《第4节 熵——系统无序程度的度量》（同步训练）高中物理选择性必修 第三册_2024-2025学年.docxVIP

《第4节熵——系统无序程度的度量》同步训练(答案在后面)

一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）

1、一个密闭容器内有两个不同的理想气体，分别充满容器的左半部和右半部，两边的气体温度相同。现将容器壁的隔板抽去，两气体充分混合后，系统的熵变（S）是：

A.0

B.增加

C.减少

D.无法确定

2、在下列过程中，熵增加的是：

A.等温压缩气体

B.等压加热固体

C.等容冷却液体

D.等温膨胀气体

3、在一个封闭系统内，如果进行了一个不可逆过程，则系统的熵会如何变化？

A.减少

B.不变

C.增加

D.可能减少也可能增加

4、关于熵的概念，下列说法错误的是：

A.熵是一个系统的混乱度或者无序程度的量度

B.在可逆绝热过程中，系统的熵保持不变

C.系统达到平衡态时，其熵值达到最大

D.对于孤立系统而言，熵总是减少的

5、下列哪个过程熵增加？

A.1mol的H2O(l)蒸发成H2O(g)

B.1mol的N2(g)在等温等压下溶解在水中

C.1mol的NaCl(s)溶解在水中

D.1mol的CO2(g)在等温等压下被压缩成CO2(l)

6、在下列哪种情况下，系统的熵减小？

A.热量从高温物体传递到低温物体

B.1mol的CO2(g)被吸收到植物体内进行光合作用

C.1mol的H2(g)和O2(g)完全反应生成H2O(l)

D.1mol的N2(g)在等温等压下通过阀门膨胀

7、

7、在一个孤立系统中，假设两种理想气体均匀混合前后的熵变情况为：

混合前后熵不变

混合后熵增加

混合后熵减少

无法确定

二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）

1、关于熵的概念，以下哪些说法是正确的？

A、熵是系统无序程度的度量，熵越大，系统越有序。

B、封闭系统在没有外界干预的情况下，熵会自发增加。

C、所有物质的熵在绝对零度时为最大值。

D、嫡是一种状态函数，它与系统的初始状态无关。

2、以下哪些过程会导致系统的熵增加？

A、冰块融化成水

B、水蒸发成水蒸气

C、炒菜时锅里的热量从高温物体传到低温物体

D、将一块热铁块投入冷水中

3、下列关于熵的描述中，正确的是（）

A、熵是表示系统无序程度的物理量

B、温度越高，熵越大

C、熵增原理适用于所有自然过程

D、熵减过程在自然界中是不可能发生的

三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）

第一题

题目描述：

在热力学第二定律的表述中，熵是一个非常重要的概念。它不仅帮助我们理解了能量转换的方向性，还揭示了自然界中的一个基本规律——系统的总熵总是倾向于增加。本题旨在考察对熵概念的理解及其应用。

题目：

假设有一个理想气体系统，初始时处于体积为V1、温度为T1的平衡态。然后，该系统经历了一个准静态绝热膨胀过程，最终达到了体积为V2、温度为T2的新平衡态。已知

已知条件：

气体摩尔数n为常数

理想气体状态方程P

绝热过程满足TVγ?

解题步骤：

1.确定熵变公式：对于理想气体，其熵变可以表示为：

Δ

其中Cv是等容摩尔热容量，R

2.利用绝热过程关系式：根据给定的绝热过程关系式TVγ?

3.代入已知条件：由题目可知V2

T

整理后得：

T

4.计算熵变：将T2和V

Δ

化简得：

Δ

由于Cp=C

Δ

第二题

题目：一个理想气体在绝热过程中，体积从V1膨胀到V2。已知气体初态的温度为T1，末态的温度为T2。假设气体的摩尔数n不变，求该过程中系统的熵变ΔS。

第三题

题目：

在一定温度下，一个理想的封闭系统由某种气体组成，初始状态下该气体分子表现出高度有序排列，具有一定的动能。一段时间后，由于外界无序化的热传递，该系统的分子运动变得更为随机、无序。

问题：

1.定性解释熵的变化情况。

2.通过数学描述说明这一过程中系统的熵如何变化。

3.结合上述过程解释为什么自然界倾向于从有序向无序转化。

第四题

题目：设有两个相同的热源A和B，它们的温度分别为T_A和T_B（T_AT_B），一个热机从A吸收热量Q_A，并将其中一部分（Q_A-Q_B）传递给热源B，剩下的一部分Q_B以做功的形式输出。求热机的效率η。

第五题

题目：一个封闭系统的熵在没有外界影响的情况下总是不会减少。基于这一原理，请解答下列问题：

（1）解释为什么在一个绝热容器内，当气体自由膨胀时，其熵会增加？

（2）假设有一个理想气体封闭系统，初始时处于平衡状态，体积为V1，温度为T1。然后让这个系统通过一个可逆等温过程膨胀到体积V2

Δ

其中n是气体的摩尔数，R是通用气体常数。

（3）如果上述系统在膨胀后又经历了一个等体冷却过程，使得最终温度回到了初始值T1

《第4节熵——系统无序程度的度量》同步训练及答案解析

一、