2013物理人教版选修3-3课件第十章5热力学第二定律的微观解释

5热力学第二定律的微观解释一、有序和无序宏观态和微观态1．有序和无序(1)有序：只要确定了某种规则，则符合它的就叫有序．(2)无序：不符合某种确定规则的称为无序．2．宏观态和微观态(1)宏观态：符合某种规定、规则的状态．(2)微观态：在宏观态下符合另外的规定、规则的状态叫这个宏观态的微观态．(3)系统的宏观态所对应的微观态的多少表现为宏观态无序程度的大小．“宏观态”对应的“微观态”越多则越无序．名师点睛：有序态指的是对应着较少微观态那样的宏观态.二、热力学第二定律的微观解释1．微观意义一切自然过程总是沿着分子热运动的____________增大的方向进行的．无序性2．熵(1)概念：表示系统______________的物理量，其微小变化量为热量与温度的比值，即ΔS＝ΔQ.T无序程度(2)熵S与系统微观态数目Ω的关系：S＝klnΩ(3)熵是一个状态函数，仅由系统的状态决定．熵是分子热运动无序(混乱)程度的定量量度．3．熵增加原理在绝热过程或孤立系统中，熵总不会减小；即在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会__________．它就是热力学第二定律的微观表述．减小名师点睛：非孤立系统或非自然过程中，系统的熵可能增加，也可能减小.三、热力学第三定律1．内容－273.15℃(1)绝对零度：温度的下限，为0K＝__________.(2)表述一：不可能通过有限的过程把一个物体冷却到绝对零度，即绝对零度达不到．(3)表述二：当温度趋向于绝对零度时，体系的熵趋向于一个固定的数值，而与其他性质如压强无关；即趋于绝对零度时，系统等温可逆过程的熵变化趋于零．2．理解绝对零度达不到，因此绝对零度值不是测出来的，而是用在相当接近理想状态的条件下得到的实验结果外推后，用数学方法求得的．1．下列过程中，可能发生的是()CA．某工作物质从高温热源吸收20kJ的热量，全部转化为机械能，而没有其他任何影响B．打开一高压密闭容器，其内气体自发逸出后又自发跑进去，恢复原状C．利用其他手段，使低温物体的温度更低，高温物体的温度更高D．将两瓶不同的液体自发互溶，然后又自发地各自分开解析：根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传给高温物体，而不引起其他的变化，但通过其他手段是可以实现的，故C项对；内能自发地全部转化为机械能是不可能的，故A项错；气体膨胀具有方向性，故B项错；扩散现象也有方向性，D项也错．2．以下说法不正确的是()CA．电冰箱的食品温度比室内温度低，说明在一定条件下热传导也可以由低温物体向高温物体进行B．内能可以转化为机械能C．能量的耗散否定了能量的转化与守恒定律D．能量的耗散说明自然界的宏观过程具有方向性解析：热量在外界条件下可以由低温物体向高温物体传递；自然界的宏观过程都具有方向性．3．下列说法，正确的是()DA．机械能和内能之间的转化是可逆的B．气体向真空的自由膨胀是可逆的C．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较有序的D．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较无序的解析：机械能可以全部转化为内能，而内能却不能全部转化为机械能；气体向真空的自由膨胀是不可逆的；若一个“宏观态”对应的“微观态”较多，则表示其无序性程度高．4．(双选)下列说法正确的是()BCA．冰箱能使热量从低温物体传递到高温物体，因此不遵从热力学第二定律B．空调工作时消耗的电能与室内温度降低所放出的热量可以相等C．自发的热传导是不可逆的D．不可能通过给物体加热而使它运动起来解析：有外界的帮助和影响，热量可以从低温物体传到高温物体；空调消耗的电能是热量逆向传递产生的其他影响，可与传递的热量相等，事实上空调的能效比是大于1的；内能可以转化为机械能，只是不能完全转化而不产生影响．要点熵增加原理的理解和应用1．理解(1)熵增加原理是热力学第二定律的微观表述．(2)熵是个状态函数，表示系统的无序程度，无具体表达式，其变化量才是重点．(3)熵越大，系统无序度越高，越混乱．2．适用范围(1)自然过程中的孤立系统．(2)超出范围之外，系统可能会朝有序方向发展，比如人类改造自然．3．热力学第二定律的微观意义从微观的角度看，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．[例题](双选)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思路点拨：由于对热传递过程的微观解释不能真正理解，认为热传递的自然过程是大量分子从有序向无序的变化，而错选B.注意大量分子都在做无规则运动，热传递使这种热运动由无序程度小变为无序程度大．答案：CD1．下列关于熵的有关说法错误的是()CA．熵是系统内分子运动无序性的量度B．在自然过程中熵总不会减小C．热力学第二定律也叫做熵减小原理D．熵值越大代表着越无序解析：如果过程是可逆的，则熵不变；如果不可逆，则熵是增加的，而且一切自然过程都是沿着分子热运动的无序性增大方向进行．