1、第五节热力学第二定律的微观解释第六节 能源和可持续发展核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第六节 课前自主学案课标定位课标定位学习目标：1.知道什么是有序和无序、宏观态和微观态2理解热力学第二定律的微观意义，了解熵的概念及用熵的概念表示的热力学第二定律3认识能源和环境与人类生存的关系，知道可持续发展的重大意义，增强保护环境的意识重点难点：通过对实例分析，理解有序和无序、宏观态和微观态的概念，归纳总结出热力学第二定律的微观意义，引出熵的概念课前自主学案一、有序和无序 宏观态和微观态1有序和无序：只要确定了某种规则，符合这个规则的就叫做_不符合某种确定规则的称为_无序意味着各处都一样，平均、没有差
2、别，有序则相反2宏观态和微观态：在统计物理学中，符合某种_的状态，叫做热力学系统的宏观态有序无序规则规定一个规则下，即一个宏观态下，可能有不同方案，每个方案就是一个_即与一个宏观态对应的微观态可能不止一个，如果一个宏观态对应的微观态比较多，就说这个宏观态是比较_的二、气体向真空的扩散1宏观自发过程的方向性：自发的过程总是倾向于出现与较多微观态对应的宏观态，因此自发的过程总是从_向着_发展的微观态无序有序无序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_的方向进行三、熵1熵(1)物理意义:系统内分子运动_的量度(2)表达式S_，S表示熵，k表示玻耳兹曼常量，表示微观态的数目
3、2熵增加原理：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵_增大无序程度kln不会减小3热力学第二定律的微观涵义：热力学第二定律是一个_规律，一个孤立系统总是从熵_的状态向熵_的状态发展，而熵值较大代表着较为_，所以自发的宏观过程总是向_的方向发展四、能量耗散和品质降低1能量耗散：系统的_流散到周围环境中，没有办法把这些内能收集起来加以利用，这种现象叫做_统计小大无序无序度更大内能能量耗散2品质降低：能量从_的形式降级为_的形式叫品质降低3能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的自发变化过程具有_能量耗散虽然不会导致能量总量的减少，却会导致能量品质的_五、能源与人类社会发展能源是社会存在与发展永远不可
4、或缺的必需品，是国民经济运行的物质基础,它与_、_构成现代社会的三大支柱高度有用不大可用方向性降低材料信息六、能源与环境1人们把煤、石油、天然气等化石能源叫做_能源，人类消耗的能源主要是_能源2化石能源的储藏是有限的3环境问题化石能源的大量消耗带来的环境问题有_、_、_等七、开发新能源常规常规温室效应酸雨光化学烟雾1化石能源的短缺和利用常规能源带来的环境污染，使得_的开发成为当务之急2新能源主要有下列几种：(1)太阳能(2)生物质能(3)风能(4)核能(5)水流(河流、潮汐)能太阳能、风能、水流能是清洁能源，也是“可再生能源”新能源核心要点突破一、热力学第二定律的微观意义的理解1有序、无序的含
5、义“无序”意味着各处一样、平均、没有差别，而有序则正好相反2熵的含义“有序”和“无序”是相对而言的，是从有序程度上讲的，熵是宏观态无序程度的量度，熵越高，意味着宏观态所对应的微观态数目越多，即越无序，熵越低即越有序3热力学第二定律的微观解释高温物体和低温物体中的分子都在做无规则的热运动，但是高温物体中分子热运动的平均速率要大于低温物体所以在高温物体分子与低温物体分子的碰撞过程中，低温物体分子运动的剧烈程度会逐渐加剧，即低温物体的温度升高了而高温物体分子运动的剧烈程度会减缓，即高温物体的温度降低了所以从宏观热现象角度来看，传热具有方向性，总是从高温物体传给低温物体换一种角度看，初始我们根据温度的
6、高低来区分两个物体，而终了状态两个物体上的温度处处相同，无法区别，我们就说系统的无序程度增加了同理可知，在通过做功使系统内能增加的过程中，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4热力学第二定律的微观意义第二定律揭示了涉及热现象的一切宏观的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”即时应用(即时突破，小试牛刀)下列关于热力学第二定律微观意义的说法正确的是(
7、)A从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律B一切自然过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行C有的自然过程沿着分子热运动无序性增大的方向进行，有的自然过程沿着分子热运动无序性减小的方向进行D在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小解析：选AD.从热力学第二定律的微观本质看，一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动无序程度增大的方向进行，我们知道热力学第二定律是一个统计规律，A对任何自然过程总是朝着无序程度增大的方向进行，也就是熵增加的方向进行，则D对所以选A、D.二、能源概念、分类1概念：能源是提供可利用能量的物质2能源的分类能源分类方法能源分类名称特 点举 例按形成或转换特点分一次能
8、源自然形成，未经加工太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能二次能源由一次能源经加工转换而成焦炭、木炭、蒸汽、液化气、酒精、汽油、电能能源分类方法能源分类名称特 点举 例按利用技术分常规能源已大规模正常使用煤、石油、天然气、水能新能源正在开发，或有新的利用方式太阳能、核能、地热能、海洋能、沼气、风能按可否再生分可再生能源可循环使用、不断补充水能、风能、生物质能、地热能不可再生能源短期内无法转换获得煤、石油、天然气、核燃料能源分类方法能源分类名称特 点举 例按对环境污染情况分清洁能源对环境基本上没有污染太阳能、海洋能、风能、水能污染能源会严重污染环境化石燃料(煤、石油、天然气)课堂互动讲练类型一热力学
9、第二定律的微观意义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传热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例例11C传热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无序性减小的方向进行【精讲精析】分子热运动是大量分子的无规则运动，系统的一个宏观过程包含着大量的微观状态，这是一个无序的运动，根据熵增加原理，热运动的结果只能使分子热运动更加无序，而不是变成了有序，传热的自然过程从微观上讲就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，故选C.【答
10、案】C【方法总结】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变式训练1对于孤立体系中发生的实际过程，下列说法中正确的是()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：选AC.在孤立体系中发生的实际过程，其系统的总熵是增加的，它不可能减小，故A正确，B错误根据熵增加原理，该系统只能是从比较有序的状态向更无序的状态发展，故C正确，D错误类型二能量耗散与环境下列对能量耗散的理解正确的有()A能量耗散说明能量在不断减少B能量耗散遵守能量守恒定律C能量耗散说明能量不能凭
11、空产生，但可以凭空消失D能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性例例22【自主解答】在发生能量转化的宏观过程中，其他形式的能量最终会转化为流散到周围环境的内能，无法再回收利用，这种现象叫能量耗散能量耗散并不违反能量守恒定律宇宙的能量既没有减少，也没有消失，它只从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性，故A、C错误【答案】BD【方法总结】(1)能量耗散是指可利用的能量减少，能量的品质降低(2)能量守恒定律依然成立能量没有减少，但能源却会越来越少，故应节约能源变式训练2关于“温室效应”，下列说法正确的是()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：选BC.“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选项正确知能优化训练本部分内容讲解结束点此进入课件目录按ESC键退出全屏播放谢谢使用
