【课时讲练通年高考物理 10-5.6 能源和可持续发展课件 新人教版选修3-3.pptVIP

* 5、6 热力学第二定律的微观解释能源和可持续发展 1.了解有序和无序、宏观态和微观态。 2.了解热力学第二定律的微观意义。 3.了解熵的概念，知道熵是反映系统无序程度的物理量，知道随着条件的变化，熵也是变化的。 4.了解什么是能量耗散和品质降低，了解能源与人类社会、环境的关系。 重点：1.热力学第二定律的微观意义。 2.熵的概念。 3.能量耗散。 难点：1.宏观态和微观态。 2.熵与微观态数目的关系。 3.能量品质。 一、热力学第二定律的微观意义 1．有序、无序：一个系统的个体按确定的_________，有顺序 地排列即有序；个体分布_____(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、微观态：系统的_____状态即宏观态，系统内个体的 _____分布状态即微观态。 某种规则 没有 宏观 不同 3．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_____（选填“增大”或“减小”）的方向进 行。 4.熵及熵增加原理： (1)熵：表达式S=______，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_____，S表示系统内分子运动_______ 的量度，称为熵。 (2)熵增加原理：在任何自然过程中，一个_____系统的总熵不 会_____。 增大 klnΩ 数目 无序性 孤立 减小 二、能源和可持续发展 1．能量耗散和品质降低： (1)能量耗散：有序度较高（集中度较高）的能量转化为_____， 流散到环境中无法重新收集起来加以利用的现象。 (2)各种形式的能量向内能的转化，是无序程度_____的状态向无 序程度_____的状态的转化，是能够_____发生、全额发生的。 （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_____性。 (4）能量耗散虽然不会导致能量总量的减少，却会导致能量_____ 的降低，它实际上是将能量从高度有用的_______形式降级为不大 可用的_______形式。 内能 较小 较大 自动 方向 品质 高品质 低品质 2.能源与环境： (1)常规能源：人们把煤、_____、_______等化石能源叫做常规能 源，人类消耗的能源主要是常规能源。 (2)新能源：主要有_______、生物质能、风能、水能、核能等。 (3)环境问题：化石能源的大量消耗带来的环境问题有_____效 应、酸雨、光化学烟雾等。 石油 天然气 太阳能 温室 【判一判】 （1）如果一个宏观态对应的微观态比较多，说明该宏观态是比较无序的。( ) （2）熵越大，系统对应的微观态就越少。( ) （3）在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会增加。( ) （4）自发的宏观过程总是向无序度更大的方向发展。( ) （5）能量耗散会导致能量总量的减少，也会导致能量品质的降低，它实际上是将能量从高度有用的高品质形式降级为不大可用的低品质形式。( ) 提示：(1) 一个宏观态对应的微观态比较多，说明对该宏观态要求的少，其分布是比较无序的，故（1）对。 （2）熵越大，系统对应的微观态就越多，因为熵是系统无序性的量度，故（2）错。 （3）由熵增加原理可得：一个孤立系统的总熵不会减小，故 （3）错。 （4）根据熵增加原理，一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，即自发的宏观过程总是向无序度更大的方向发展，故（4）对。 (5)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降低，它实际上是将能量从高度有用的高品质形式降级为不大可用的低品质形式，故（5）错。 热力学第二定律的微观意义 1.如图所示，一个箱子被挡板分为左右两 室，左室有4个气体分子，右室为真空， 撤去挡板后，气体自由扩散，以箱子内4 个分子为模型，说明具有哪些可能的宏观 态和微观态，并用热力学第二定律说明，气体扩散后4个分子 分布的最大一种可能和最小一种可能的情形。 提示：宏观态：左0右4，左1右3，左2右2，左3右1，左4右0；对应微观态数目：1、4、6、4、1。不同的宏观态包含着不同数量的微观态，其中分子分布的最大一种可能情况是左2右2，最小一种可能情况是左0右4或左4右0。 【误区警示】由于对宏观态与微观态的理解不到位，不能准确地确定宏观态及其对应的微观态，从而漏掉宏观态及其微观态。为此，教师应结合本例讲清:宏观态在本例中为A、B两室中气体分子的数目;微观态为具有标号的气体分子在A、B两室中的分布情况。 2.试着从无序的角度谈谈上面问题中为什么“左2右2” 这种 均匀分布的可能性最大，能否由此得出热力学第二定律的微观 意义？ 提示：从无序的角度上看，热力学系统是由大量做无序运动的 分子组成的，因为任何热力学过程都伴随着分子的无序运动状 态的变化，当