物理3-3人教版10.5《熱力學第二定律的微觀解釋》課件2

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歡迎進入物理課堂 5 熱力學第二定律的微觀解釋 一 有序和無序 宏觀態(tài)和微觀態(tài) 1 有序和無序 1 有序 只要確定了某種規(guī)則 則符合它的就叫有序 2 無序 不符合某種確定規(guī)則的稱為無序 2 宏觀態(tài)和微觀態(tài) 1 宏觀態(tài) 符合某種規(guī)定 規(guī)則的狀態(tài) 2 微觀態(tài) 在宏觀態(tài)下符合另外的規(guī)定 規(guī)則的狀態(tài)叫這個宏觀態(tài)的微觀態(tài) 3 系統(tǒng)的宏觀態(tài)所對應的微觀態(tài)的多少表現(xiàn)為宏觀態(tài)無序程度的大小 宏觀態(tài) 對應的 微觀態(tài) 越多則越無序 名師點睛 有序態(tài)指的是對應著較少微觀態(tài)那樣的宏觀態(tài) 二 熱力學第二定律的微觀解釋1 微觀意義一切自然過程總是沿著分子熱運動的 增大的 方向進行的 無序性 2 熵 1 概念 表示系統(tǒng) 的物理量 其微小變化 量為熱量與溫度的比值 即 S Q T 無序程度 2 熵S與系統(tǒng)微觀態(tài)數(shù)目 的關系 S kln 3 熵是一個狀態(tài)函數(shù) 僅由系統(tǒng)的狀態(tài)決定 熵是分子熱運動無序 混亂 程度的定量量度 3 熵增加原理在絕熱過程或孤立系統(tǒng)中 熵總不會減小 即在任何自然過程中 一個孤立系統(tǒng)的總熵不會 它就是熱力學 第二定律的微觀表述 減小 名師點睛 非孤立系統(tǒng)或非自然過程中 系統(tǒng)的熵可能增加 也可能減小 三 熱力學第三定律 1 內容 273 15 1 絕對零度 溫度的下限 為0K 2 表述一 不可能通過有限的過程把一個物體冷卻到絕對零度 即絕對零度達不到 3 表述二 當溫度趨向于絕對零度時 體系的熵趨向于一個固定的數(shù)值 而與其他性質如壓強無關 即趨于絕對零度時 系統(tǒng)等溫可逆過程的熵變化趨于零 2 理解絕對零度達不到 因此絕對零度值不是測出來的 而是用在相當接近理想狀態(tài)的條件下得到的實驗結果外推后 用數(shù)學方法求得的 1 下列過程中 可能發(fā)生的是 C A 某工作物質從高溫熱源吸收20kJ的熱量 全部轉化為機械能 而沒有其他任何影響B(tài) 打開一高壓密閉容器 其內氣體自發(fā)逸出后又自發(fā)跑進去 恢復原狀C 利用其他手段 使低溫物體的溫度更低 高溫物體的溫度更高D 將兩瓶不同的液體自發(fā)互溶 然后又自發(fā)地各自分開解析 根據(jù)熱力學第二定律 熱量不可能從低溫物體自發(fā)地傳給高溫物體 而不引起其他的變化 但通過其他手段是可以實現(xiàn)的 故C項對 內能自發(fā)地全部轉化為機械能是不可能的 故A項錯 氣體膨脹具有方向性 故B項錯 擴散現(xiàn)象也有方向性 D項也錯 2 以下說法不正確的是 C A 電冰箱的食品溫度比室內溫度低 說明在一定條件下熱傳導也可以由低溫物體向高溫物體進行B 內能可以轉化為機械能C 能量的耗散否定了能量的轉化與守恒定律D 能量的耗散說明自然界的宏觀過程具有方向性解析 熱量在外界條件下可以由低溫物體向高溫物體傳遞 自然界的宏觀過程都具有方向性 3 下列說法 正確的是 D A 機械能和內能之間的轉化是可逆的B 氣體向真空的自由膨脹是可逆的C 如果一個 宏觀態(tài) 對應的 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) 對應的 微觀態(tài) 比較多 就說明這個 宏觀態(tài) 是比較無序的解析 機械能可以全部轉化為內能 而內能卻不能全部轉化為機械能 氣體向真空的自由膨脹是不可逆的 若一個 宏觀態(tài) 對應的 微觀態(tài) 較多 則表示其無序性程度高 4 雙選 下列說法正確的是 BC A 冰箱能使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體 因此不遵從熱力學第二定律B 空調工作時消耗的電能與室內溫度降低所放出的熱量可以相等C 自發(fā)的熱傳導是不可逆的D 不可能通過給物體加熱而使它運動起來解析 有外界的幫助和影響 熱量可以從低溫物體傳到高溫物體 空調消耗的電能是熱量逆向傳遞產生的其他影響 可與傳遞的熱量相等 事實上空調的能效比是大于1的 內能可以轉化為機械能 只是不能完全轉化而不產生影響 要點 熵增加原理的理解和應用 1 理解 1 熵增加原理是熱力學第二定律的微觀表述 2 熵是個狀態(tài)函數(shù) 表示系統(tǒng)的無序程度 無具體表達式 其變化量才是重點 3 熵越大 系統(tǒng)無序度越高 越混亂 2 適用范圍 1 自然過程中的孤立系統(tǒng) 2 超出范圍之外 系統(tǒng)可能會朝有序方向發(fā)展 比如人類 改造自然 3 熱力學第二定律的微觀意義 從微觀的角度看 熱力學第二定律是一個統(tǒng)計規(guī)律 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 而熵值較大代表著較為無序 所以自發(fā)的宏觀過程總是向無序程度更大的方向發(fā)展 例題 雙選 關于熱力學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)則的熱運動能夠自動轉變?yōu)橛行蜻\動B 熱傳遞的自然過程是大量分子從有序運動狀態(tài)向無序運動狀態(tài)轉化的過程C 熱傳遞的自然過程是大量分子從無序程度小的運動狀態(tài)向無序程度大的運動狀態(tài)轉化的過程D 一切自然過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行 思路點撥 由于對熱傳遞過程的微觀解釋不能真正理解 認為熱傳遞的自然過程是大量分子從有序向無序的變化 而錯選B 注意大量分子都在做無規(guī)則運動 熱傳遞使這種熱運動由無序程度小變?yōu)闊o序程度大 答案 CD 1 下列關于熵的有關說法錯誤的是 C A 熵是系統(tǒng)內分子運動無序性的量度B 在自然過程中熵總不會減小C 熱力學第二定律也叫做熵減小原理D 熵值越大代表著越無序解析 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是沿著分子熱運動的無序性增大方向進行 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全