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8

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歡迎進(jìn)入物理課堂 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)動能夠自動轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蜻\(yùn)動B 熱傳遞的自然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 熱傳遞的自然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 一切自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動的無序性增大的方向進(jìn)行 標(biāo)準(zhǔn)解答 選C D 分子熱運(yùn)動是大量分子的無規(guī)則運(yùn)動 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 根據(jù)熵增加原理 熱運(yùn)動的結(jié)果只能使分子熱運(yùn)動更加無序 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)動狀態(tài)向無序程度大的運(yùn)動狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程 故選C D 變式訓(xùn)練 對于孤立體系中發(fā)生的實(shí)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)向更加有序的狀態(tài)發(fā)展 解析 選A C 在孤立體系中發(fā)生的實(shí)際過程 其系統(tǒng)的總熵是增加的 它不可能減小 故A正確 B錯(cuò)誤 根據(jù)熵增加原理 該系統(tǒng)只能是從比較有序的狀態(tài)向更無序的狀態(tài)發(fā)展 故C正確 D錯(cuò)誤 例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 思路點(diǎn)撥 能源是有限的 無限制使用常規(guī)能源會嚴(yán)重破壞環(huán)境 自主解答 選B C 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 常規(guī)能源的利用比新能源核能的利用對環(huán)境影響大 C對 D錯(cuò) 變式訓(xùn)練 關(guān)于 溫室效應(yīng) 下列說法正確的是 A 太陽能源源不斷地輻射到地球上 由此產(chǎn)生了 溫室效應(yīng) B 石油和煤炭燃燒時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳增加了大氣中二氧化碳的含量 由此產(chǎn)生了 溫室效應(yīng) C 溫室效應(yīng) 使得地面氣溫上升 兩極冰雪融化D 溫室效應(yīng) 使得土壤酸化 解析 選B C 溫室效應(yīng) 的產(chǎn)生是由于石油和煤炭燃燒時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳增加了大氣中二氧化碳的含量 它的危害是使地面氣溫上升 兩極冰雪融化 海平面上升 淹沒沿海城市 海水向河流倒灌 耕地鹽堿化等 故B C選項(xiàng)正確 1 2010 西城高二檢測 下列關(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)的總熵會減小 解析 選A 從熱力學(xué)第二定律的微觀本質(zhì)看 一切不可逆過程總是沿著大量分子熱運(yùn)動無序程度增大的方向進(jìn)行 B C錯(cuò) 熱力學(xué)第二定律是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律 A對 任何自然過程總是朝著無序程度增大的方向進(jìn)行 也就是熵增加的方向進(jìn)行 故D錯(cuò) 所以選A 2 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地減少B 能量耗散不違背能量守恒定律 所以 能源危機(jī) 是杞人憂天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自然界的宏觀過程具有方向性 解析 選D 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轉(zhuǎn)化為流散到周圍環(huán)境中的內(nèi)能 無法再回收利用 這種現(xiàn)象叫能量耗散 能量耗散雖然并不違背能量守恒定律 但品質(zhì)會降低 它反映出自然界的宏觀過程具有方向性 故A B C錯(cuò)誤 D正確 3 以下說法正確的是 A 熱量自發(fā)地從甲物體傳到乙物體 甲的內(nèi)能不一定比乙大B 汽油是一種清潔能源C 水能是可再生能源 所以可制造一臺利用水能的機(jī)器 效率可達(dá)100 D 煤 石油等常規(guī)能源是取之不盡 用之不竭的 解析 選A 熱量自發(fā)地從甲傳到乙 說明甲的溫度高于乙的溫度 但物體的內(nèi)能除與溫度有關(guān)外 還與物體體積及物質(zhì)的量等因素有關(guān) 甲的內(nèi)能不一定大于乙的內(nèi)能 A對 汽油燃燒會引起一些化合物的產(chǎn)生 導(dǎo)致有毒氣體的生成 B錯(cuò) 水源雖然是可再生能源 由熱力學(xué)第二定律可知 效率不可能達(dá)到100 C錯(cuò) 煤 石油等存量是有限的 是不可再生能源 D錯(cuò) 4 成語 覆水難收 指的是一盆水潑出后是不可能再回到盆中的 請從不同宏觀態(tài)所對應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目不同這個(gè)角度 解釋為什么水不會自發(fā)地聚到盆中 解析 由于盆的形狀確定 水在盆中所處的宏觀態(tài)對應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目少 較為有序 當(dāng)把水潑出后 它的形狀不受盆的限制 各種可能的形狀都有 此時(shí)所處的宏觀態(tài)對應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目將變得非常多 較為無序 因?yàn)樽园l(fā)的過程總是從有序向著無序發(fā)展 所以水不會自發(fā)地聚到盆中 答案 見解析 一 選擇題 本大題共7小題 每小題5分 共35分 每小題至少一個(gè)選項(xiàng)符合題意 1 2010 茂名高二檢測 已知一個(gè)系統(tǒng)的兩個(gè)宏觀態(tài)甲 乙 及對應(yīng)微觀態(tài)的個(gè)數(shù)分別為較少 較多 則下列關(guān)于對兩個(gè)宏觀態(tài)的描述及過程自發(fā)的可能方向的說法中正確的是 A 甲比較有序 乙比較無序 甲 乙B 甲比較無序 乙比較有序 甲 乙C 甲比較有序 乙比較無序 乙 甲D 甲比較無序 乙比較有序 乙 甲 解析 選A 一個(gè)宏觀態(tài)對應(yīng)微觀態(tài)的多少標(biāo)志了宏觀態(tài)的無序程度 從中還可以推知系統(tǒng)自發(fā)的方向 微觀態(tài)數(shù)目越多 表示越無序 一切自然過程總沿著無序性增大的方向進(jìn)行 A對 B C D錯(cuò) 2 用隔板將一絕熱容器隔成A和B兩部分 A中盛有一定質(zhì)量的理想氣體 B為真空 如圖1 所示 現(xiàn)把隔板抽去 A中的氣體自動充滿整個(gè)容器 如圖 這個(gè)過程稱為氣體的自由膨脹 下列說法正確的是 A 自由膨脹過程中 氣體分子只做定向運(yùn)動B 自由膨脹前后 氣體的壓強(qiáng)不變C 自由膨脹前后 氣體的溫度不變D 容器中的氣體在足夠長的時(shí)間內(nèi) 能全部自動回到A部分 解析 選C 理想氣體在絕熱的條件下 向真空做自由膨脹的過程是一個(gè)既與外界沒有熱交換 又沒有對外做功的過程 根據(jù)熱力學(xué)第一定律可以確定氣體的內(nèi)能不變 而理想氣體的分子勢能為0 即分子動能不變 溫度不變 由 c V增大 T不變 則p減小 B錯(cuò) 由熱力學(xué)第二定律D錯(cuò) 3 下面關(guān)于熵的有關(guān)說法錯(cuò)誤的是 A 熵是系統(tǒng)內(nèi)分子運(yùn)動無序性的量度B 在自然過程中熵總是增加的C 熱力學(xué)第二定律也叫做熵減小原理D 熵值越大代表著越為無序 解析 選C 如果過程是可逆的 則熵不變 如果不可逆 則熵是增加的 而且一切自然過程都沿著分子熱運(yùn)動的無序性增大的方向進(jìn)行 故A B D正確 C錯(cuò)誤 4 如圖2所示 兩個(gè)相通的容器P Q間裝有閥門K P中充滿氣體 Q內(nèi)為真空 整個(gè)系統(tǒng)與外界沒有熱交換 打開閥門K后 P中的氣體進(jìn)入Q中 最終達(dá)到平衡 則 A 氣體體積膨脹 內(nèi)能增加B 氣體分子勢能減少 內(nèi)能增加C 氣體分子勢能增加 壓強(qiáng)可能不變D Q中氣體不可能自發(fā)地全部退回到P中 解析 選D 據(jù)熱力學(xué)第二定律 自然界涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性知 D項(xiàng)正確 容器內(nèi)氣體自由膨脹 氣體與外界之間不做功也沒有熱交換 故氣體的內(nèi)能不變 A項(xiàng)不正確 氣體分子間作用力很弱 氣體體積變化時(shí) 氣體分子勢能可認(rèn)為不變 B C項(xiàng)也不正確 5 水力發(fā)電站的電能最終來自于 A 太陽能B 水的動能C 水的勢能D 水的內(nèi)能 解析 選A 煤 石油 水力等能源最終來自于太陽能 是太陽能將水蒸發(fā)到高處 然后再降落到地面各處 匯成江河湖海 高處的水向低處流就具有了水能 從而用于發(fā)電 6 CO2氣體有個(gè) 怪脾氣 它幾乎不吸收太陽的短波輻射 大氣中CO2濃度增加能使地表溫度因受太陽的輻射而上升 另外 它還有強(qiáng)烈吸收地面紅外熱輻射的作用 阻礙了地球周圍的熱量向外層空間的排放 使整個(gè)地球就像一個(gè)大溫室一樣 因此 大氣中二氧化碳?xì)怏w濃度的急劇增加會導(dǎo)致氣溫的逐步上升 使全球氣候變暖 為了減緩大氣中CO2濃度的增加 以下措施中可行且有效的是 A 禁止使用煤 石油和天然氣B 開發(fā)使用核能 太陽能C 將汽車燃料由汽油改為液化石油氣D 植樹造林 解析 選B D 可行且行之有效的措施是開發(fā)新能源以便減少對常規(guī)能源的利用 減少CO2的排放 植樹造林可以吸收空氣中的CO2 所以選B D 題中A C兩項(xiàng)措施雖然有效 但并不可行 7 某同學(xué)決定利用身邊的材料制作一個(gè)簡易的太陽能熱水器 容器壁的其中兩個(gè)面用玻璃板替代 以利于陽光射入 其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖3所示 為了更有效地利用太陽能 提高熱水溫度 下列措施中不合理的是 A 容器容積一定時(shí) 增大日光入射的有效面積B 盡量使有效采光面與太陽光垂直C 將除玻璃板之外的內(nèi)壁涂黑D 將除玻璃板之外的內(nèi)壁涂上一層反射面 解析 選D 若將除玻璃板之外的內(nèi)壁涂上一層反射面 則不利于對陽光的吸收 應(yīng)涂成黑色 因?yàn)楹谏奈鼰嵝Ч^好 故選D 二 非選擇題 本大題共2小題 共15分 8 5分 根據(jù)你對熵增加原理的理解 舉出一些系統(tǒng)從有序變?yōu)闊o序的例子 解析 根據(jù)熵增加原理 自然界的一切自發(fā)過程 總是朝著熵增加的方向進(jìn)行 而熵是描述系統(tǒng)無序程度的物理量 熵越大 無序程度越高 所以 熵的增加就意味著系統(tǒng)無序程度的增加 這意味著 自然界的一切自發(fā)過程 總是朝著從有序向無序的方向轉(zhuǎn)化 如 燃料的燃燒 氣體的擴(kuò)散 一切生命體從產(chǎn)生到消亡 都經(jīng)歷了一個(gè)從有序到無序的發(fā)展過程 答案 見解析 9 10分 如圖4所示是一種太陽能草坪節(jié)能燈 太陽能電池板供一只 10V9W 的電子節(jié)能燈工作 若太陽能電池板接收太陽能的有效面積為0 3m2 平均1小時(shí)得到的太陽輻射能為0 4 106J 太陽光一天照平均8小時(shí)計(jì)算 恰好可以供電子節(jié)能燈工作10小時(shí) 問 1 太陽能節(jié)能燈的能量轉(zhuǎn)化情況 2 太陽能電池板單位面積上接收太陽能的功率為多少 3 太陽能節(jié)能燈利用太陽能的效率大約是多少 解析 1 能量轉(zhuǎn)化 太陽能 電能 熱能 光能 2 電池板單位面積上接收功率 3 節(jié)能燈效率 答案 1 見解析 2 370W 3 10 1 下列哪些現(xiàn)象能夠發(fā)生 并且不違背熱力學(xué)第二定律 A 一杯熱茶在打開杯蓋后 茶會自動變得更熱B 蒸汽機(jī)把蒸汽的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能C 桶中混濁的泥水在靜置一段時(shí)間后 泥沙下沉 上面的水變清 泥 水自動分離D 電冰箱通電后把箱內(nèi)低溫物體的熱量傳到箱外高溫物體 解析 選C D A B都違背了熱力學(xué)第二定律 都不能發(fā)生 C中系統(tǒng)的勢能減少了 D中消耗了電能 所以不違背熱力學(xué)第二定律 均能發(fā)生 2 下述做法能改善空氣質(zhì)量的是 A 以煤等燃料作為主要生活燃料B 利用太陽能 風(fēng)能和氫能等能源替代化石能源C 鼓勵(lì)私人購買和使用汽車代替公交車D 限制使用電動車 解析 選B 以煤等燃料作為主要生活燃料時(shí)會產(chǎn)生大量空氣污染物 私人汽車代替公交車會使汽油消耗量增加 帶來的空氣污染物增多 限制使用電動車對改善空氣質(zhì)量無影響 故只能選B 3 某地的平均風(fēng)速為5m s 已知空氣密度是1 2kg m3 有一風(fēng)車 它的車葉轉(zhuǎn)動時(shí)可形成半徑為12m的圓面 如果這個(gè)風(fēng)車能將此圓內(nèi)10 的氣流的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?則該風(fēng)車帶動的發(fā)電機(jī)功率是多少 解析 首先可以求出在時(shí)間t內(nèi)作用于風(fēng)車的氣流質(zhì)量為m r2vt 這些氣流的動能為mv2 轉(zhuǎn)變的電能為E mv2 10 故風(fēng)車帶動電動機(jī)功率為P r2 v3 10 代入數(shù)據(jù)以后得P 3 4kW 答案 3 4kW 本部分內(nèi)容講解結(jié)束 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