高中物理選修三3.4熵系統(tǒng)無序程度的量度學(xué)案

3.4熵—系統(tǒng)無序程度的量度1．了解有序和無序的概念。2．知道熵的概念，理解其物理意義。3．了解熵增加原理。知識點1：有序和無序1．什么稱之為有序？2.怎么樣稱之為無序？3.自然界中的不可逆過程是向著更加有序進(jìn)行還是更加無序進(jìn)行？1．有序和無序：符合某種規(guī)則的現(xiàn)象，稱之為有序；反之稱之為無序。2．熱傳遞過程使系統(tǒng)的無序程度增加了。3.機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程也使得系統(tǒng)的無序程度增加了。4.一切不可逆過程都是向著無序程度增加的方向進(jìn)行。例1．(多選)熱現(xiàn)象過程中不可避免地出現(xiàn)能量耗散的現(xiàn)象。所謂能量耗散是指在能量轉(zhuǎn)化的過程中無法把流散的能量重新收集、重新加以利用。下列關(guān)于能量耗散的說法中正確的是()A．能量耗散說明無序程度增加B．能量耗散不符合熱力學(xué)第二定律C．能量耗散過程中能量仍守恒D．能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性知識點2：熵與熵增加原理熱力學(xué)第二定律的微觀實質(zhì)是什么？1、熱力學(xué)第二定律的每一種表述，都揭示了大量分子參與宏觀過程的方向性，進(jìn)而使人們認(rèn)識到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。2．熵增加原理(1)熵是無序程度的量度：根據(jù)熵的含義，熱力學(xué)系統(tǒng)處于非平衡態(tài)時的粒子熱運(yùn)動有一定的有序性，因此，其熵值較??；當(dāng)其達(dá)到平衡態(tài)后，其粒子熱運(yùn)動的無序性達(dá)到極高程度，使其熵值達(dá)到最大值。(2)熱力學(xué)系統(tǒng)演化的方向性：對于絕熱或孤立的熱力學(xué)系統(tǒng)而言，所發(fā)生2、熵可用來表達(dá)一個系統(tǒng)的程度，系統(tǒng)從有序向無序的發(fā)展過程中熵在。在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵不會_________的是由非平衡態(tài)向著平衡態(tài)的變化過程，因此，總是朝著熵增加的方向進(jìn)行，或者說，一個孤立系統(tǒng)總是從熵小的狀態(tài)向熵大的狀態(tài)發(fā)展，這就是熵增加原理，也就是熱力學(xué)第二定律的另一種表述形式。如果過程可逆，則熵不變；如果過程不可逆，則熵增加，熵增加原理的適用對象是對于孤立系統(tǒng)，如果是非孤立系統(tǒng)，熵有可能減少。例2、(多選)對于孤立體系中發(fā)生的實際過程，下列說法中正確的是()A．系統(tǒng)的總熵只能增大，不可能減小B．系統(tǒng)的總熵可能增大，可能不變，還可能減小C．系統(tǒng)逐漸從比較有序的狀態(tài)向更無序的狀態(tài)發(fā)展D．系統(tǒng)逐漸從比較無序的狀態(tài)向更有序的狀態(tài)發(fā)展知識點3：熵與能量退降地球上的能源是否取之不盡，用之不竭？1、根據(jù)熱力學(xué)第二定律，分散在環(huán)境中的內(nèi)能不管數(shù)量多么巨大，它也只不過能使地球、大氣稍稍變暖一點，卻再也不能自動聚集起來驅(qū)動機(jī)器做功了。這樣的轉(zhuǎn)化過程叫作“____________”。2、能源的使用過程中雖然能的總量保持守恒，但能量的品質(zhì)下降了。雖然能量總量不會減少，但____________________會逐步減少，因此______________是有限的資源。例3．(多選)下列關(guān)于能源的說法中正確的是()A．能源是取之不盡，用之不竭的B．能源是有限的，特別是常規(guī)能源，如煤、石油、天然氣等C．大量消耗常規(guī)能源會使環(huán)境惡化，故提倡開發(fā)利用新能源D．核能的利用對環(huán)境的影響比燃燒石油、煤炭大1、(多選)關(guān)于熱力學(xué)第二定律的微觀意義，下列說法正確的是()A．大量分子無規(guī)則的熱運(yùn)動能夠自動轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蜻\(yùn)動B．熱傳遞的自發(fā)過程是大量分子從有序運(yùn)動狀態(tài)向無序運(yùn)動狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程C．熱傳遞的自發(fā)過程是大量分子從無序程度小的運(yùn)動狀態(tài)向無序程度大的運(yùn)動狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程D．一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運(yùn)動的無序性增大的方向進(jìn)行2、(多選)對氣體向真空中擴(kuò)散的規(guī)律，下列說法中正確的是()A．氣體向真空中擴(kuò)散時，總是沿著分子熱運(yùn)動的無序性增大的方向進(jìn)行B．氣體分子數(shù)越多，擴(kuò)散到真空中的分子全部回到原狀態(tài)的可能性越大C．?dāng)U散到真空中的分子數(shù)在整個容器中分布越均勻，其宏觀態(tài)對應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目越大D．?dāng)U散到真空中的分子數(shù)在整個容器中分布越不均勻，其宏觀態(tài)對應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目越大3、從微觀角度看，下列說法正確的是()A．一個非孤立系統(tǒng)可能從熵大的狀態(tài)向熵小的狀態(tài)發(fā)展B．一個非孤立的系統(tǒng)總是從熵小的狀態(tài)向熵大的狀態(tài)發(fā)展C．一個宏觀狀態(tài)所對應(yīng)的微觀狀越多，越是無序，熵值越大D．出現(xiàn)概率越小的宏觀狀態(tài)熵值越大4．下列對能量耗散的理解正確的有()A．能量耗散說明能量在不斷減少B．能量耗散遵守能量守恒定律C．能量耗散說明能量不能憑空產(chǎn)生，但可以憑空消失D．能量耗散從能量角度反映出自然界的宏觀過程具有方向性5．關(guān)于煤、石油、天然氣作為能源的共同特點，下列說法正確的是()A．可再生能源，取之不盡，用之不竭B．不可再生能源，用一點，少一點C．來自太陽輻射的能量D．污染環(huán)境的能源6．下列說法中正確的是()A．機(jī)械能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化是不可逆的B．氣體向真空的自由膨脹是不可逆的C．如果一個“宏觀態(tài)”對應(yīng)的“微觀態(tài)”比較多，就說明這個“宏觀態(tài)”是比較有序的D．如果一個“宏觀態(tài)”對應(yīng)的“微觀態(tài)”比較多，就說明這個“宏觀態(tài)”是比較無序的7.一杯熱水置于空氣中，它總是冷卻到與周圍環(huán)境相同的溫度，因為處于比周圍溫度高或低的幾率都較小，而與周圍環(huán)境同溫的平衡態(tài)是幾率最大的狀態(tài)，但是這杯水的熵卻減少了，這與熵增加原理相矛盾嗎？參考答案例1ACD例2AC例3BC1.CD2.AD3.AC4.BD5.BCD6.BD7.熵增加