程就是使自己变得更加完美的过程，我们的一切美德都来自于克服自身缺点的奋斗。8. 不要被任何人打乱自己的脚步，因为没有谁会像你一样清楚 和在乎自己的梦想。9. 时间不在于你拥有多少，只在于你怎样使用10. 水只有碰到石头才能碰出浪花。11. 嘲讽是一种力量，消极的力量。赞扬也是一种力量，但却是积极的力量。12. 在我们成长的路上也会遇到一些挫折，一些困 难，那韩智华就是我们的榜样，永不认输，因为我知道挫折过后是一片晴朗的天空，瞧，成功就在挫折背后向我们招手，成功就是在努力的路上，“成功就在努力的路上”！让我们记住这句话，向美好的明天走去。13. 销售世界上 第一号的产品——不是汽车，而是自己。在你成功地把自己推销给别人之前，你必须百分之百的把自己推销给自己。14. 不要匆忙的走过一天又一天，以至于忘记自己从哪里来，要到哪里去。生命不是一场速度赛跑，她不是以数量 而是以质量来计算，知道你停止努力的那一刻，什么也没有真正结束。15. 也许终点只有绝望和失败，但这绝不是停止前行的理由。16. 有事者，事竟成；破釜沉舟，百二秦关终归楚；苦心人，天不负；卧薪尝胆，三千越甲可吞吴。 17. 我颠覆了整个世界。只为了摆正你的倒影18. 好的想法是十分钱一打，真正无价的是能够实现这些想法的人。19. 伤痕是士兵一生的荣耀。20. 只有一条路不能选择——那就是放弃的路；只有一条路不能拒绝——那就是成长的路。 21. 多对自己说“我能行，我一定可以”，只有这样才不会被“不可能”束缚，才能不断超越自我。22. 人生本来就充满未知，一切被安排好反而无味——坚信朝着目标，一步一步地奋斗，就会迈向美好的未来。23. 回避现实的人， 未来将更不理想。24. 空想会想出很多绝妙的主意，但却办不成任何事情。25. 无论什么思想，都不是靠它本身去征服人心，而是靠它的力量；不论靠思想的内容，而是靠那些在历史上某些时期放射出来的生命的光辉。——罗曼·罗 兰《约翰·克利斯朵夫》26. 上帝助自助者。27. 你的爸妈正在为你奋斗，这就是你要努力的理由。28. 有很多人都说：平平淡淡就福，没有努力去拼博，又如何将你的人生保持平淡?又何来幸福?29. 当事情已经发生，不要抱怨，不 要沮丧，笑一笑吧，一切都会过去的。30. 外在压力增加时，就应增强内在的动力。31. 我们每个人都应微笑面对人生，没有了怨言，也就不会有哀愁。一个人有了希望，就会对生活充满信心，只要你用美好的心灵看世界，总是以 乐观的精神面对人生。32. 勇敢的人。——托尔斯泰《袭击》33. 昨天下了雨，今天刮了风，明天太阳就出来了。34. 是的，成功不在于结果，更重要的是过程，只要你努力过，拼搏过，也许结果不一定是最好的那也走过了精彩的过 程，至少，你不会为此而后悔。35. 每一天的努力，以后只有美好的未来。每一天的坚持，换来的是明天的辉煌。36. 青年最要紧的精神，是要与命运奋斗。——恽代英37. 高峰只对攀登它而不是仰望它的人来说才有真正意义。38. 志不可立无可成之事。如无舵之舟，无衔之马，飘荡奔逸，何所底乎？--王守仁39. 拿望远镜看别人，拿放大镜看自己。40. 顽强的毅力可以征服世界上任何一座高峰。——狄更斯41. 士人第一要有志，第二要有识，第三要有恒。— —曾国42. 在我们能掌控和拼搏的时间里，去提升我们生命的质量。43. 我们不是等待未来，我们是创造未来，加油，努力奋斗。44. 人生如画，一笔一足迹，一步一脚印，有的绚丽辉煌，有的却平淡无奇。45. 脚跟立定以后，你必 须拿你的力量和技能，自己奋斗。——萧伯纳46. 一个能从别人的观念来看事情，能了解别人心灵活动的人，永远不必为自己的前途担心。
第十章 第5节 热力学第二定律的微观解释
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，总是沿着分子热运动的无序性 增大的方向进行
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解析：气体分子向真空中扩散时，分子数越少，分子 全部分布于原状态下即全部回到原状态的概率越大；分子 数越大，分子全部分布于原状态下即全部回到原状态的概 率越小，则A正确B错误．扩散到真空中的分子在整个容器 中均匀分布的概率最大，即其宏观态对应的微观态最多， 并且这一宏观态的无序性最强，C、D正确．
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热力学定律
第5节 热力学第二定律的微观解释
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热力学第三定律
是否存在低温的极限？1702年，法国物理学家阿蒙顿已 经提到了“绝对零度”的概念．他从空气受热时体积和压强都 随温度的增加而增加，设想在某个温度下空气的压强将等于 零．根据他的计算，这个温度就是后来提出的摄氏温标约－ 239 ℃.后来，兰伯特更精确地重复了阿蒙顿实验，计算出这个 温度为－270.3 ℃，并认为在这个“绝对的冷”的情况下，空 气将紧密地挤在一起．他们的这个看法没有得到人们的重 视．直到盖·吕萨克定律提出之后，存在绝对零度的思想才得 到物理学界的普遍承认．
其对应的微观态越少．反之，宏观态的有序性越小，其对应的微 观态就越多．
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高中物理选修3-3-热力学第二定律的微观解释
热力学第二定律的微观解释知识元热力学第二定律的微观解释知识讲解1．热力学第二定律的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．熵（1）物理意义：系统内分子运动无序程度的量度；（2）表达式：S=klnΩ,S表示熵，k表示玻耳兹曼常数，Ω表示微状态的数目（3）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3．第二类永动机不可制成（1）定义：从单一热源吸收的热量，可以全部用来做功，而不引起其他变化的机器．即：效率η=100%的机器．（2）原因：违背了热力学第二定律，但没有违背能量守恒定律例题精讲热力学第二定律的微观解释例1.下列说法正确的是（）A．熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减少的方向进行B．密闭容器中液体上方的饱和汽压随温度的升高而增大C．一种溶液是否浸润某种固体，与这两种物质的性质都有关系D．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量E．有的物态变化中虽然吸收热量但温度却不升高例2.下列说法正确的是（）A．布朗运动说明了液体分子与悬浮颗粒之间存在着相互作用力B．物体的内能在宏观上只与其所处状态及温度有关C．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D．分子间的吸引力和排斥力都随分子间距离增大而减小E．气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力例3.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．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小C．热力学第二定律也叫做熵减小原理D．熵值越大，代表系统内分子运动越无序例4.下列关于熵的观点中正确的是（）A．熵越大，系统的无序度越大B．对于一个不可逆的绝热过程，其熵总不会减小C．气体向真空扩散时，熵值减小D．自然过程中熵总是增加，是因为通向无序的渠道要比通向有序的渠道多得多。
高中选修3-3热力学第二定律 热力学第二定律的微观解释练习题测试题复习题
【成才之路】2016高中物理第10章第4、5节热力学第二定律热力学第二定律的微观解释同步练习新人教版选修3-3基础夯实一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)1．第二类永动机不可能制成，是因为( )A．违背了能量的守恒定律B．热量总是从高温物体传递到低温物体C．机械能不能全部转化为内能D．内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化答案：D解析：第二类永动机的设想并不违背能量守恒定律，但却违背了涉及热量的能量转化过程是有方向性的规律。
故选项A错；在引起其他变化的情况下，热量可由低温物体非自发地传递到高温物体。
故B错。
机械能可以全部转化为内能。
2．我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来。
其原因是( )A．这违反了能量守恒定律B．在任何条件下内能都不可能转化为机械能，只有机械能才会转化为内能C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D．以上说法均不正确答案：C解析：机械能和内能可以相互转化，但必须通过做功来实现。
由热力学第二定律可知，内能不可能全部转化成机械能，同时不引起其他变化。
3．下列叙述中正确的是( )A．对一定质量的气体加热，其内能可能减小B．在任何系统中，一切过程都朝着熵增加的方向进行C．物体的温度升高，分子热运动变得剧烈，每个分子动能都增大D．根据热力学第二定律可知，热量能够从高温物体传到低温物体，但不可能从低温物体传到高温物体答案：A解析：对一定质量的气体，内能的变化既与热传递有关又与做功有关，对气体加热，气体的内能可能减小，A正确。
系统总是自发地朝着熵增加的方向进行，B错误。
温度升高，分子的平均动能增大，但每个分子的动能不一定都增大，C错误。
热量在一定条件下可以从低温物体传到高温物体，D项错误。
4．从微观角度看( )A．热力学第二定律是一个统计规律B．一个孤立系统总是从熵大的状态向熵小的状态发展C．一个宏观状态所对应的微观状态越多，越是无序，熵值越大D．出现概率越大的宏观状态，熵值越大答案：ACD解析：由熵增加原理——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，可知B错误，A、C、D正确。
《热力学第二定律的微观解释》人教版高三物理选修3-3PPT课件
即在外界对系统不做功的情况下，外界传递给系统的热量等于系统内能的改变量。
课堂小结
2、热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。 3、像做功一样，热量的概念也只有在涉及能量的传递时才有意义。所以不能 说物体具有多少热量，只能说物体吸收或放出了多少热量。
4、物体从外界吸热，物体内能增加。物体对外界放热，物体内能减少。
人教版高中物理选修3-3
第十章 热力学定律
第5节 热力学第二定律的微观解释
MENTAL HEALTH COUNSELING PPT
讲解人： 时间：2020.5.25
新课导入
热力学第二定律 热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
----克劳修斯表述 不可能从单一热库吸收热量，使之完全变为功，而不产生其他影响。
一、有序和无序 宏观态和微观态
宏观态1 红黑+序号
宏观态2 红黑
宏观态3 任意
1、比较3种宏观态（排列方式）的有序程度。 2、观察宏观态的有序程度与什么有关？无序有什么特点？ 3、哪种宏观态更容易实现？
一、有序和无序 宏观态和微观态
宏观态对应的微观态数量多→显得无序。 宏观态对应的微观态数量少→显得有序。 无序意味着各处都一样，平均没有差别。 宏观过程的方向性——从有序到无序。
无序意味着各处都一样，平均、没有差别。一切自发过程总是沿着分子热运动的 无序性増大的方向进行。所以最后他们的温度是相同的。
三、熵
1877年，玻耳兹曼提出了熵S与Ω的关系
S∝lnΩ
普朗克定义了熵
S =K lnΩ
1、熵是系统混乱（无序）程度的大小， 熵越高，系统越无序，熵越低，系统越有序。
2、热力学第二定律（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。
高二物理热力学第二定律的微观解释
《高中物理》
选修3-3
10.5《热力学第二定律 的微观解释》
教学目标
• • • • • • • • 知识与技能 1.了解有序和无序，宏观态和微观态的概念。 2.了解热力学第二定律的微观意义。 3.了解熵的概念，知道熵是反映系统无序程度的物理量。 4.知道随着条件的变化，熵是变化的。 过程与方法 １.学会通过现象总结规律的科学方法 2.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 • 情感态度和价值观 • 培养分析、归纳、综合能力
•第二定律的统计表述（依然看前例）
左边一列的各种分布仅指出A、B两边各有几个分子，代表的是系 统可能的宏观态。中间各列是详细的分布，具体指明了这个或那个 分子各处于A或B哪一边，代表的是系统的任意一个微观态。 分布 详细分布 （宏观态） （微观态） 4个分子在容器中的分布对应5种宏观态。 一种宏观态对应若干种微观态。
1.有序和无序
有序：只要确定了某种规则，符合这个规则的就叫做有序。 无序：不符合某种确定规则的称为无序。 无序意味着各处都一样，平均、没有差别，有序则相反。 有序和无序是相对的。 2.宏观态和微观态 宏观态：符合某种规定、规则的状态，叫做热力学系统的宏观 态。 微观态：在宏观状态下，符合另外的规定、规则的状态叫做这 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”是比较无序的，同时也决定了宏观过程的方向 性——从有序到无序。
9.下列说法正确的是（ BCD ） A．热力学第二定律只在一定前提条件下才能成立 B．热力学第二定律揭示了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 C．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 D．热力学第二定律揭示了有大量分子参与宏观过程的方向性
人教版物理高二选修3-3 10.5热力学第二定律的微观解释同步训练B卷
人教版物理高二选修3-3 10.5热力学第二定律的微观解释同步训练B卷姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共15题；共30分)1. （2分）下列说法正确的是（）A . 液晶是晶体B . 液晶是液体C . 液晶是固体D . 液晶既不是固体也不是液体2. （2分）某校中学生参加电视台“异想天开”节目，他们提出了下列4个设想方案，从理论上讲可行的是（）①城市上空的气温比周围要高，形成了所谓的“热岛效应”，利用这个热源进行发电②发明一种装置，设计在繁华的马路上，使行人行走时的一部分能量转化为电能③汽车尾气中各类有害气体排人大气后严重污染了空气，想办法使它们自发地分离，既清洁了空气，又变废为宝④将房屋顶均用太阳能板制成，可直接用太阳能来解决照明和热水问题．A . ①②④B . ①②③C . ①③④D . ②③④3. （2分） (2017高二下·溧水期中) 下列说法中正确的是（）A . 给车胎打气，越压越吃力，是由于分子间存在斥力B . 大头针能浮在水面上，是由于水的表面存在张力C . 布朗运动是液体分子的运动，所以它能说明分子永不停息地做无规则运动D . 分子间的距离r增大，分子间的作用力做负功，分子势能增大4. （2分）某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大.若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么（）A . 外界对胎内气体做功，气体内能减小B . 外界对胎内气体做功，气体内能增大C . 胎内气体对外界做功，内能减小D . 胎内气体对外界做功，内能增大5. （2分）关于分子动理论和热力学定律，下列说法正确的是（）A . 布朗运动是液体分子的无规则运动B . 分子间引力总是随着分子间的距离减小而减小C . 热量能够自发地从高温物体传导到低温物体，但不能自发地从低温物体传导到高温物体D . 功转变为热的实际宏观过程一定是可逆过程6. （2分）下列说法中不正确的是（）A . 熵是物体内分子运动无序程度的量度B . 若容器中用活塞封闭着刚好饱和的一些水汽，当保持温度不变向下缓慢压活塞时，水汽的质量减少，压强不变C . 多晶体具有规则的几何外形，物理性质具有各向异性D . 农民在干旱天气里锄松土壤是为了破坏土壤中的毛细管7. （2分） (2017高二上·浦东期中) 对下列过程判断正确的是（）A . 通过用电器，电能不可能全部转化为内能B . 在火力发电站中，燃料的内能能够全部转化为电能C . 热机中，燃气内能不可能全部转化为机械能D . 在热传导中，热量有可能自发地从低温物体传递给高温度物体8. （2分）下列现象不能说明分子间存在引力的是（）A . 打湿了的两张纸很难分开B . 磁铁吸引附近的小铁钉C . 用斧子劈柴，要用很大的力才能把柴劈开D . 用电焊把两块铁焊在一起9. （2分） (2016高二上·襄阳开学考) 下列说法正确的是（）A . 单晶体和多晶体都有各项异性的物理性质B . 夏天荷叶上小水珠呈球状，说明水不浸润荷叶C . 能量耗散说明能量在不断减小D . 绝对湿度一定的情况下，温度越高相对湿度越大10. （2分）下列说法中不正确的是（）A . 布朗运动就是液体分子的热运动B . 对一定质量的气体加热，其体积和内能可能都增加C . 物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子的平均动能越大D . 分子间的引力与斥力同时存在，斥力可能小于引力11. （2分）下列说法中正确的是（）A . 只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏伽德罗常数B . 悬浮微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多，布朗运动越明显C . 在使两个分子间的距离由很远（）减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大；分子势能不断增大D . 温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，且所有分子的速率都增大12. （2分）以下说法正确的是（）A . 布朗运动反映了悬浮小颗粒内部分子在不停地做无规则的热运动B . 从平衡位置开始增大分子间距离，分子间的引力将增大、斥力将减小C . 对大量事实的分析表明：热力学零度不可能达到D . 热量只能由高温物体传递给低温物体13. （2分）(2017·丰台模拟) 关于分子间的作用力，下列说法正确的是（）A . 分子间只存在引力B . 分子间只存在斥力C . 分子间同时存在引力和斥力D . 分子间距离较小时，只存在斥力，分子间距离较大时，只存在引力14. （2分）关于固体、液体、气体和物态变化，下列说法中正确的是（）A . 晶体一定具有各向异性的特征B . 液体表面张力是液体内部分子间的相互作用C . 0℃的铁和0℃的铜，它们的分子平均速率相同D . 一定质量的某种理想气体状态改变时，内能不一定改变15. （2分）关于液体的表面现象，下列说法正确的是（）A . 液体表面层的分子分布比内部密B . 液体有使其体积收缩到最小的趋势C . 液体表面层分子之间只有引力而无斥力D . 液体有使其表面积收缩到最小的趋势二、填空题 (共5题；共12分)16. （1分）内能总是自发地从物体的高温部分向低温部分转移，说明热传递过程具有________．17. （3分）某热机在工作时，若燃料燃烧时放出5.0×106J的热量，但被废气带走的能量及其他各种损耗为3.8×106J ，则该过程中热机对外做了________功，该热机工作时的效率为________，能否使热机的效率提高到100%？________．18. （3分）发动机是向汽车提供动力的装置．汽车在行驶时，发动机把油料中的________能转化为内能，再转化成机械能．如图所示为此四冲程发动机装置工作时的________冲程，此冲程气缸内气体的温度________（“升高”、“不变”、“降低”）．19. （2分）汽车内燃机汽缸内汽油燃烧时，气体体积膨胀推动活塞对外做功．已知在某次对外做功的冲程中，汽油燃烧释放的化学能为1×103J，因尾气排放、汽缸发热等对外散失的热量为8.0×102J，该内燃机的效率为________．随着科技的进步，可设法减少热量的损失．则内燃机的效率能不断提高．其效率________（选填“有可能”或“仍不可能”）达到100%．20. （3分）人类对物质属性的认识是从宏观到微观不断深入的过程，水黾可以停在水面上和叶面上的露珠呈球形都说明液体表面层内的分子比液体内部的稀疏，形成________，液晶是一类处于________之间的特殊物质，其分子间的作用力较强，在体积发生变化时需要考虑分子间力的作用，说明分子势能和________有关．三、解答题 (共2题；共10分)21. （5分）太阳能的特点是巨大、清洁、取之不尽．如图为箱式太阳灶示意图．分析这种太阳灶的原理．思考人类有可能把辐射到地球上的能量全部转化为电能吗？22. （5分）热力学第二定律两种中的一种表述是：不可能使热量由低温物体传递到什么物体？而不引起其他变化．该定律使人们认识到：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有什么性？参考答案一、选择题 (共15题；共30分)1-1、2-1、3-1、4-1、5-1、6-1、7-1、8-1、9-1、10-1、11-1、12-1、13-1、14-1、15-1、二、填空题 (共5题；共12分)16-1、17-1、18-1、19-1、20-1、三、解答题 (共2题；共10分)21-1、22-1、。
2016-2017学年高中物理第10章热力学定律4热力学第二定律学业分层测评新人教版选修3-3
热力学第二定律(建议用时：45分钟)[学业达标]1．第二类永动机不可能制成的原因的下列说法不正确的是( )+A．违背能量守恒定律B．热量总是从高温物体传递到低温物体C．机械能不能全部转化为内能D．内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化E．违背了热力学第二定律【解析】第二类永动机的设想并不违背能量守恒定律，但违背了“能量转化过程是有方向性的”规律，故A错．在引起其他变化的情况下，热量可由低温物体非自发地传递到高温物体，故B错．机械能可以全部转化为内能，故C错．【答案】ABC2．(2016·临汾高二检测)关于热力学定律和分子动理论，下列说法中不正确的是( ) 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．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量D．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E．温度升高时，物体中每个分子的运动速率都将增大【解析】由热力学第二定律可知，A错误，B、C正确，由分子间作用力与分子间距离的关系可知，D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E项错误．【答案】ADE3．(2016·西安高二检测)下列说法中不正确的是( )A．电动机是把电能全部转化为机械能的装置B．热机是将内能全部转化为机械能的装置C．随着技术不断发展，可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能D．虽然不同形式的能量可以相互转化，但不可能将已转化成内能的能量全部收集起来加以完全利用E．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递【解析】由于电阻的存在，电流通过电动机时一定发热，电能不能全部转化为机械能，A错误；根据热力学第二定律知，热机不可能将内能全部转化为机械能，B错误；C项说法违背热力学第二定律，因此错误，由于能量耗散，能源的可利用率降低，D 正确，在电流做功的情况下，热量可以从低温物体向高温物体传递，故E 正确．【答案】 ABC4．下列说法中不正确的是( )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1E ．随着节能减排措施的不断完善，最终也不会使汽车和热机的效率达到100%【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，但未必有两个热库，可能具有两个以上热库，B 错误；由η＝Q 1－Q 2Q 1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 、E 正确．【答案】 ABC5．(2016·潍坊高二检测)我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来．其原因的下列说法不正确的是( )A ．这违背了能量守恒定律B ．在任何条件下内能都不可能转化为机械能，只有机械能才会转化为内能C ．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D ．机械能可全部转化为内能，而内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化E ．以上说法均不正确【解析】 机械能和内能可以相互转化，但必须通过做功来实现．由热力学第二定律可知，内能不可能全部转化成机械能，同时不引起其他变化；无论采用任何设备和手段进行能量转化总是遵循选项A 的表述．【答案】 ABE6．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 ．一切不违背能量守恒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E ．功转变为热的实际宏观过程是不可逆的【解析】 热力学第二定律是反映宏观自然过程的方向性的定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但可以自发地从高温物体传到低温物体；并不是所有符合能量守恒定律的宏观过程都能实现，故A、C正确，B、D错误，一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的，则E正确．【答案】ACE7．如图1044所示，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( ) 【导学号：11200095】图1044A．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背热力学第一定律D．电冰箱的工作原理违背热力学第一定律E．电冰箱除了将热量从低温热库传到高温热库外，工作过程中所产生的其他一切影响，不论用任何的办法都不可能加以消除【解析】热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能的转化和守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，故C正确，D错误；再根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，必须借助于其他系统做功，A错误，B正确，故选B、C、E.【答案】BCE8．(2016·青岛高二检测)热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一：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；其二：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．第一种表述方式可以用图1045甲来表示，根据你对第二种表述的理解，如果也用类似的示意图来表示，请你根据第二种表述完成示意图乙．【导学号：11200096】图1045【解析】由图甲可知，使热量由低温物体传递到高温物体必伴随着压缩机的做功，即引起其他变化；对于第二种方式，热机工作时，从高温物体吸收热量，只有一部分用来对外做功，转变为机械能，另一部分热量要排放给低温物体，其表述示意图如右图所示．[能力提升]9．下列说法正确的是( )A．机械能和内能的转化具有方向性B．电流的能不可全部转化为内能C．第二类永动机虽然不违背能量守恒定律，但它是制造不出来的D．在火力发电机中燃气的内能不可能全部转化成电能E．第二类永动机既不违背能量守恒定律，也不违反热力学第二定律【解析】凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，机械能可全部转化为内能，而内能不能全部转化为机械能，A、D正确；由电流热效应中的焦耳定律可知，电流的能可全部转化为内能，而内能不可能全部转化为电流的能，B错误；第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它违反热力学第二定律，是制造不出来的，C正确、E错误．【答案】ACD10．(2016·南京高二检测)关于热机和永动机，下列说法中正确的是( )A．效率为100%的热机是不可能制成的B．第二类永动机可以制成C．不需要任何外力做功而可正常运行的制冷机是不可能制成的D．能把从单一热源吸收的热量全部用来做功而不引起其他变化的热机是可以实现的E．能把从单一热源吸收的热量全部用来做功而不引起其他变化的热机是不能实现的【解析】热机在工作过程中，必然向外排出热量，故热机效率小于100 %，故A对；由热力学第二定律可得C对，B错；内能要全部转化为机械能，必须借助外界的帮助，因而一定会引起其他变化，故D错，E对．【答案】ACE11．(2016·青岛模拟)有以下说法：A．气体的温度越高，分子的平均动能越大B．即使气体的温度很高，仍有一些分子的运动速度是非常小的C．对物体做功不可能使物体的温度升高D．如果气体分子间的相互作用力小到可以忽略不计，则气体的内能只与温度有关E．一由不导热的器壁做成的容器，被不导热的隔板分成甲、乙两室．甲室中装有一定质量的温度为T的气体，乙室为真空，如图1046所示，提起隔板，让甲室中的气体进入乙室，若甲室中气体的内能只与温度有关，则提起隔板后当气体重新达到平衡时，其温度仍为T图1046F ．空调机作为制冷机使用时，使热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作是不遵守热力学第二定律的G ．对于一定量的气体，当其温度降低时，速率大的分子数目减小，速率小的分子数目增加H ．从单一热源吸取热量使之全部变成有用的机械功是不可能的其中正确的是________．【导学号：11200097】【答案】 ABEG12．(2016·石家庄高二检测)制冷机是一种利用工作物质，使热量从低温物体传到高温物体的装置，通过制冷机的工作可以使一定空间内的物体温度低于环境温度并维持低温状态．夏天，将房间一台正在工作的电冰箱的门打开，这是否可以降低室内的平均温度？为什么？【解析】 不会降低室内的平均温度．若将一台正在工作的电冰箱的门打开，尽管可以不断向室内释放冷气，但同时冰箱的箱体也向室内散热，就整个房间来说，由于外界通过导线不断有能量输入，室内的温度会不断升高．【答案】 见解析13．一辆汽车的发动机输出功率为66.15 kW ，每小时耗(柴)油14 kg ，请计算发动机的效率．(柴油的燃烧值为4.3×107J/kg)【导学号：11200098】【解析】 计算发动机的热效率可根据热机效率的定义，先求出发动机做的有用功和消耗的燃料完全燃烧放出的能量，然后再求效率．发动机每小时做的功W ＝Pt ＝66 150 W×3 600 s＝2.38×108 J完全燃烧14 kg 柴油放出的能量Q 总＝4.3×107 J/kg×14 kg＝6.02×108 J有用功的能量Q 有＝W ＝2.38×108 J 所以η＝Q 有Q 总＝2.38×108 J 6.02×108 J×100%＝39.5% 发动机的效率是39.5%.【答案】 39.5%。
高中物理 第10章 第5节热力学第二定律的微观解释课件 新人教版选修33
4 重点难点突破 5 考点题型设计 6 课后页，共23页。
※ 了解热力学第二学定律的微观解释 ※ 了解熵及熵增加原理
第六页，共23页。
课堂情景切入
第七页，共23页。
自然现象，历史人文，大多是不可 逆的。现在你可以理解为什么孔夫子在 川上有“逝者如斯”之叹了吗？试想， 如 果 分 子 的 运 动 可 以 自 发 地 从 无 序 (wú xù) 变 为 有 序 ， 会 有 什 么 现 象 发 生 ？ 这 些现象会自然发生吗？为什么？
成才之路 ·物理 (wùlǐ)
人教版 ·选修 (xuǎnxiū)3-3
路漫漫其修远兮 吾将上下而求索
第一页，共23页。
热力学定律(dìnglǜ)
第十章
第二页，共23页。
第五节 热力学第二定律的 微观(wēiguān)解释
第十章
第三页，共23页。
1 学习目标定位 2 课堂情景切入 3 知识自主梳理
第十九页，共23页。
考点题型设计
第二十页，共23页。
热力学第二(dìèr)定律的微观意义
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(zēnɡ dà)的方向进行
观态。
另外
4．微观态
在宏观状态下，符合_____的规定、规则(guīzé)的状态叫做
这个宏观态的微观态。
第十页，共23页。
气体向真空(zhēnkōng)的扩散
热 力 学 第 二 定 律 的 微 观 意 义 ： 一 切 自 然 过 程 (guòchéng) 总 是沿着分子无热序运(w动ú x的ù)_性_增__大_______的方向进行。
高二物理人教版选修3-3 10.5热力学第二定律的微观解释
热力学第二定律的微观解释重/难点重点：热力学第二定律的微观意义。
难点：对熵和熵增加原理的理解。
重/难点分析重点分析：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。
难点分析：引入熵后，关于自然过程的方向性就可以表述为：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小。
从微观角度看，热力学的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度更大的方向发展。
因此，热力学第二定律又叫做熵增加原理。
突破策略（一）引入新课教师：（复习提问）用投影片出示下列问题1．什么是热传导的方向性？2．机械能和内能之间相互转化的方向性指的是什么？3．什么是第二类永动机？为什么第二类永动机不可能制成？4．热力学第二定律的两种表述方式是什么？学生思考回答后，教师指出：系统的宏观表现源于组成系统的微观粒子的统计规律。
本节课就要从微观的角度说明为什么涉及热运动的宏观过程会有一定的方向性。
（二）进行新课1．有序和无序宏观态与微观态教师：先引导学生阅读教材有关内容，以“扑克牌”为例，体会“有序”和“无序”的含义，从而进一步体会“宏观态”和“微观态”的含义。
教师：（讲解）当我们以系统的分子数分布而不区分具体的分子来描写的系统状态叫热力学系统的宏观态；如果使用分子数分布并且区分具体的分子来描写的系统状态叫热力学系统的微观态。
在热力学系统中，由于存在大量粒子的无规则热运动，任一时刻各个粒子处于何种运动状态完全是偶然的，而且又都随时间无规则地变化。
系统中各个粒子运动状态的每一种分布，都代表系统的一个微观态，系统的微观态的数目是大量的，在任意时刻系统随机地处于其中任意一个微观态。
下面我们以上图所示的情况为例来进一步加以说明。
假设容器中体积相等的A、B两室内具有a、b、c、d一共4个全同的分子，它们在A、B两室内的分布情况共有16种方式。
高中物理-有答案-新人教版选修3-3《热力学第二定律的微观解释_能源和可持续发展》物理试卷
新人教版选修3-3《10.5 10.6 热力学第二定律的微观解释能源和可持续发展》课时作业物理试卷一、填空题（共4小题，每小题3分，满分12分）1. 一个系统的个体按确定的________，有顺序地排列即有序；个体分布________确定的要求，“怎样分布都可以”即无序。
2. 一切自发过程总是沿着分子热运动的________的方向进行，这就是热力学第二定律的微观意义。
3. 自然过程的方向性可以表述为：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会________。
因此热力学第二定律又称为熵增加原理。
4. 有序度较高（集中度较高）的能量转化为________，成为更加分散，因而也是无序度更大的能量，流散到环境中无法重新收集起来加以利用的现象叫能量耗散。
能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的自发变化过程具有________。
二、选择题（共20小题，每小题3分，满分60分）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”是比较无序的任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会（）A.增加B.不变C.减小D.无法判断下列属于新型能源，又是可再生能源的是（）A.太阳能B.石油C.天然气D.核能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.热传递的自发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.热传递的自发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.一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行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。
下列关于能量耗散的说法，正确的是（）A.能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律B.能量耗散是指耗散在环境中的内能再也不能被人类利用C.各种形式的能量向内能的转化，是能够自动全额发生的D.能量耗散导致能量品质的降低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以下说法正确的是（）A.煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能B.汽油是一种清洁能源C.水能是可再生能源D.煤、石油等常规能源是取之不尽用之不竭的下列供热方式最有利于环境保护的是（）A.用煤做燃料供热B.用石油做燃料供热C.用天然气或煤气做燃料供热D.用太阳能灶供热质量相同、温度相同的水，如图所示分别处于固态、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？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.在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小C.热力学第二定律也叫做熵减小原理D.熵值越大，代表系统内分子运动越无序下列说法中正确的是（）A.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B.一切自发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下列说法中正确的是（）A.热量能自发的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.能量耗散说明能量是不守恒的下列说法正确的是（）A.热力学第二定律只在一定前提条件下才能成立B.热力学第二定律揭示了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C.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D.热力学第二定律揭示了有大量分子参与宏观过程的方向性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当前，世界上日益严重的环境问题主要源于（）A.温室效应B.厄尔尼诺现象C.人类对环境的污染和破坏D.火山喷发和地震关于“温室效应”，下列说法正确的是（）A.太阳能源源不断地辐射到地球上，由此产生了“温室效应”B.石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，由此产生了“温室效应”C.“温室效应”使得地面气温上升、两极冰雪融化D.“温室效应”使得土壤酸化下述化学物质中，对大气臭氧层破坏最大的是（）A.氟利昂B.二氧化碳C.二氧化硫D.一氧化碳能源利用的过程实质上是（）A.能量的消失过程B.能量的创造过程C.能量的转化和转移过程D.能量的转化传递并且逐渐消失的过程氢能是一种既高效又干净的新能源，发展前景良好，用氢作能源的燃料电池汽车备受青睐。
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第五节热力学第二定律的微观解释
自我小测
1关于有序和无序下列说法正确的是( )
A．有序和无序不是绝对的
B．一个“宏观态”可能对应着许多的“微观态”
C．一个“宏观态”对应着唯一的“微观态”
D．无序意味着各处一样、平均、没有差别
2倒一杯热水，然后加入适当的糖后，糖会全部溶于水中，但一段时间后又观察到杯子底部有糖结晶，关于这个过程下列叙述正确的是( )
A．溶解过程是自发的，结晶过程也是自发的，因此热力学第二定律是错误的
B．溶解过程是有序向无序转变的过程
C．结晶过程是有序向无序转变的过程
D．结晶过程不是自发的，因为有外界的影响
3下列说法正确的是( )
A．如果大量分子的集合从A分布进入B分布的概率大于从B分布进入A分布，则B分布更无序
B．如果大量分子的集合从A分布进入B分布的概率大于从B分布进入A分布，则A分布更无序
C．大量分子的集合能自发地从A分布进入B分布，则该过程是可逆的
D．大量分子的集合能自发地从A分布进入B分布，则该过程是不可逆的
4下列关于熵的说法中正确的是( )
A．熵是系统内分子运动的无序性的量度
B．在任何自然过程中熵总是增加的
C．热力学第二定律也可以叫熵减小原理
D．熵值增大代表着越无序
5关于能量耗散的说法正确的是( )
A．能量的耗散说明能量不在守恒
B．能量耗散并不违背能量的转化和守恒定律
C．能量耗散能说明能量不能凭空创造，但可以凭空消失
D．能量耗散从能量的角度反映自然界的宏观过程具有方向性
6下列说法正确的是( )
A．机械能和内能之间的转化是可逆的
B．气体向真空中的膨胀是可逆的
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
7下列说法正确的是( )
A．一切自然的过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
B．一切自然的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，一个孤立的系统的总熵一定不会增大
D．在任何自然过程中，一个孤立的系统的总熵可能会减小
8下列关于热现象的说法，正确的是( )
A．外界对物体做功，物体的内能一定增加
B．气体的温度升高，气体的压强一定增大
C．任何条件下，热量都不会由低温物体传递到高温物体
D．任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能
9下列说法中正确的是( )
A．无论用什么方法都不能使一个物体损失内能而对外做功
B．不可能使一低温物体放出热量而使一高温物体吸收热量
C．不可能从单一热源吸取热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化
D．不可能使一个物体通过降低自己的温度来获得动能
10(2007海南高考)有以下说法：
A．气体的温度越高，分子的平均动能越大
B．即使气体的温度很高，仍有一些分子的运动速度是非常小的
C．对物体做功不可能使物体的温度升高
D．如果气体分子间的相互作用力小到可以忽略不计，则气体的内能只与温度有关
E．一由不导热的器壁做成的容器，被不导热的隔板分成甲、乙两室。
甲室中装有一定质量的温度为T的气体，乙室为真空，如图所示。
提起隔板，让甲室中的气体进入乙室，若甲室中气体的内能只与温度有关，则提起隔板后当气体重新达到平衡时，其温度仍为T
F．空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷
机的工作是不遵守热力学第二定律的G．对于一定量的气体，当其温度降低时，速度大的分子数目减少，速率小的分子数目增
加
H．从单一热源吸取热量使之全部变成有用的机械功是不可能的。