2017-2018学年物理人教版选修3-3教学案:第十章 第5、6节 热力学第二定律的微观解释 能源和可持续发展
2017-2018学年物理人教版选修3-3教学案:第十章 第5、6节    热力学第二定律的微观解释  能源和可持续发展第3页

  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空气中,我们没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用。请思考:内能与机械能相比,哪种能量的品质低?

  提示:内能。能量的耗散虽然不会使能量减少,却会导致能量品质的降低,它实际上将能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式。故内能较之机械能是一种低品质的能量。

  

  

热力学第二定律的微观意义   

  1.热力学第二定律的微观意义:热力学第二定律揭示了涉及热现象的一切宏观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,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"。

  2.熵和熵增加原理的理解

  (1)熵是反映系统无序程度的物理量,正如温度反映物体内分子平均动能大小一样。系统越混乱,无序程度越大,就称这个系统的熵越大。

  (2)系统自发变化时,总是向着无序程度增加的方向发展,至少无序程度不会减少。也就是说,系统自发变化时,总是由热力学概率小的状态向热力学概率大的状态进行。从熵的意义上来说,系统自发变化时,总是向着熵增加的方向发展,不会使熵减小。

  (3)任何宏观物质系统都有一定量的熵,熵也可以在系统的变化过程中产生或传递。

  

  1.(多选)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

解析:选CD 因为大量分子做无规则热运动,因此系统的一个宏观过程包含着大量的微观状态,这是无序的运动;热运动的结果只能使分子热运动更加无序;热传递的自然过