1、第五节有序、无序和熵 第六节课题研究：家庭中的热机(略)第二章 能量的守恒与耗散目标导航1.知道什么是能量的耗散与退化.2.知道热力学第三定律的绝对零度不可能达到.3.知道什么是有序和无序，什么是宏观态与微观态.4.知道热力学第二定律的微观意义.新知初探自学导引 一、能量的耗散与退化在自然界发生的种种变化中，能量的总值虽然保持不变(守恒)，但是能量可被利用的价值却越来越小，或者说能量的_在逐步降级，这就是能量的耗散与退化品质想一想1使用电炉时，电能转化为内能，这个系统能否依靠自身的作用(自发地)回到原来的状态？提示：不能除非依靠系统外界的“帮助”，才可能将内能再转化为电能绝对零度开尔文Kt27
2、3.15 K二、绝对零度不可达到1.热力学第三定律：不可能通过有限的过程把物体冷却到_2.热力学温度 T 的单位是_，符号为_，与摄氏度 t 的换算关系：T_三、熵增加原理1.熵表示孤立系统内能量的_和_的程度，熵越大，系统就越接近_，越是不易转化2.任何孤立系统，它的总熵永远不会_；或者说，自然界的一切自发过程，总是朝着熵_的方向进行的耗散退化平衡状态减小增加四、有序向无序的转化 系统自发的过程总是从_变为_的系统总是从熵比较_的状态变为熵比较_的状态由此可见，熵是表征系统的_的物理量，熵越大，系统的无序程度越_有序无序小大无序程度高想一想2一个物体在粗糙的平面上滑动，最后停止系统的熵如何变
3、化？提示：因为物体由于受到摩擦力而停止运动，其动能变为系统的内能，增加了系统分子无规则运动的程度，使得无规则运动加强，也就是系统的无序程度增加了，所以系统的熵增加了要点探究讲练互动 能量的耗散与退化我们没有办法把流散的内能重新收集起来加以利用，这种现象叫做能量的耗散与退化能量的耗散与退化是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有的方向性对能量的耗散与退化的理解：1.在利用能源的实际过程中，由于摩擦、体积形变、系统向外界放出热量等因素，会有部分能量最终以热能的形式转移出去宏观过程的不可逆性，导致这些能量无法重新收集而被利用，从而造成能量的永久性损失，这就是能量耗散可见，能量耗散与能量退化的宏
4、观过程具有方向性、不可逆性2.能量耗散过程中，包括环境在内的整个系统总能量仍是守恒的，但可利用的能量在减少，造成能量的“贬值”任何利用能源的过程都必然导致这种能量“贬值”，即退化因此我们要节约能源能源利用的过程实质上是()A能量的消失过程B能量的创造过程C能量的转化和转移过程D能量的转化、传递并且逐渐消失的过程例1【答案】C【精讲精析】能源利用的过程是做功或热传递的过程，前者是能量的转化，后者则是能量的转移，总之向着耗散退化的方向发展，不再是便于我们利用的能量变式训练1.下列关于能量耗散的说法正确的是()A能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律B能量耗散是指散失在环境中的内能再也不能被人类
5、利用C各种形式的能量向内能的转化，是能够自动全额发生的D能量耗散导致能量品质的降低答案：BCD1.有序和无序确定某种规则，符合这个规则的分布是有序的，不符合这个规则和要求的分布就是无序的有序意味着各处都一样、均衡、没有差别；而无序则是相反对有序、无序和熵的理解2.宏观态和微观态规定了某种规则，我们就规定了一个“宏观态”，这个“宏观态”可能包含一种或几种“微观态”，不同的“宏观态”对应的“微观态”的个数不同如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，我们就说这个“宏观态”是比较无序的我们以气体向真空的扩散为例来认识宏观态和微观态一个箱子被挡板分为左、右两室，左室有气体，右室为真空撤去挡板后气体要由
6、左向右扩散我们从分子热运动的角度分析这个过程的方向性为了简单，假定气体只由A、B、C、D共四个分子组成甲、乙、丙、丁是四个不同的微观态，但甲、乙属于同一个宏观态，丙、丁属于另一个宏观态图251撤去挡板后四个分子都可以处于箱中任何位置，就像队列解散后的学生一样如果细致地区分哪个分子在哪侧，这样的一个一个的状态就是不同的微观态例如，“A、B 在左室，C、D 在右室”与“A、C 在左室，B、D 在右室”，就是两个不同的微观态当然“A 在左室，B、C、D 在右室”也是与前面两个不同的微观态但是，宏观的观察并不能区分图 251 甲和乙的两个微观态，我们只能说这两种情况下左右两室中分子的数量密度是一样的，
7、因此，我们说，图甲和图乙属于同一个宏观态；而图丙和图丁，尽管从微观上看具体分子的位置并不一样，是不同的微观态，但它们还是属于同一个宏观态，都是“左 1 右 3”如图252所示，质量相同、温度相同的水，分别处于固态、液态和气态三种状态下，它们的熵的大小有什么关系？为什么？例2图252【答案】见精讲精析【精讲精析】由大量分子组成的系统自发变化时，总是朝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，任何一个系统自发变化时，系统的熵要么增加，要么不变，但不会减少质量相同、温度相同的水，可以自发地由固态向液态、气态液化，所以气态时的熵最大，其次是液态，固态时熵最小【方法总结】一个孤立系统的总熵不会减少，也就是说它总是从有序向无序方向转化变式训练2.将一些盐放入一杯清水中，一杯水都变咸了，试说明这一过程中熵的变化解析：盐在水中逐渐扩散的过程，属于从有序向无序转化的过程，故熵将增加答案：见解析
