2018-2019学年高中物理第十章热力学定律第56节热力学第二定律的微观解释能源和可持续发展课后课时精练新人教版选修3

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1、第5、6节热力学第二定律的微观解释能源和可持续发展[对点训练]考点1对有序和无序、宏观态和微观态的理解1．(多选)下列过程中不可逆的是(　　)A．锤子打铁，铁发热B．传热的容器内盛有液体，容器放在恒温的大水池内，不停地搅动液体，可保持温度不变C．在一绝热容器内，不同温度的液体混合D．在一绝热容器内，不同温度的氦气进行混合答案　ABCD解析　功变热是不可逆过程，故A符合题意。B中过程既有功变热，又有热传导，是不可逆过程，故B符合题意。C中液体扩散是不可逆过程，故C符合题意。D中具有一定温度的热传导也是不可逆的，故

2、D也符合题意。2．如图所示，气体自由膨胀的不可逆性可以用概率来说明，a、b、c三个分子在A、B两室的分配情况如下表：A室abcabbcaccab0B室0cababbccaabc则：(1)a分子出现在A室的概率为________。(2)a、b、c三分子全部回到A室的概率为________。(3)若有N个分子，则N个分子全部自动回到A室的概率为________。答案　(1)　(2)　(3)解析　a分子在自由运动后，在A室、B室的概率分别为，b分子在A室、B室的概率分别为，c分子在A室、B室的概率分别为，则a、b、c

3、三分子都在A室的概率为××＝。假设有N个分子，则全部在A室的概率为。考点2热力学第二定律的微观意义3.在一定速度下发生变化的孤立系统，其总熵的变化情况是(　　)A．不变B．可能增大或减小C．总是增大D．总是减小答案　C解析　一切孤立系统总向着总熵增大的方向发展。(1)由熵的定义可知，熵较大的宏观状态就是无序程度较大的宏观状态，也就是出现概率较大的宏观状态。在自然过程中熵总是增加的，其原因并非因为有序是不可能的，而是因为通向无序的渠道要比通向有序的渠道多得多，把事情搞得乱糟糟的方式要比把事情做得整整齐齐的方式多得

4、多。(2)从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律：一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值较大代表着较为无序，所以自发的宏观过程总是向无序程度更大的方向发展。4．(多选)下列关于熵的观点中正确的是(　　)A．熵越大，系统的无序程度越大B．对于一个不可逆绝热过程，其熵不会减小C．气体向真空中扩散时，熵值减小D．自然过程中熵总是增加，因为通向无序的渠道要比通向有序的渠道多得多答案　ABD解析　熵是系统内分子运动无序性的量度，熵越大，其无序程度越大，A正确。不可逆绝热过程，其宏观态对应微观态数目增大

5、，其熵会增加，不会减小，B正确。气体向真空中扩散，无序程度增大，熵值增大，C错误。自然过程中，无序程度较大的宏观态出现概率较大，因而通向无序的渠道多，D正确。5．热力学第二定律的开尔文表述指出：内能与机械能的转化具有方向性。请结合熵的变化加以解释。答案　见解析解析　机械运动是宏观情况下物体在空间位置上的变化，物体运动状态的变化完全遵循牛顿运动定律所反映的因果关系，这是一种有序的运动。热运动是大量分子的无规则运动，系统的一个宏观状态包含着大量的微观状态，这是一种无序的运动。机械运动向热运动的转化，属于从有序向无序

6、的转化，会导致熵的增加，符合热力学规律，因此机械能可以全部转化为内能。反之，热运动向机械运动的转化属于从无序向有序的转化，即从高熵向低熵转化，不符合熵增加原理，因此内能向机械能的转化不能全部实现。6．成语“覆水难收”指一盆水泼出后是不可能再回到盆中的。请结合熵的变化解释为什么水不会自发地聚到盆中？答案　见解析解析　由于盆的形状确定，水在盆中时，空间位置和所占据的空间体积一定，显得“有序”“整齐”和“集中”，系统的熵低。当把水泼出后，它的形状不再受盆的限制，各种可能的形状都有，占据的空间体积和所处的位置都有多种可

7、能。显得“无序”“混乱”“分散”。系统的熵高。水泼出的过程属于从有序向无序的转化过程。导致熵的增加，符合熵增加原理。反之，水聚到盆中的过程，属于从无序向有序的转化。即从高熵向低熵转化，不符合熵增加原理。因此水不能自发地聚到盆中。考点3能源的开发和利用7.(多选)关于能源的利用，下列说法中正确的是(　　)A．由于我国煤和石油的储量十分丰富，所以太阳能的开发在我国并不十分重要B．能源的利用过程，实质上是能的转化和传递的过程C．现在人类社会使用的能源主要是煤、石油和天然气D．煤、石油和天然气的化学能归根到底来自太阳能

8、答案　BCD解析　目前人类使用的能源主要的仍是煤、石油和天然气。燃料燃烧时，化学能转化为内能，内能又可转化成机械能和电能。人类在生产和生活中需要各种形式的能，我们可以根据需要把能源的能量转化成各种形式的能，以供利用。所以，能源的利用过程实质上是能的转化和传递的过程。我国的煤和石油尽管储量丰富，但终究有限，且利用后不能再生，终有用完的日子，所以开发和利用新能源，特别是核能和太阳能，是解决