人教版热力学第二定律的微观解释能源和可持续发展 省赛获奖

5热力学第二定律的微观解释6能源和可持续发展第十章热力学定律1.了解有序和无序是相对的.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.能利用熵增加原理认识自然界中能量转化的方向性.5.能从熵增加的角度认识当前环境问题，增强环保意识和可持续发展意识.目标定位二、能源和可持续发展对点自测当堂检测，自查自纠栏目索引一、热力学第二定律的微观解释1.有序和无序：一个系统的个体按确定的

，有顺序地排列即有序；个体分布

(选填“有”或“没有”)确定的要求，“怎样分布都可以”即无序.2.宏观态和微观态：系统的

状态即宏观态，系统内个体的

分布状态即微观态.一个“宏观态”对应的“微观态”

，就说这个“宏观态”是

的.答案一、热力学第二定律的微观解释知识梳理某种规则没有宏观不同比较多比较无序3.热力学第二定律的微观意义(1)气体向真空的扩散：气体的自由扩散过程是沿着无序性

的方向进行的.(2)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

的方向进行.4.熵及熵增加原理(1)熵：表达式S＝klnΩ，k表示玻耳兹曼常量，Ω表示一个宏观状态所对应的微观态的

，S表示系统内分子运动

的量度，称为熵.(2)熵增加原理：在任何自然过程中，一个

系统的总熵不会

.答案增大增大数目无序性孤立减小5.对熵的四点理解(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，表示在这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，在孤立体系中经过一个不可逆过程，熵总是增加的.(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.例1

(多选)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

的概率，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

的概率，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典例精析解析答案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.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分布的概率，则说明B分布更无序一些，A正确，B错误.大量分子的集合自发的运动过程是不可逆的，D正确，C错误.答案AD例2

(多选)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解析答案规律方法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，故选C、D.答案CD规律方法规律方法有序及无序过程的判断(1)解此类题目要理解好有序和无序，确定某种规则，符合这个规则的就是有序的，不符合这个规则和要求的分布是无序的.(2)无序意味着各处平均没有差别；而有序则相反，是按照某种规则排列的，有序与无序是相对的.例3

(多选)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的，是因为通向无序的渠道要比通向有序的渠

道多得多解析答案返回解析熵是系统内分子运动无序性的量度，熵越大，其无序度越大，选项A正确；一个不可逆绝热过程，其宏观状态对应微观态数目增大，其熵会增加，不会减小，选项B正确；气体向真空中扩散，无序度增大，熵值增大，选项C错误；自然过程中，无序程度较大的宏观态出现的概率大，因而通向无序的渠道多，选项D正确.答案ABD返回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

，流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的转化，是无序程度

的状态向无序程度

的状态的转化，是能够

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

性.答案知识梳理二、能源和可持续发展内能较小较大自动方向(4)能量耗散虽然不会导致能量总量的减少，却会导致能量

的降低，它实际上是将能量从高度有用的

形式降级为不大可用的

形式.2.能源与环境(1)常规能源：人们把煤、

、

等化石能源叫作常规能源，人类消耗的能源主要是常规能源.(2)新能源：主要有

能、生物质能、风能、水能、核能等.(3)环境问题：化石能源的大量消耗带来的环境问题有

效应、酸雨、光化学烟雾等.答案品质高品质低品质石油天然气太阳温室例4关于能源的开发和节约，你认为下列哪些观点是错误的(

)A.常规能源是有限的，无节制地利用常规能源，如石油之类，是一种盲

目的短期行为B.根据能量守恒定律，担心能源枯竭是一种杞人忧天的表现C.能源的开发和利用，必须要同时考虑其对环境的影响D.通过核聚变和平利用核能是目前开发新能源的一种新途径典例精析解析答案总结提升返回解析能量虽然守恒，但能量的耗散导致能量的品质降低及不可再利用，也往往对环境产生破坏，从而应开发新型的清洁型的能源，故B选项错.答案B总结提升返回总结提升能量与能源的区别(1)能量是守恒的，既不会增加也不会减少.(2)能源是可以提供可利用能量的物质.(3)能量耗散，能量总量不变，但能量品质会下降即能源减少，故我们要节约能量.1.(热力学第二定律的微观意义)(多选)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答案对点自测1234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ACD12342.(熵增加原理)(多选)关于孤立体系中发生的实际过程，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.系统逐渐从比较有序的状态向更无序的状态发展D.系统逐渐从比较无序的状态向更加有序的状态发展解析答案1234解析在孤立体系中发生的实际过程，其系统的总熵总是增加的，它不可能减小，故A正确，B错误；根据熵增加原理，该系统只能是从比较有序的状态向更无序的状态发展，故C正确，D错误.答案AC12343.(能源开发与利用)下列哪些现象属于能量耗散(

)A.利用水流能发电变成电能B.电能通过灯泡中的电阻丝转化为光能C.电池的化学能转化为电能D.火炉把房子烤暖解析答案12341234解析能量耗散是指其他形式的能转化为内能，最终流散在周围环境中无法重新收集并加以利用的现象，能够重新收集并加以利用的不能称为能量耗散.本题中的电能、光能都可以重新收集并加以利用，如用光作为能源的手表等，只有当用电灯照明时的光能被墙壁吸收之后变为周围环境的内能，才无法重新吸收并加以利用，但本题没有告诉光能用来做什么，故不能算能量耗散，只有火炉把房子烤暖后使燃料的化学能转化成内能并流散在周围的环境中，无法重新收集并加以利用，才是能量耗散.故正确答案为D.答案D4.(能源与环境)(多选)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