2016-2017学年人教版选修3-3105-6热力学第二定律的微观解释能源和可持续发展学案

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1、5热力学第二定律的微观解释6能源和可持续发展学习目标1.知道有序和无序，宏观态和微观态的概念.（重点）［能利用热力学節二定徐的义解样何题卜」2.知道宏观态对应的微观态的数目与无序程度的关系.知道热力学第二定律的微观意义.（重点）3.掌握爛的概念，了解燔增加原理，知道它是热力学第二定律的另一种表述.（难点）4.知道什么是能量耗散和品质降低.了解能源与人类社会、环境的的关系.（难点）热力学第二定律的微观解释◊基础初探◊［先填空］1.有序、无序一个系统的个体按确定的某种规则,有顺序地排列即有序；个体分布没有确定的要求，“怎样分布都可以”即无序.2.宏观态、微

2、观态系统的述观状态即宏观态，系统内个体的不同分布状态即微观态.3.热力学第二定律的微观意义一切口然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行.4.嬌表达式S=klnQf£表示玻耳兹曼常量，。表示一个宏观状态所对应的微观状态的数目.S表示系统内分子运动无序性的量度,称为爛.5.炳增加原理在任何自然过程中，一个孤立系统的总爛不会减尘.［再判断］1.嫡越小，系统对应的微观态就越少.（V）2.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.（丿）3.大量分子无规则的热运动能够自动变为有序运动.（X）［后思考］1.质量相同、温

3、度相同的水，如图10-5-1所示，分别处于固态、液态和气态三种状态下，它们的爛的大小有什么关系？为什么？气体液体^OOOqoOqaO®OOoo°图10-5-1【提示】质量相同、温度相同的水，可以由固态自发地向液态、气态转化.所以，气态时的炳最大，其次是液态，固态时的嫡最小.2.爛的大小与无序性的大小有什么关系？在自然过程屮，孤立系统的嫡一定增大吗？【提示】爛值越大其无序性越大.在自然过程中，孤立系统的蠣总是从蠣小的状态向嫡大的状态发展.◊核心突破◊［核心点击］热力学第二定律的微观解释和爛1.热力学第二定律的微观解释（1）热传递过程：从宏观上看，热量自发

4、地从高温物体传到低温物体；从微观角度看，内能从高温物体向低温物体传递，导致高温物体中的分子运动减慢，低温物体屮的分子运动加快，到温度相同时，两个物体分子的平均动能相同，热传导这个不可逆过程使分子热运动的无序程度增加了.（2）功转变为热：从宏观上看是机械能或其他形式的能量转化为内能的过程;从微观上看，机械运动中大量分子主要都沿同一方向运动，转变为热运动，分子杂乱无章地向各个方向运动，因此是大量分子从有序运动向无序运动转化的过程.（3）热力学第二定律的微观本质：一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动无序程度增大的方向进行.2.炳（1）嫡的概念：物理学中用字母

5、Q表示一个宏观状态所对应的微观状态的数目，用字母S表示嫡，有：S=kQ,式中k叫做玻耳兹曼常数.（2）嫡是状态量：炳是热力学屮一个重要的状态函数（或叫状态参量），热力学系统（研究对象）处于任何一个状态都对应着一个嫡函数，常用S表示.嫡的大小表征着热力学系统内粒子热运动的杂乱无章的程度.爛值越大的状态，系统内粒子热运动就越混乱无序；爛值越小的状态，系统内粒子热运动的无序性就越小.1.炳增加原理（1）嫡是无序程度的量度：根据嫡的含义，热力学系统处于非平衡态时的粒子热运动有一定的有序性，因此，其爛值较小；当其达到平衡态后，其粒子热运动的无序性达到极高程度

6、.使其爛值达到最大值.（2）热力学系统演化的方向性：对于绝热或孤立的热力学系统而言，所发生的是由非平衡态向着平衡态的变化过程，因此，总是朝着爛增加的方向进行，或者说，一个孤立系统的嫡永远不会减少，这就是燔增加原理，也就是热力学第二定律的另一种表述形式.O题组冲关◊1.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.热传递的自发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・热传递的自发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.一切自发过程总是沿着分子热运动的无序

7、性增大的方向进行E.从微观的角度看，热力第二定律是一个统计定律【解析】热力学第二定律的微观意义明确指出：一切自发过程总是沿着分子热运动的无序程度增大的方向进行，所以选项C、D正确，热力学第二定律是一个统计规律，故E正确.【答案】CDE2.（2016-武汉高二检测）从微观角度看，下列说法正确的是（）A.一个非孤立系统可能从嫡大的状态向嫡小的状态发展B.一个非孤立的系统总是从爛小的状态向爛大的状态发展C.一个宏观状态所对应的微观状越多，越是无序，燔值越大D.出现概率越小的宏观状态嫡值越大E.出现概率越大的宏观状态，嫡值越大【解析】一切自然过程总是沿着分子热

8、运动无序性增大的方向进行的.爛是描述系统大量分子运动无序性程度的.在任何自然过程中，一个孤立系