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.doc

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.熵和系统内能一样都是一个状态函数，仅由 决定。从分子运动论的观点来看，熵是 的定量量度。一个系统的熵是随着系统状态的变化而变化的。在自然过程中，系统的熵是 的叫做熵增加原理。对于其它情况，系统的熵可能增加，也可能减小。从微观的角度看，热力学第二定律是一个 ：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程度更大的方向发展。五典型例题例1 一个物体在粗糙的平面上滑动，最后停止。系统的熵如何变化？解析：因为物体由于受到摩擦力而停止运动，其动能变为系统的内能，增加了系统分子无规则运动的程度，使得无规则运动加强，也就是系统的无序程度增加了，所以系统的熵增加。例2（1）在一套二居室的单元中，放一只蜜蜂，这只蜜蜂出现在左房间的几率是多少？（2）放四只蜜蜂，四只蜜蜂都出现在左房间、三只蜜蜂都出现在左房间、二只蜜蜂都出现在左房间的几率各是多少？（3）在上面的情况下请找出哪一种分布是最无序的分布？你需要多少只蜜蜂才能说“最无序的分布将是最持久的平衡”？解析：（1）1/2 （2）1/16；3/16；6/16 （3）大量的或无数的六课堂练习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根据热力学第二定律判断，下列说法正确的是（ ）a内能可以自发的转变成机械能b扩散的过程完全可逆的c火力发电时，燃烧物质的内能不可以全部转化为电能d热量不可能自发的从低温物体传递到高温物体3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4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5一个密闭的容器内有稀薄气体，在容器上开一个小口，外部的空气就会流入容器，在气体流入过程中，容器内靠近开口处的空气密度暂时变得比内部大，以下说法正确的是（ ）a此时容器内气体处于一个不平衡状态，是一个最无序的状态b外界的影响破坏了容器内气体的平衡c上面事实说明热力学第二定律只适用于封闭系统d对一个开放系统并不一定是最无序的分布6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物体的温度可以一直降低到绝对零度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7关于热力学第二定律的理解下列正确的是（ ）a宏观与热有关的自发的物理过程都是不可逆的b所有热过程都是从有序变为无序c熵增加原理说明自然的物理过程具有方向性d热运动是一种最无序的运动，内能是最无序运动所对应的能量，因此机械能可以全部转变为内能，但不可能将内能100全部转变为机械能8下列关于热力学定律的表述正确的是（ ）a热力学零度不可达到b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c其数学表达式是u=q+wd能量在转化或转移的过程中总量保持不变91997年诺贝尔物理学奖授与朱棣文等三人，以表彰他们在激光冷却和捕获原子的方法上所作出的贡献。目前已应用激光将原子的温度冷却到10-12k的数量级，已经非常接近0k，下列关于”0k”说法中正确的是 ( )a0k即0，随着科学的发展是可以达到的b0k即0，只能无限接近,但不可能达到c0k即绝对零度，随着科学的发展是可以达到的d0k即绝对零度，只能无限接近，但不可能达到10下列所述过程是可逆的，还是不可逆的? 如果是可逆过程请在（ ）中打“”(1) 汽缸与活塞组合中装有气体，当活塞上没有外加压力，活塞与汽缸间没有摩擦时。（ ）(2) 上述装置，当活塞上没有外加压力，活塞与汽缸上摩擦很大，使气体缓慢地膨胀时。（ ）(3) 上述装置，没有摩擦，但调整外加压力，使气体能缓慢地膨胀时。（ ）(4) 在一绝热容器内盛有液体，不停地搅动它，使它温度升高。（ ）(5) 一传热的容器内盛有液体，容器放在一恒温的大水池内，液体不停地搅动，可保持温度不变。（ ）(6) 在一绝热容器内，不同种类的液体进行混合。（ ）(7) 在一绝热容器内，不同温度的氦气进行混合。（ ）答案1abd 2cd 3bd 4ad 5bcd 6d 7acd 8a9d 10(1)发生自由膨胀，则是