热力学第二定律的微观解释能源和可持续发展

《热力学第二定律的微观解释能源和可持续发展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、5.6.热力学第二定律的微观解释能源和可持续发展一、热力学第二定律的微观解释1．有序和无序　宏观态和微观态(1)有序：一个系统的个体按某种确定的，有顺序地排列称为有序．(2)无序：一个系统的个体分布没有确定的，分布是随意的，称为无序．(3)宏观态：一个系统整体所处的状态就叫做宏观态．(4)微观态：宏观态系统内的不同分布状态就叫做微观态．规则规则对应2．气体向真空的扩散一切自然过程总是沿着分子热运动的增大的方向进行．3．熵(1)定义式：S＝klnΩ，式中S表示熵，k表示，Ω表示微观态的．(2)意义：表示系统内分子运动的量度．(3)熵增加

2、原理：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会．无序性玻耳兹曼常量数目无序性减小二、能源和可持续发展1．能量耗散与品质降低(1)能量耗散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．内能方向性(2)能量品质降低①各种形式的能量向内能的转化，是微观领域内由无序程度较小的状态向无序程度较大的状态转化，是能够自动发生、全额发生的．②内能向机械能的转化过程，由热力学第二定律知道，这种转化是有条件的，即环境中必须存在着温度差，而且内能不能

3、全额转化为机械能．③因此，从可被利用的价值来看，内能相对于机械能、电能等，是一种低品质的能量．2．能源与人类社会发展(1)能源是社会存在与发展永远不可或缺的必需品，是国民经济运行的物质基础，它与材料、信息构成现代社会的三大支柱．(2)能源科技的每一次突破，都带来了生产力的巨大飞跃和社会的进步．3．能源与环境能源种类：煤、、天然气等常规能源环境问题：温室效应、、光化学烟雾石油酸雨4．开发新能源(1)化石能源的短缺和利用常规能源带来的环境污染，使得新能源的开发成为当务之急．(2)新能源主要有下列几种：①太阳能②.③风能④水(河流、潮汐)能

4、太阳能、风能、水能是清洁能源生物质能一、热力学第二定律的微观意义的理解1．有序、无序的含义“无序”意味着各处一样、平均、没有差别，而有序则正好相反．2．熵的含义“有序”和“无序”是相对而言的，是从有序程度上讲的，熵是宏观态无序程度的量度，熵越高，意味着宏观态所对应的微观态数目越多，即越无序，熵越低即越有序．3．热力学第二定律的微观解释高温物体和低温物体中的分子都在做无规则的热运动，但是高温物体中分子热运动的平均速率要大于低温物体．所以在高温物体分子与低温物体分子的碰撞过程中，低温物体分子运动的剧烈程度会逐渐加剧，即低温物体的温度升高了

5、．而高温物体分子运动的剧烈程度会减缓，即高温物体的温度降低了．所以从宏观热现象角度来看，热传递具有方向性，总是从高温物体传给低温物体．换一种角度看，初始我们根据温度的高低来区分两个物体，而终了状态两个物体上的温度处处相同，无法区别，我们就说系统的无序程度增加了．同理可知，在通过做功使系统内能增加的过程中，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．4．热力学第二定律的微观意义第二定律揭示了涉及热现象的一切宏观的自然过程都只能在一个方向上发生，而不会可逆地在相反的方向上出现，它指出在能量得以平衡的众多过程中，哪些可能发生，

6、哪些不可能发生．自然界涉及热现象的一切宏观过程都是不可逆的，宏观自发过程的这种方向性(熵增加的方向)，也就成为时间的方向性．所以，“熵”又常常被称为“时间箭头”．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：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

7、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二、能源的分类与应用能源分类方法能源分类名称特点举例按形成或转换特点分一次能源自然形成，未经加工太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能二次能源由一次能源经加工转换而成焦炭、木炭、蒸汽、液化气、酒精、汽油、电能按利用技术分常规能源已大规模正常使用煤、石油、天然气、水能新能源正在开发，或有新的利用方式太阳能、核能、地热能、海洋能、

8、沼气、风能能源分类方法能源分类名称特点举例按可否再生分可再生能源可循环使用、不断补充水能、风能、生物质能、地热能不可再生能源短期内无法转换获得煤、石油、天然气、核燃料按对环境污染情况分清洁能源对环境基本上没有污染太阳能、