2018版物理人教版 选修3-3:第十章 5-6 热力学第二定律的微观解释 能源和可持续发展
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[知识梳理]

1.有序和无序: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(选填"有"或"没有")确定的要求,"怎样分布都可以"即无序.

2.宏观态和微观态:系统的宏观状态即宏观态,系统内个体的不同分布状态即微观态.

一个"宏观态"对应的"微观态"比较多,就说这个"宏观态"是比较无序的.

3.热力学第二定律的微观意义

(1)气体向真空的扩散:气体的自由扩散过程是沿着无序性增大的方向进行的.

(2)热力学第二定律的微观意义:一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行.

4.熵及熵增加原理

(1)熵:表达式S=kln Ω,k表示玻耳兹曼常量,Ω表示一个宏观状态所对应的微观态的数目,S表示系统内分子运动无序性的量度,称为熵.

(2)熵增加原理:在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小.

[即学即用] 判断下列说法的正误.

(1)一个系统中个体排列的"有序"和"无序"是绝对的.( × )

(2)一个宏观态所对应的微观态数目越多,则熵越大.( √ )

(3)熵值越大代表着越有序.( × )

(4)孤立系统的总熵可能增大,也可能减小.( × )

二、能源和可持续发展

[导学探究] (1)流动的水带动水磨做功,由于磨盘和粮食之间的摩擦和挤压,使磨盘和粮食的温度升高,水流的一部分机械能转变成了内能,这些内能最终流散到周围的环境中,我们没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用.可见,内能与机械能相比,哪种能量的品质低?

(2)如图2所示是两幅宣传节约能源的图片.请问:既然能量是守恒的,我们为什么还要节约能源?

图2

(3)化石能源的大量消耗会带来哪些环境问题?

答案 (1)内能.

(2)能量是守恒的,但能量耗散却导致能量品质的降低,在利用它们的时候,高品质的能量