物理3-3人教版10.5《熱力學(xué)第二定律的微觀解釋》10.6《能源和可持續(xù)發(fā)展》課件5

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第5 6節(jié) 理解教材新知 把握熱點(diǎn)考向 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 考向一 考向二 第十章 應(yīng)用創(chuàng)新演練 隨堂基礎(chǔ)鞏固 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練 1 一切自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)行 2 在任何自然過程中 一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)減小 3 能量耗散雖然不會(huì)導(dǎo)致能量總量的減少 卻會(huì)導(dǎo)致能量品質(zhì)的降低 實(shí)際上是將能量從高度有用的高品質(zhì)形式降低為不大可用的低品質(zhì)形式 自學(xué)教材 1 有序 無序一個(gè)系統(tǒng)的個(gè)體按確定的 有順序地排列即有序 個(gè)體分布確定的要求 怎樣分布都可以 即無序 2 宏觀態(tài) 微觀態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)即宏觀態(tài) 系統(tǒng)內(nèi)個(gè)體的狀態(tài)即微觀態(tài) 某種規(guī)則 沒有 不同分布 宏觀 3 熱力學(xué)第二定律的微觀意義一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的增大的方向進(jìn)行 4 熵及熵增加原理 1 熵 表達(dá)式S kln k表示玻耳茲曼常量 表示一個(gè)宏觀狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的微觀狀態(tài)的數(shù)目 S表示系統(tǒng)內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)的量度 稱為熵 2 熵增加原理 在任何自然過程中 一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵 無序性 無序性 不會(huì)減小 重點(diǎn)詮釋 1 有序 無序的含義 無序 意味著各處一樣 平均 沒有差別 而有序則正好相反 2 熵的含義 有序 和 無序 是相對(duì)而言的 是從有序程度上講的 熵是宏觀態(tài)無序程度的量度 熵越高 意味著宏觀態(tài)所對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目越多 即越無序 熵越低即越有序 3 熱力學(xué)第二定律的微觀解釋高溫物體和低溫物體中的分子都在做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng) 但是高溫物體中分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率要大于低溫物體 所以在高溫物體分子與低溫物體分子的碰撞過程中 低溫物體分子運(yùn)動(dòng)的劇烈程度會(huì)逐漸加劇 即低溫物體的溫度升高了 而高溫物體分子運(yùn)動(dòng)的劇烈程度會(huì)減緩 即高溫物體的溫度降低了 所以從宏觀熱現(xiàn)象角度來看 熱傳遞具有方向性 總是從高溫物體傳給低溫物體 換一種角度看 初始我們根據(jù)溫度的高低來區(qū)分兩個(gè)物體 而終了狀態(tài)兩個(gè)物體上的溫度處處相同 無法區(qū)別 我們就說系統(tǒng)的無序程度增加了 同理可知 在通過做功使系統(tǒng)內(nèi)能增加的過程中 自然過程是大量分子從有序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向無序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程 4 熱力學(xué)第二定律的微觀意義熱力學(xué)第二定律揭示了涉及熱現(xiàn)象的一切宏觀的自然過程都只能在一個(gè)方向上發(fā)生 而不會(huì)可逆地在相反的方向上出現(xiàn) 它指出在能量得以平衡的眾多過程中 哪些可能發(fā)生 哪些不可能發(fā)生 自然界涉及熱現(xiàn)象的一切宏觀過程都是不可逆的 宏觀自發(fā)過程的這種方向性 熵增加的方向 也就成為時(shí)間的方向性 所以 熵 又常常被稱為 時(shí)間箭頭 1 關(guān)于有序和無序下列說法正確的是 A 有序和無序不是絕對(duì)的B 一個(gè) 宏觀態(tài) 可能對(duì)應(yīng)著許多的 微觀態(tài) C 一個(gè) 宏觀態(tài) 對(duì)應(yīng)著唯一的 微觀態(tài) D 無序意味著各處一樣 平均 沒有差別 解析 無序意味著各處都一樣 平均沒有差別 有序則相反 有序和無序是相對(duì)的 系統(tǒng)的宏觀狀態(tài)對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)的多少表現(xiàn)為宏觀態(tài)無序程度的大小 一個(gè) 宏觀態(tài) 可能對(duì)應(yīng)著許多的 微觀態(tài) 故A B D正確 答案 ABD 1 能量耗散和品質(zhì)降低 1 能量耗散 有序度較高 集中度較高 的能量轉(zhuǎn)化為 成為更加分散因而也是無序度更大的能量 分散到環(huán)境中無法重新收集起來加以利用的現(xiàn)象 2 各種形式的能量向內(nèi)能轉(zhuǎn)化方向是無序程度較小的狀態(tài)向無序程度較大的狀態(tài)的轉(zhuǎn)化 是能 全額發(fā)生的 3 能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的自發(fā)變化過程具有 內(nèi)能 自動(dòng)發(fā)生 方向性 4 能量耗散雖然不會(huì)導(dǎo)致能量總量的減少卻會(huì)導(dǎo)致能量品質(zhì)的降低 實(shí)際上是將能量從高度有用的高品質(zhì)形式降級(jí)為不大可用的低品質(zhì)形式 2 能源和環(huán)境 2 下列關(guān)于能量耗散的說法 正確的是 A 能量耗散使能的總量減少 違背了能量守恒定律B 能量耗散是指耗散在環(huán)境中的內(nèi)能再也不能被人類利用C 各種形式的能量向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化 是能夠自動(dòng)全額發(fā)生的D 能量耗散導(dǎo)致能量品質(zhì)的降低 解析 能量耗散是能量在轉(zhuǎn)化的過程中有一部分以內(nèi)能的形式被周圍環(huán)境吸收 遵守能量守恒定律 但使得能量的品質(zhì)降低 故A錯(cuò) D對(duì) 耗散的內(nèi)能無法再被利用 B項(xiàng)對(duì) 其他形式的能在一定的條件下可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 但相反過程卻不能夠全額進(jìn)行 C項(xiàng)對(duì) 答案 BCD 例1 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(dòng)能夠自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蜻\(yùn)動(dòng)B 熱傳遞的自然過程是大量分子從比較有序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向比較無序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過程C 熱傳遞的自然過程是大量分子從無序程度小的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向無序程度大的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過程D 一切自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)行 思路點(diǎn)撥 熱力學(xué)第二定律在微觀上看是大量分子運(yùn)動(dòng)總是沿著無序性增大的方向進(jìn)行 解析 分子熱運(yùn)動(dòng)是大量分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng) 系統(tǒng)的一個(gè)宏觀過程包含著大量的微觀狀態(tài) 這是一個(gè)無序的運(yùn)動(dòng) 根據(jù)熵增加原理 熱運(yùn)動(dòng)的結(jié)果只能使分子熱運(yùn)動(dòng)更加無序 而不是變成了有序 熱傳遞的自然過程從微觀上講就是大量分子從無序程度小的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向無序程度大的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過程 B C D項(xiàng)正確 答案 BCD 借題發(fā)揮 熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)是自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程具有方向性 熱力學(xué)第二定律是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律 自發(fā)的宏觀過程總是向無序程度更大的方向即熵增大的方向發(fā)展 1 下面關(guān)于熱力學(xué)第二定律微觀意義的說法正確的是 A 從微觀的角度看 熱力學(xué)第二定律是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律B 一切自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無序性減小的方向進(jìn)行C 有的自然過程沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無序性增大的方向進(jìn)行 有的自然過程沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無序性減小的方向進(jìn)行D 在任何自然過程中 一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)減小解析 一切自然過程總是向著無序性增大 熵增大 的方向進(jìn)行 故選項(xiàng)A D正確 答案 AD 例2 下列對(duì)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 思路點(diǎn)撥 能量轉(zhuǎn)化過程中總能量守恒 但散失到空氣中的內(nèi)能不可能收集起來用來做功 在熱現(xiàn)象中應(yīng)遵循熱力學(xué)第二定律 解析 在發(fā)生能量轉(zhuǎn)化的宏觀過程中 其他形式的能量最終會(huì)轉(zhuǎn)化為流散到周圍環(huán)境的內(nèi)能 無法再回收利用 這種現(xiàn)象叫能量耗散 能量耗散并不違反能量守恒定律 宇宙的能量既沒有減少 也沒有消失 它只從能量角度反映出自然界的宏觀過程具有方向性 故A C錯(cuò)誤 B D正確 故選BD 答案 BD 借題發(fā)揮 1 能量耗散是能量從高品質(zhì)能源向低品質(zhì)能源轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移的過程 2 能量耗散是指能量的可利用程度降低 2 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(huì)使環(huán)境惡化 故提倡開發(fā)利用新能源D 核能的利用對(duì)環(huán)境的影響比燃燒石油 煤炭大解析 盡管能量守恒 但耗散能量無法重新收集利用 所以能源是有限的 特別是常規(guī)能源 A錯(cuò) B對(duì) 常規(guī)能源的利用比新能源核能的利用對(duì)環(huán)境影響大 C對(duì) D錯(cuò) 答案 BC 隨堂基礎(chǔ)鞏固 點(diǎn)擊此圖片進(jìn)入 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練 點(diǎn)擊此圖片進(jìn)入 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全