【步步高 学案导学设计】2021-2021学年高中物理 第十章 第5-6节 热力学第二定律的微观解释 能源和可持续发展课时作业 新人教版选修3-3.doc

第5节热力学第二定律的微观解释第6节能源和可持续发展1一个系统的个体按确定的_，有顺序地排列即有序；个体分布_确定的要求，“怎样分布都可以”即无序2一切自发过程总是沿着分子热运动的_的方向进行，这就是热力学第二定律的微观意义3自然过程的方向性可以表述为：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会_因此热力学第二定律又称为熵增加原理4有序度较高(集中度较高)的能量转化为_，成为更加分散，因而也是无序度更大的能量，流散到环境中无法重新收集起来加以利用的现象叫能量耗散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_5下列说法中正确的是()A机械能和内能之间的转化是可逆的B气体向真空的自由膨胀是可逆的C如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较有序的D如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较无序的6任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会()A增加 B不变 C减小 D无法判断7下列属于新型能源，又是可再生能源的是()A太阳能 B石油 C天然气 D核能【概念规律练】知识点一热力学第二定律的微观解释1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热传递的自发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热传递的自发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一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行2热力学第二定律的开尔文表述指出：内能与机械能的转化具有方向性请结合熵的变化加以解释知识点二能量耗散3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能量耗散是指耗散在环境中的内能再也不能被人类利用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4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知识点三能源与环境5以下说法正确的是()A煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能B汽油是一种清洁能源C水能是可再生能源D煤、石油等常规能源是取之不尽、用之不竭的6下列供热方式最有利于环境保护的是()A用煤做燃料供热B用石油做燃料供热C用天然气或煤气做燃料供热D用太阳灶供热【方法技巧练】熵与熵增加的理解技巧7质量相同、温度相同的水，如图1所示分别处于固态、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？图18下面关于熵的说法中错误的是()A熵是系统内分子运动无序性的量度B在自然过程中一个孤立系统的熵总是增加或不变的C热力学第二定律也叫做熵减小原理D熵值越大代表越无序1下列说法中正确的是()A一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行B一切自发过程总是沿着分子热运动的有序性增大的方向进行C在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵一定不会增大D在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵可能减小2下列说法中正确的是()A热量能自发地从高温物体传给低温物体B热量不能从低温物体传到高温物体C热传导是有方向的D能量耗散说明能量是不守恒的3下列说法正确的是()A热力学第二定律只在一定前提条件下才能成立B热力学第二定律揭示了一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行C能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性D热力学第二定律揭示了有大量分子参与宏观过程的方向性4下面关于热力学第二定律微观意义的说法正确的是()A从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律B一切自发过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行C有的自发过程沿着分子热运动无序性增大的方向进行，有的自发过程沿着分子热运动无序性减小的方向进行D在任何自发过程中，一个孤立系统总熵不会减少5当前世界上日益严重的环境问题主要源于()A温室效应 B厄尔尼诺现象C人类对环境的污染和破坏 D火山喷发和地震6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7下述化学物质中，对大气臭氧层破坏最大的是()A氟利昂 B二氧化碳C二氧化硫 D一氧化碳8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9氢能是一种既高效又干净的新能源，发展前景良好，用氢作能源的燃料电池汽车备受青睐我国拥有完全自主知识产权的氢燃料电池轿车“超越三号”，已达到世界先进水平，并加快向产业化的目标迈进氢能具有的优点包括()原料来源广易燃烧、热值高储存方便制备工艺廉价易行ABCD题号123456789答案10.CO2气体几乎不吸收太阳的短波辐射，大气中CO2浓度增加能使地表温度因受太阳辐射而上升；另外，它还有强烈吸收地面红外热辐射的作用，阻碍了地球周围的热量向外层空间的排放，使整个地球就像一个大温室一样，因此，大气中二氧化碳气体浓度的急剧增加已导致气温的逐步上升，使全球气候变暖(1)这种大气中以CO2为主的气体产生的效应称为()A光热效应 B光电效应 C光气效应 D温室效应(2)导致大气中CO2浓度增加的主要原因是()A大量植物和生物物种灭绝B大量燃料如石油、煤炭、天然气等的燃烧C人口剧增，呼出的二氧化碳增多D自然因素破坏了地球环境生态平衡11说明下列能源利用方式中的能量转化过程：(1)水力发电： _；(2)电动水泵抽水_；(3)柴油机牵引列车前进： _；(4)火箭发射人造卫星： _.12能源按其是否自然存在来分，可以分为_和_，以天然的形式存在于自然界的能源叫做_，如_、_、_、_、_、_、_等需要人工制取的能源叫做_，如_、_、_、_等太阳是一个巨大的能源，它不断地向外辐射能量，其中辐射到地面的总功率为8×1026 kW，直接利用太阳能不会污染环境13根据你对熵增加原理的理解，举出一些系统从有序变为无序的例子第5节热力学第二定律的微观解释第6节能源和可持续发展课前预习练1某种规则没有2无序性增大3减小4内能方向性5D热现象的宏观过程都是不可逆的，故A、B错，微观态越多越无序，故选D.6C7.A课堂探究练1CD热力学第二定律的微观意义明确指出：一切自发过程总是沿着分子热运动的无序程度增大的方向进行，所以选项C、D正确点评正确理解有序和无序及其变化过程的方向是解题的关键2见解析解析机械运动是宏观情况下物体在空间位置上的变化，物体运动状态的变化完全遵循牛顿运动定律所反映的因果关系，这是一种有序的运动热运动是大量分子的无规则运动，系统的一个宏观状态包含着大量的微观状态，这是一种无序的运动机械运动向热运动的转化，属于从有序向无序的转化，会导致熵的增加，符合热力学的规律，因此机械能可以全部转化为内能反之，热运动向机械运动的转化，属于从无序向有序的转化，即从高熵向低熵转化，不符合熵增加原理，因此内能不能自发的转化为机械能点评熵是描述系统无序程度的物理量，熵越大，无序程度越高，自然界的一切自发过程，总是朝着从有序向无序的方向转化3BCD能量耗散是能量在转化的过程中有一部分以内能的形式被周围环境吸收，遵守能量守恒定律，但使得能量品质降低，故A错，D对；耗散的内能无法再被利用，B项对；其他形式的能可以自发全部转化为内能，C项对；故选B、C、D.点评能量耗散不仅遵循能量守恒定律，而且从能量的角度反映出自然界的宏观过程具有方向性4BD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，宇宙中的能量既没有减少，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错点评要理解能量耗散是指可利用的能量减少了而自然界的总能量并没有变5AC煤、石油、天然气等是动植物转化成的，其来源可追溯到太阳能，A对；汽油燃烧会引起一些化合物的产生，导致有毒气体的生成，B错；水源是可再生能源，C对；煤、石油等存量是有限的，是不可再生能源，D错点评明确不同能源的定义及实际使用过程中能量的转化，是分析本题的关键6D用煤、石油、天然气等做燃料可以供热但由于这些燃料中含有杂质以及燃烧的不充分，使得废气中含有粉尘、一氧化碳、二氧化硫等物质污染了大气而太阳能是一种无污染的能源，应大为推广，故答案应选D.点评太阳能是一种清洁能源，是不会污染环境的7见解析解析根据大量分子运动对系统无序程度的影响，热力学第二定律又有一种表述：由大量分子组成的系统自发变化时，总是向着无序程度增大的方向进行，至少无序程度不会减少这也就是说，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，可以由固体自发地向液态、气态转化，所以，气态时的熵最大，其次是液态，固态时的熵最小方法总结熵是系统内分子运动的无序性程度的标志，固态的冰可以自发地向液态、气态转化说明气态无序度最大，固态的无序度最小8C一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，这就是热力学第二定律的微观意义系统的热力学过程就是大量分子向无序程度大的状态变化的过程自然过程的方向性可以表述为：在任何自然过程中，一个孤立系统的熵值不会减小，因此热力学第二定律又称为熵增加原理因此A、B、D说法正确，C说法错误方法总结如果过程可逆，则熵不变；如果不可逆，则熵增加一切自发过程都是不可逆的，即都是沿着分子热运动的无序性增大(熵增加)的方向进行课后巩固练1A根据熵增加原理，不可逆过程总是朝着熵增大的方向进行，故选A.2AC“热量能自发地从高温物体传给低温物体”是符合热力学第二定律中关于“热传导是有方向性的”规律的，所以A、C是正确的热量虽然不能自发的从低温物体传到高温物体，但在一定外加条件下，也能做到“热量从低温物体传到高温物体”，例如电冰箱等电器的工作过程，所以B是不正确的所谓“能量耗散”是指在能量的转化过程中没有办法把流散的能量重新收集起来，加以利用，“能量耗散”过程中能的总量还是守恒的，只是能量的转化是有方向性的，而不是能量不守恒因此，D是错误的3BCD4AD系统的热力学过程就是大量分子无序运动状态的变化，从微观角度看，热力学第二定律是一个统计规律，所以A对热力学第二定律的微观意义是“一切自发过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行”，所以B、C均错D是在引入熵之后对热力学第二定律微观意义的描述，D对5C6BC“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7A8C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，后者是能量的转移9A氢能是易燃烧、热值高，原料来源广；但储存难、制备成本高，故正确10(1)D(2)B11见解析解析水力发电是将水的机械能转化为电能电动水泵抽水是将电能转化为水的机械能柴油机牵引列车前进是将柴油的化学能先转化为内能，再转化为列车的机械能火箭发射人造卫星是将燃料的化学能转化为卫星的机械能12一次能源二次能源一次能源煤石油天然气风能水能地热能太阳能二次能源电能汽油氢能酒精13燃料的燃烧、气体的扩散、一切生命体从产生到消亡等，都经历了一个从有序到无序的发展过程解析根据熵增加原理，自然界的一切自发过程，总是朝着熵增加的方向进行，而熵是描述系统无序程度的物理量，熵越大，无序程度越高所以，熵的增加就意味着系统无序程度的增加这意味着，自然界的一切自发过程，总是朝着从有序向无序的方向转化如：燃料的燃烧、气体的扩散、一切生命体从产生到消亡，都经历了一个从有序到无序的发展过程6