高中物理 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 .pdfVIP

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第5、6节热力学第二定律的微观解释能源和可持续发展

1.热力学第二定律的微观意义：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。

2．热力学第二定律可叫做熵增加原理：在任何自

然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小。

3．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，实际上是将能量从高度有

用的高品质形式降低为不大可用的低品质形式。

一、热力学第二定律的微观解释

1．有序、无序

一个系统的个体按确定的某种规则，有顺序地排列即有序；个体分布没有确定的要求，

“怎样分布都可以”即无序。

2．宏观态、微观态

系统的宏观状态即宏观态，系统内个体的不同分布状态即微观态。

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增大的方向进行。

4．熵及熵增加原理

SkΩkΩ

(1)熵：表达式＝ln，叫做玻耳兹曼常量，表示一个宏观状态所对应的微观状

S

态的数目。表示系统内分子运动无序性的量度，称为熵。

(2)熵增加原理：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小。

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)的能量转化为内能，成为更加分散因而也是无序

度更大的能量，分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转化方向是无序程度较小的状态向无序程度较大的状态的转

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化，是能自动发生、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方向性。

(4)能量耗散虽然不会导致能量总量的减少，却会导致能量品质的降低，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。

2．能源和环境

1．自主思考——判一判

(1)熵越小，系统对应的微观态就越少。(√)

(2)在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会增加。(×)

(3)大量分子无规则的热运动能够自动变为有序运动。(×)

(4)能量耗散会导致总能量的减少，也会导致能量品质的降低。(×)

(5)热传递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。(√)

(6)既然能量是守恒的，那么人类就没必要节约能源。(×)

2．合作探究——议一议

(1)怎样理解一个孤立的系统熵不会减小？