《第五节有序、无序和熵 物理教学课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第五节有序、无序和熵 物理教学课件（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五节有序、无序和熵第五节有序、无序和熵第二章能量的守恒与耗散第二章能量的守恒与耗散目标导航目标导航1.知道什么是能量的耗散与退化知道什么是能量的耗散与退化.2.知道热力学第三定律的绝对零度不可能达知道热力学第三定律的绝对零度不可能达到到.3.知道什么是有序和无序，什么是宏观态与知道什么是有序和无序，什么是宏观态与微观态微观态.4.知道热力学第二定律的微观意义知道热力学第二定律的微观意义.新新知知初初探探自自学学导导引引一、能量的耗散与退化一、能量的耗散与退化在自然界发生的种种变化中，能量的总值虽然在自然界发生的种种变化中，能量的总值虽然保持不变保持不变(守恒守恒)，但是能量可被利用的价值却越
2、，但是能量可被利用的价值却越来越小，或者说能量的来越小，或者说能量的_在逐步降级，这就在逐步降级，这就是能量的耗散与退化是能量的耗散与退化品质品质想一想想一想1使用电炉时，电能转化为内能，这个系使用电炉时，电能转化为内能，这个系统能否依靠自身的作用统能否依靠自身的作用(自发地自发地)回到原来的回到原来的状态？状态？提示：提示：不能除非依靠系统外界的不能除非依靠系统外界的“帮助帮助”，才可能将内能再转化为电能才可能将内能再转化为电能绝对零度绝对零度开尔文开尔文Kt273.15 K耗散耗散退化退化平衡状态平衡状态减小减小增加增加四、有序向无序的转化四、有序向无序的转化系统自发的过程总是从系统自发的
3、过程总是从_变为变为_的系的系统总是从熵比较统总是从熵比较_的状态变为熵比较的状态变为熵比较_的状的状态由此可见，熵是表征系统的态由此可见，熵是表征系统的_的的物理量，熵越大，系统的无序程度越物理量，熵越大，系统的无序程度越_有序有序无序无序小小大大无序程度无序程度高高想一想想一想2一个物体在粗糙的平面上滑动，最后停一个物体在粗糙的平面上滑动，最后停止系统的熵如何变化？止系统的熵如何变化？要要点点探探究究讲讲练练互互动动要点要点1 1能量的耗散与退化能量的耗散与退化我们没有办法把流散的内能重新收集起来加以我们没有办法把流散的内能重新收集起来加以利用，这种现象叫做能量的耗散与退化能量利用，这种现
4、象叫做能量的耗散与退化能量的耗散与退化是从能量转化的角度反映出自然的耗散与退化是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有的方向性界中的宏观过程具有的方向性对能量的耗散与退化的理解：对能量的耗散与退化的理解：1.在利用能源的实际过程中，由于摩擦、体在利用能源的实际过程中，由于摩擦、体积形变、系统向外界放出热量等因素，会有积形变、系统向外界放出热量等因素，会有部分能量最终以热能的形式转移出去宏观部分能量最终以热能的形式转移出去宏观过程的不可逆性，导致这些能量无法重新收过程的不可逆性，导致这些能量无法重新收集而被利用，从而造成能量的永久性损失，集而被利用，从而造成能量的永久性损失，这就是能量耗散
5、可见，能量耗散与能量退这就是能量耗散可见，能量耗散与能量退化的宏观过程具有方向性、不可逆性化的宏观过程具有方向性、不可逆性2.能量耗散过程中，包括环境在内的整个系能量耗散过程中，包括环境在内的整个系统总能量仍是守恒的，但可利用的能量在减统总能量仍是守恒的，但可利用的能量在减少，造成能量的少，造成能量的“贬值贬值”任何利用能源的过任何利用能源的过程都必然导致这种能量程都必然导致这种能量“贬值贬值”，即退化因，即退化因此我们要节约能源此我们要节约能源 能源利用的过程实质上是能源利用的过程实质上是()A能量的消失过程能量的消失过程B能量的创造过程能量的创造过程C能量的转化和转移过程能量的转化和转移过
6、程D能量的转化、传递并且逐渐消失的过程能量的转化、传递并且逐渐消失的过程例例1【答案答案】C变式训练变式训练1.下列关于能量耗散的说法正确的是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，违背了能量能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律守恒定律B能量耗散是指散失在环境中的内能再也能量耗散是指散失在环境中的内能再也不能被人类利用不能被人类利用C各种形式的能量向内能的转化，是能够各种形式的能量向内能的转化，是能够自动全额发生的自动全额发生的D能量耗散导致能量品质的降低能量耗散导致能量品质的降低答案：答案：BCD1.有序和无序有序和无序确定某种规则，符合这个规则的分布是有序确定某种
7、规则，符合这个规则的分布是有序的，不符合这个规则和要求的分布就是无序的，不符合这个规则和要求的分布就是无序的的有序意味着各处都一样、均衡、没有差别；有序意味着各处都一样、均衡、没有差别；而无序则是相反而无序则是相反要点要点2 2对有序、无序和熵的理解对有序、无序和熵的理解2.宏观态和微观态宏观态和微观态规定了某种规则，我们就规定了一个规定了某种规则，我们就规定了一个“宏观宏观态态”，这个，这个“宏观态宏观态”可能包含一种或几种可能包含一种或几种“微微观态观态”，不同的，不同的“宏观态宏观态”对应的对应的“微观态微观态”的的个数不同如果一个个数不同如果一个“宏观态宏观态”对应的对应的“微观微观态
8、态”比较多，我们就说这个比较多，我们就说这个“宏观态宏观态”是比较是比较无序的无序的我们以气体向真空的扩散为例来认识宏观态我们以气体向真空的扩散为例来认识宏观态和微观态和微观态一个箱子被挡板分为左、右两室，左室有气一个箱子被挡板分为左、右两室，左室有气体，右室为真空撤去挡板后气体要由左向体，右室为真空撤去挡板后气体要由左向右扩散我们从分子热运动的角度分析这个右扩散我们从分子热运动的角度分析这个过程的方向性为了简单，假定气体只由过程的方向性为了简单，假定气体只由A、B、C、D共四个分子组成共四个分子组成图图251 如图如图252所示，质量相同、温度所示，质量相同、温度相同的水，分别处于固态、液态和气态三种相同的水，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？为什状态下，它们的熵的大小有什么关系？为什么？么？例例2图图252【答案答案】见精讲精析见精讲精析变式训练变式训练2.将一些盐放入一杯清水中，一杯水都变咸将一些盐放入一杯清水中，一杯水都变咸了，试说明这一过程中熵的变化了，试说明这一过程中熵的变化解析：盐在水中逐渐扩散的过程，属于从有解析：盐在水中逐渐扩散的过程，属于从有序向无序转化的过程，故熵将增加序向无序转化的过程，故熵将增加答案：见解析答案：见解析
