第五節(jié)有序、無序和熵 物理教學課件

第五節(jié)有序、無序和熵第五節(jié)有序、無序和熵第二章能量的守恒與耗散第二章能量的守恒與耗散目標導航目標導航1.知道什么是能量的耗散與退化知道什么是能量的耗散與退化.2.知道熱力學第三定律的絕對零度不可能達知道熱力學第三定律的絕對零度不可能達到到.3.知道什么是有序和無序，什么是宏觀態(tài)與知道什么是有序和無序，什么是宏觀態(tài)與微觀態(tài)微觀態(tài).4.知道熱力學第二定律的微觀意義知道熱力學第二定律的微觀意義.新知初探自學導引新知初探自學導引一、能量的耗散與退化一、能量的耗散與退化在自然界發(fā)生的種種變化中，能量的總值雖然在自然界發(fā)生的種種變化中，能量的總值雖然保持不變保持不變(守恒守恒)，但是能量可被利用的價值卻越，但是能量可被利用的價值卻越來越小，或者說能量的來越小，或者說能量的_在逐步降級，這就在逐步降級，這就是能量的耗散與退化是能量的耗散與退化品質(zhì)品質(zhì)想一想想一想1使用電爐時，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這個系使用電爐時，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這個系統(tǒng)能否依靠自身的作用統(tǒng)能否依靠自身的作用(自發(fā)地自發(fā)地)回到原來的回到原來的狀態(tài)？狀態(tài)？提示：提示：不能除非依靠系統(tǒng)外界的不能除非依靠系統(tǒng)外界的“幫助幫助”，才可能將內(nèi)能再轉(zhuǎn)化為電能才可能將內(nèi)能再轉(zhuǎn)化為電能絕對零度絕對零度開爾文開爾文Kt273.15 K耗散耗散退化退化平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)減小減小增加增加四、有序向無序的轉(zhuǎn)化四、有序向無序的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)自發(fā)的過程總是從系統(tǒng)自發(fā)的過程總是從_變?yōu)樽優(yōu)開的的系統(tǒng)總是從熵比較系統(tǒng)總是從熵比較_的狀態(tài)變?yōu)殪乇容^的狀態(tài)變?yōu)殪乇容^_的的狀態(tài)由此可見，熵是表征系統(tǒng)的狀態(tài)由此可見，熵是表征系統(tǒng)的_的物理量，熵越大，系統(tǒng)的無序的物理量，熵越大，系統(tǒng)的無序程度越程度越_有序有序無序無序小小大大無序程度無序程度高高想一想想一想2一個物體在粗糙的平面上滑動，最后停一個物體在粗糙的平面上滑動，最后停止系統(tǒng)的熵如何變化？止系統(tǒng)的熵如何變化？要點探究講練互動要點探究講練互動能量的耗散與退化能量的耗散與退化我們沒有辦法把流散的內(nèi)能重新收集起來加以我們沒有辦法把流散的內(nèi)能重新收集起來加以利用，這種現(xiàn)象叫做能量的耗散與退化能量利用，這種現(xiàn)象叫做能量的耗散與退化能量的耗散與退化是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然的耗散與退化是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有的方向性界中的宏觀過程具有的方向性對能量的耗散與退化的理解：對能量的耗散與退化的理解：1.在利用能源的實際過程中，由于摩擦、體在利用能源的實際過程中，由于摩擦、體積形變、系統(tǒng)向外界放出熱量等因素，會有積形變、系統(tǒng)向外界放出熱量等因素，會有部分能量最終以熱能的形式轉(zhuǎn)移出去宏觀部分能量最終以熱能的形式轉(zhuǎn)移出去宏觀過程的不可逆性，導致這些能量無法重新收過程的不可逆性，導致這些能量無法重新收集而被利用，從而造成能量的永久性損失，集而被利用，從而造成能量的永久性損失，這就是能量耗散可見，能量耗散與能量退這就是能量耗散可見，能量耗散與能量退化的宏觀過程具有方向性、不可逆性化的宏觀過程具有方向性、不可逆性2.能量耗散過程中，包括環(huán)境在內(nèi)的整個系能量耗散過程中，包括環(huán)境在內(nèi)的整個系統(tǒng)總能量仍是守恒的，但可利用的能量在減統(tǒng)總能量仍是守恒的，但可利用的能量在減少，造成能量的少，造成能量的“貶值貶值”任何利用能源的過任何利用能源的過程都必然導致這種能量程都必然導致這種能量“貶值貶值”，即退化因，即退化因此我們要節(jié)約能源此我們要節(jié)約能源 能源利用的過程實質(zhì)上是能源利用的過程實質(zhì)上是()A能量的消失過程能量的消失過程B能量的創(chuàng)造過程能量的創(chuàng)造過程C能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程D能量的轉(zhuǎn)化、傳遞并且逐漸消失的過程能量的轉(zhuǎn)化、傳遞并且逐漸消失的過程例例1【答案答案】C變式訓練變式訓練1.下列關于能量耗散的說法正確的是下列關于能量耗散的說法正確的是()A能量耗散使能的總量減少，違背了能量能量耗散使能的總量減少，違背了能量守恒定律守恒定律B能量耗散是指散失在環(huán)境中的內(nèi)能再也能量耗散是指散失在環(huán)境中的內(nèi)能再也不能被人類利用不能被人類利用C各種形式的能量向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，是能夠各種形式的能量向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，是能夠自動全額發(fā)生的自動全額發(fā)生的D能量耗散導致能量品質(zhì)的降低能量耗散導致能量品質(zhì)的降低答案：答案：BCD1.有序和無序有序和無序確定某種規(guī)則，符合這個規(guī)則的分布是有序確定某種規(guī)則，符合這個規(guī)則的分布是有序的，不符合這個規(guī)則和要求的分布就是無序的，不符合這個規(guī)則和要求的分布就是無序的的有序意味著各處都一樣、均衡、沒有差別；有序意味著各處都一樣、均衡、沒有差別；而無序則是相反而無序則是相反對有序、無序和熵的理解對有序、無序和熵的理解2.宏觀態(tài)和微觀態(tài)宏觀態(tài)和微觀態(tài)規(guī)定了某種規(guī)則，我們就規(guī)定了一個規(guī)定了某種規(guī)則，我們就規(guī)定了一個“宏觀宏觀態(tài)態(tài)”，這個，這個“宏觀態(tài)宏觀態(tài)”可能包含一種或幾種可能包含一種或幾種“微微觀態(tài)觀態(tài)”，不同的，不同的“宏觀態(tài)宏觀態(tài)”對應的對應的“微觀態(tài)微觀態(tài)”的的個數(shù)不同如果一個個數(shù)不同如果一個“宏觀態(tài)宏觀態(tài)”對應的對應的“微觀微觀態(tài)態(tài)”比較多，我們就說這個比較多，我們就說這個“宏觀態(tài)宏觀態(tài)”是比較是比較無序的無序的我們以氣體向真空的擴散為例來認識宏觀態(tài)我們以氣體向真空的擴散為例來認識宏觀態(tài)和微觀態(tài)和微觀態(tài)一個箱子被擋板分為左、右兩室，左室有氣一個箱子被擋板分為左、右兩室，左室有氣體，右室為真空撤去擋板后氣體要由左向體，右室為真空撤去擋板后氣體要由左向右擴散我們從分子熱運動的角度分析這個右擴散我們從分子熱運動的角度分析這個過程的方向性為了簡單，假定氣體只由過程的方向性為了簡單，假定氣體只由A、B、C、D共四個分子組成共四個分子組成圖圖251 如圖如圖252所示，質(zhì)量相同、溫度所示，質(zhì)量相同、溫度相同的水，分別處于固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種相同的水，分別處于固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種狀態(tài)下，它們的熵的大小有什么關系？為什狀態(tài)下，它們的熵的大小有什么關系？為什么？么？例例2圖圖252【答案答案】見精講精析見精講精析變式訓練變式訓練2.將一些鹽放入一杯清水中，一杯水都變咸將一些鹽放入一杯清水中，一杯水都變咸了，試說明這一過程中熵的變化了，試說明這一過程中熵的變化解析：鹽在水中逐漸擴散的過程，屬于從有解析：鹽在水中逐漸擴散的過程，屬于從有序向無序轉(zhuǎn)化的過程，故熵將增加序向無序轉(zhuǎn)化的過程，故熵將增加答案：見解析答案：見解析