1、5热力学第二定律的微观解释6能源和可持续发展1.(多选)关于气体向真空中扩散的规律的叙述中正确的是(ACD)A.气体分子数越少,扩散到真空中的分子全部回到原状态的可能性越大B.气体分子数越多,扩散到真空中的分子全部回到原状态的可能性越大C.扩散到真空中的分子在整个容器中分布越均匀,其宏观态对应的微观态数目越大D.气体向真空中扩散时,总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行解析:气体分子向真空中扩散时,分子数越少,分子全部分布于原状态下即全部回到原状态的概率越大;分子数越多,分子全部分布于原状态下即全部回到原状态的概率越小,则A正确,B错误.扩散到真空中的分子在整个容器中均匀分布的概率最大,即其
2、宏观态对应的微观态数目最多,并且这一宏观态的无序性最强,C,D正确.2.(多选)以一副扑克牌为例,下列关于有序和无序、宏观态和微观态的认识中正确的是(ACD)A.按黑桃、红桃、草花、方块的顺序,而且从大到小将扑克牌排列起来,扑克牌这时是有序的B.将扑克牌按偶数和奇数分成两部分,扑克牌是无序的,每部分内部是有序的C.一副扑克牌,这就是一个宏观态,将牌洗动一次就是一个微观态D.一副扑克牌按偶数和奇数分成两部分,这是一个宏观态,它是一副扑克牌对应的一个微观态解析:A中扑克牌的排列是有确定规则的,是有序的,A正确.B中将扑克牌按奇、偶分成两部分,是有确定规律的,是有序的,每部分内部排列是没有规则的,是
3、无序的,B错误.一副扑克牌是一个系统,是一个宏观态,洗动一次,系统内部排列不同,是这副扑克牌宏观态对应的一个微观态,C正确.将一副扑克牌分成奇、偶两部分,构成一个系统,是一个宏观态,同时,它又是一副扑克的一种排列形式,是一副扑克牌这一宏观态对应的一个微观态,D正确.3.已知一个系统的两个宏观态甲、乙,及对应微观态的个数分别为较少、较多,则下列关于对两个宏观态的描述及过程自发的可能方向的说法中正确的是(A)A.甲比较有序,乙比较无序,甲乙B.甲比较无序,乙比较有序,甲乙C.甲比较有序,乙比较无序,乙甲D.甲比较无序,乙比较有序,乙甲解析:一个宏观态对应微观态的多少标志了宏观态的无序程度,从中还可
4、以推知系统自发的方向,微观态数目越多,表示越无序,一切自然过程总沿着无序性增大的方向进行,A正确,B,C,D错误.4.(多选)下列关于熵的说法中正确的是(AC)A.熵是热力学中的一个状态量B.熵是热力学中的一个过程量C.熵值越大,无序程度越大D.熵值越小,无序程度越大解析:熵值越大,无序程度越大,而熵是状态量,故A,C正确,B,D错误.5.(多选)对于孤立体系中发生的实际过程,下列说法中正确的是(AC)A.系统的总熵只能增大,不可能减小B.系统的总熵可能增大,可能不变,还可能减小C.系统逐渐从比较有序的状态向更无序的状态发展D.系统逐渐从比较无序的状态向更加有序的状态发展解析:在孤立体系中发生
5、的实际过程,其系统的总熵是增加的,它不可能减小,故选项A正确,B错误.根据熵增加原理,该系统只能从比较有序的状态向更无序的状态发展,故选项C正确,D错误.6.下列现象属于能量耗散的有(D)A.利用水能发电转化为电能B.电能通过灯泡中的电阻丝转化为光能C.电池的化学能转化为电能D.火炉把房子烤暖解析:能量耗散是指其他形式的能转化为内能,最终流散在周围环境中无法重新收集并加以利用的现象,能够重新收集并加以利用的能不能称为能量耗散.本题中的电能、光能都可以重新收集并加以利用,如用光做能源的手表等.只有当用电灯照明时的光能被墙壁吸收之后变为周围环境的内能,才无法重新收集并加以利用,但本题没有指明该光能
6、用来做什么,故不能算能量耗散.火炉把房子烤暖后使燃料的化学能转化成内能并流散在周围的环境中,无法重新收集并加以利用,属于能量耗散.7.(多选)煤是重要的能源和化工原料,直接燃烧既浪费资源又污染环境.最近,某企业利用“煤粉加压气化制备合成气新技术”,让煤变成合成气(一氧化碳及氢气总含量90%),把煤“吃干榨尽”.下列有关说法中正确的是(ACD)A.煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化和物理变化B.煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化但没有物理变化C.该技术实现了煤的清洁利用D.该技术实现了煤的高效利用解析:煤粉加压气化制备合成气过程中既有物理变化,又有化学变化,A正确,B错误;该技术使煤得以
7、良好利用又环保,C,D正确.8.(多选)从微观角度看,下列说法正确的是(ACE)A.一个非孤立系统可能从熵大的状态向熵小的状态发展B.一个非孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展C.一个宏观状态所对应的微观状态越多,越是无序,熵值越大D.出现概率越小的宏观状态,熵值越大E.出现概率越大的宏观状态,熵值越大解析:一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行.熵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,一个孤立系统的总熵不会减小,也就是说,一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展.反映了一个孤立系统的自然过程会沿着分子热运动的无序性增大的方向进行.对于一个非孤立系统,在与外
8、界有能量交换时其熵也有可能变小,出现概率越大的宏观态所对应的微观态越多,熵越大,故B,D错误,A,C,E正确.9.(多选)关于“温室效应”,下列说法正确的是(BC)A.太阳能源源不断地辐射到地球上,由此产生了“温室效应”B.石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量,由此产生了“温室效应”C.“温室效应”使得地面气温上升,两极冰雪融化D.“温室效应”使得土壤酸化解析:“温室效应”的产生是由于石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量.它的危害是使地面气温上升、两极冰雪融化、海平面上升淹没沿海城市、海水向河流倒灌、耕地盐碱化等,故B,C正确.10.(多选)为了减缓大气
9、中CO2浓度的增加,可以采取的措施有(BD)A.禁止使用煤、石油和天然气B.开发利用核能、太阳能C.将汽车燃料由汽油改为液化石油气D.植树造林解析:能源与环境是相互制约的,在目前能源比较短缺的情况下还不能禁止使用常规能源,A错误;加大新能源的开发,充分利用核能、太阳能可以有效改善环境污染,减缓CO2的增加,B正确;汽车燃料由汽油改为液化石油气仍然产生大量CO2,C错误;通过植树造林,可以把太阳辐射到地球的能量转化为生物的能量储存起来,又能吸收大气中的CO2,释放出O2,D正确.11.(多选)下列关于晶体熔化的说法中正确的是(BD)A.在晶体熔化的过程中,温度不变,分子热运动的平均速率不变,则无
10、序程度不变B.晶体熔化时,由分子的平衡位置在空间较为规则排列,变为分子的平衡位置较为无序排列,则无序度增大C.在晶体熔化的过程中,熵将保持不变D.在晶体熔化的过程中,熵将增加解析:在晶体熔化的过程中,分子的平衡位置由较有规则变为无规则,无序度增大,熵将增加,故B,D正确.12.用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分,A中盛有一定质量的理想气体,B为真空如图(甲)所示,现把隔板抽去,A中的气体自动充满整个容器如图(乙)所示,这个过程称为气体的自由膨胀,下列说法正确的是(C)A.自由膨胀过程中,气体分子只做定向运动B.自由膨胀前后,气体的压强不变C.自由膨胀前后,气体的温度不变D.容器中的气体在足够长的时间内,能全部自动回到A部分解析:由分子动理论知,气体分子在永不停息地做无规则运动,选项A错误;由能量守恒定律知,气体膨胀前后内能不变,又因一定质量理想气体的内能只与温度有关,所以气体的温度不变,选项C正确;由=C,所以气体压强变小,选项B错误;由热力学第二定律知,真空中气体膨胀具有方向性,在无外界影响的情况下,容器中的气体不能自发地全部回到容器的A部分,选项D错误.