增加原理,任何个系统自发变化时,系统的熵要么增加,要么不变,但不会减小,所以,气态时的熵最大,其次是液态,固态时的熵最小。探究探究二名师精讲对熵的理解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样,系统越混乱,无序程度越大,这个系统的熵就越大。从微观的角度看,热力学第二定律是个统计规律,个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展,而熵值较大代表着较为无序,所以自发的宏观过程总是向无序程度更大的方向发展。对于绝热或孤立的热力学系统而言,所发生的是由非平衡态向着平衡态的变化过程,因此,总是朝着熵增加的方向进行。或者说,个孤立系统的熵永远不会减小,这就是熵增加原理。在任何自然过程中,个孤立系统的总熵不会减小,如果过程可逆,则熵不变如果过程不可逆,则熵增加。温馨提醒熵增加原理的适用对象是对于孤立系统,如果是非孤立系统,熵有可能减少。探究探究二对热力学第二定律微观意义的理解热力学第二定律的微观解释高温物体和低温物体中的分子都在做无规则的热运动,但是高温物体中分子热运动的平均速率较大,所以在高温物体分子与低温物体分子的碰撞过程中,低温物体分子运动的剧烈程度会逐渐加剧,即低温物体的温度升高。而高温物体分子运动的剧烈程度会减缓,即高温物体的温度降低。所以从宏观热现象角度来看,热传递具有方向性,总是从高温物体传给低温物体。换种角度看,初始我们根据温度的高低来区分两个物体,而最终状态是两个物体上的温度处处相同,无法区别,我们就说系统的无序程度增加了。同理可知,在通过做功使系统内能增加的过程中,自然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。探究探究二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切宏观自然过程都只能在个方向上发生,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”又被称为“时间箭头”。探究探究二例题关于热力学第二定律的微观意义,下列说法中正确的是大量分子无规则的热运动能够自动转变为有序运动传热的自发过程是大量分子从无序运动状态向有序运动状态转化的过程传热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解析分子热运动是大量分子的无规则运动,系统的个宏观过程包含着大量的微观状态,这是个无序的运动,根据熵增加原理,热运动的结果只能使分子热运动更加无序,而不是变成了有序。传热的自发过程从微观上讲就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。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。答案探究探究二题后反思切自然过程总是沿着分子无序性增大的方向进行。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。探究探究二探究二能源和可持续发展问题导引既然能量是守恒的,我们为什么还要节约能源提示能量是守恒的,但能量耗散却导致能量品质的降低,高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的能量。可见,虽然能量不会减少,但方便使用的能源会越来越少,所以要节约能源。探究探究二名师精讲对“能量耗散和品质降低”的理解各种形式的能最终都转化为内能,流散到周围的环境中,分散在环境中的内能不管数量多么巨水能新能源正在开发,或有新的利用方式太阳能地热能海洋能沼气风能探究探究二按可否再生分可再生能源可循环使用水能风能生物质能地热能不可再生能源短期内无法转换获得煤石油天然气核燃料按对环境污染情况分清洁能源对环境基本上没有污染太阳能海洋能风能水能污染能源会严重污染环境化石燃料煤石油天然气探究探究二能源的开发与利用关系图探究探究二当前我国的几大能源工程“西气东输”工程是我国西部开发的重要项目之,它是把新蒙甘等西部地区的天然气开发出来,通过地下输气管道送到苏浙沪等对能源需求量大的地区。“南水北调”工程是继三峡工程之后,我国又重大的国土建设工程,它对中国社会进步和经济持续发展的意义甚至超过了三峡工程,对我国提高水资源利用效率合理配置资源改善北方缺水地区的生态环境有重大的意义。“西电东送”工程也是西部大开发的标志性工程,是把云贵川陕等西部地区的电力资源输送到电力紧缺的粤沪苏浙和京津等地区,把西部丰富的资源优势转化为经济优势,并为东部提供清洁的电力,以促进东西部的共同发展。探究探究二“热电联产”工程,既发电,又集中供热,具有节约能源改善环境提高供热质量增加电供应等综合效应。长江三峡水利枢纽工程已全面建成,它每年能提供约的电能。探究探究二例题下列关于能量耗散的说法,正确的是能量耗散使能的总量减少,违背了能量守恒定律能量耗散是指耗散在环境中的内能再也不能被人类利用各种形式的能量向内能的转化,是能够自动全额发生的能量耗散导致能量品质的降低解析能量耗散是能量在转化的过程中有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,故项错,项对耗散的内能无法再被利用,项对其他形式的能在定的条件下可以全部转化为内能,但相反过程却不能够全额进行,项对。故选。答案题后反思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。已知个系统的两个宏观态甲乙,及对应微观态的个数分别为较少较多,则下列关于对两个宏观态的描述及过程自发的可能方向的说法中正确的是甲比较有序,乙比较无序,甲乙甲比较无序,乙比较有序,甲乙甲比较有序,乙比较无序,乙甲甲比较无序,乙比较有序,乙甲解析个宏观态对应微观态的多少标志着宏观态的无序程度,从中还可以推知系统自发的方向,微观态数目越多,表示越无序,切自然过程总沿着无序性增大的方向进行,项正确,项错误。答案下列哪些现象属于能量耗散利用水能发电转变成电能电能通过电灯中的电阻丝放出热量和光能电池的化学能转变成电能火炉把房间的温度升高解析水力发电化学能转变成电能,电能可以利用,不属于能量耗散,可再进步利用,直到都转变成不可回收的内能,就是能量耗散了,故正确。答案下列关于热力学第二定律微观意义的说法中,正确的是从微观的角度看,热力学第二定律是个统计规律切自然过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行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在任何自然过程中,个孤立系统的总熵会减小解析从热力学第二定律的微观本质看,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,项错误热力学第二定律是个统计规律,项正确任何自然过程总是朝着无序程度增大的方向进行,也就是熵增加的方向进行,故项错误。答案塔城高二检测下面关于熵的说法错误的是熵是物体内分子运动无序程度的量度在孤立系统中,个自发的过程熵总是向减少的方向进行热力学第二定律的微观实质是熵是增加的熵值越大,代表系统分子运动越无序解析熵是物体内分子运动无序程度的量度,熵值越大,代表系统分子运动越无序,正确在孤立系统中,个自发的过程熵总是向增加的方向进行,错误热力学第二定律又可表述为切自然过程都遵守熵增加原理,其微观实质是熵增加,正确。答案常规能源的利用带来很多环境问题,如煤和石油的燃烧会产生大量的二氧化碳,其主要危害是煤在燃烧时产生的二氧化硫等物质对环境的主要危害是。解析阳光中多种波长的电磁波辐射透过大气照到地球表面,使地面温度升高,而地面的热辐射是较长波长的电磁辐射,它不容易透过大气中的二氧化碳,于是大气温度上升。大气中的二氧化碳像暖房的玻璃样,让太阳的热辐射进来,却使地面的热辐射不易出去,这种效应叫“温室效应”。二氧化碳是种重要的“温室气体”。煤在燃烧时产生的二氧化硫等物质使雨水的酸度升高,形成酸雨落到地面时腐蚀建筑物酸化土壤。答案产生“温室效应”形成酸雨腐蚀建筑物酸化土壤热力学第二定律的微观解释能源和可持续发展情境导入课程目标如图所示,威武的解放军在阅兵式上整齐地行进春运中拥挤的人群杂乱无章。这两个例子中,哪个是有序的,哪个是无序的自发的过程是从有序向着无序发展还是从无序向着有序发展了解有序和无序,知道有序和无序是相对的了解宏观态与微观态,知道宏观态对应的微观态的数目与无序程度的关系。知道熵的概念,知道熵是描述系统无序程度的物理量,了解熵增加原理,知道它是热力学第二定律的另种表述,能用熵增加原理解释生活中的些现象。了解什么是能量耗散和品质降低,能利用熵增加原理认识自然界中能量转化的方向性,能从熵增加的角度认识当前环境问题,增强环保和可持续发展意识。二热力学第二定律的微观解释有序和无序概念个系统的个体按确定的种规则有顺序地排列即为有序如果对个体的分布没有确定的要求,“怎样分布都可以”即为无序。特点有序和无序是相对的,即存在个有序程度的问题。宏观态和微观态概念在统计物理学中,规定了种规则,我们就规定了个“宏观态”,这个“宏观态”可能包含种或几种“微观态”,不同的“宏观态”对应的“微观态”的个数不同。特点如果个“宏观态”对应的“微观态”比较多,那么这个“宏观态”是比较无序的。热力学第二定律的微观意义切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大选填“增大”或“减小”的方向进行。这就是热力学第二定律的微观意义。二熵及熵增加原理熵物理意义用来量度系统无序程度的物理量叫作熵。表达式,其中表示玻尔兹曼常数,表示个宏观态所对应的微观态的数目,表示熵。熵增加原理在任何自然过程中,个孤立系统的总熵不会减小。这就是用熵的概念表示的热力学第二定律。思考定质量的气体被压缩,从而放出热量,其熵怎样变化提示气体被压缩过程中,体积减小,分子间的相对位置越来越确定,系统的无序程度越来越小,所以熵减小。二二能源和可持续发展能量耗散和品质降低能量耗散有序度较高集中度较高的能量转化为内能,流散到环境中无法重新收集起来加以利用的现象。各种形式的能量向内能的转化,是无序程度较小的状态向无序程度较大的状态的转化,是能够自动发生全额发生的。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。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。二思考流动的水带动水磨做功,由于磨盘之间的摩擦磨盘和粮食之间的摩擦和挤压,使磨盘和粮食的温度升高,水流的部分机械能转变成了内能,这些内能最终流散到周围的空气中,我们没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用。请思考内能与机械能相比,哪种能量的品质低提示内能。能量的耗散虽然不会使能量减少,却会导致能量品质的降低,它实际上将能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式。故内能较之机械能是种低品质的能量。能源与环境能源的种类常规能源煤石油天然气等。新能源太阳能生物质能风能水能等。环境问题化