2018-2019学年高中物理山东省专用选修3-3讲义:第十章 热力学定律 第5、6节 热力学第二定律的微观解释 能源和可持续发展 Word版含答案
2018-2019学年高中物理山东省专用选修3-3讲义:第十章 热力学定律 第5、6节 热力学第二定律的微观解释 能源和可持续发展 Word版含答案第3页

  

  1.热力学第二定律的微观意义

  热力学第二定律揭示了涉及热现象的一切宏观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"。

  2.熵和熵增加原理的理解

  (1)熵是反映系统无序程度的物理量,正如温度反映物体内分子平均动能大小一样。系统越混乱,无序程度越大,就称这个系统的熵越大。

  (2)系统自发变化时,总是向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,系统自发变化时,总是由热力学概率小的状态向热力学概率大的状态进行。从熵的意义上来说,系统自发变化时,总是向着熵增加的方向发展,不会使熵减小。

  (3)任何宏观物质系统都有一定量的熵,熵也可以在系统的变化过程中产生或传递。

  

  

  1.[多选]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,故A对,B、C错。任何自然过程总是朝着无序程度增大的方向进行,也就是朝着熵增加的方向进行,故D对。

  2.下列说法中正确的是(  )

  A.无摩擦、无漏气等能量损失,就能使热机效率达到100%

  B.热量不能从低温物体传到高温物体

  C.一切物理过程都具有方向性

  D.由热力学定律可推断出某个物理过程是否能自发进行

  解析:选D 对任何热机在工作时都不可避免地要向冷凝器的周围环境散发热量,总有能量的损失,因此其效率无法达到100%;热量能从低温物体传到高温物体,但必须有外界的帮助;一切涉及热现象的物量过程都具有方向性;在热力学定律的基础上可以导出其他过程的方向性,如气体的扩散、气体向真空的膨胀等。