2013人教版選修（1-2）第2章《有序 無序和熵》ppt課件@無憂PPT

1、第五節(jié)有序、無序和熵學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道什么是能量的耗散與退化2知道熱力學(xué)第三定律的絕對(duì)零度不可能達(dá)到3知道什么是有序和無序，什么是宏觀態(tài)與微觀態(tài)4知道熱力學(xué)第二定律的微觀意義第五節(jié)核心要點(diǎn)突破課堂互動(dòng)講練知能優(yōu)化訓(xùn)練課前自主學(xué)案學(xué)習(xí)目標(biāo)課前自主學(xué)案一、能量的耗散與退化在自然界發(fā)生的種種變化中，能量的總值雖然保持不變(守恒)，但是能量可被利用的價(jià)值卻越來越小，或者說能量的_在逐步降級(jí)，這就是能量的耗散與退化二、絕對(duì)零度不可達(dá)到1熱力學(xué)第三定律：不可能通過有限的過程把物體冷卻到_2熱力學(xué)溫度T的單位是_，符號(hào)為_，與攝氏度 t的換算關(guān)系：T_.品質(zhì)絕對(duì)零度開爾文Kt273.15 K三、熵增加原理任

2、何孤立系統(tǒng)，它的總熵永遠(yuǎn)不會(huì)_；或者說，自然界的一切自發(fā)過程，總是朝著熵_的方向進(jìn)行的這就是熵增加原理這也是熱力學(xué)第二定律的又一表述四、有序向無序的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)自發(fā)的過程總是從_變?yōu)開的系統(tǒng)總是從熵比較_的狀態(tài)變?yōu)殪乇容^_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)的無序程度越_減小增加有序無序小大無序程度高核心要點(diǎn)突破一、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界中的宏觀過程具有的方向性對(duì)能量的耗散與退化的理解：1在利用能源的實(shí)際過程 ，由于摩擦、體積形變、系統(tǒng)向外界放出熱量等因素，會(huì)有部分能

3、量最終以熱的形式轉(zhuǎn)移出去宏觀過程的不可逆性，導(dǎo)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，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2能量耗散過程中，包括環(huán)境在內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)總能量仍是守恒的，但可利用的能量在減少，造成能量的“貶值”任何利用能源的過程都必然導(dǎo)致這種能量“貶值”，即退化因此我們要節(jié)約能源二、有序向無序的轉(zhuǎn)化1有序和無序確定某種規(guī)則，符合這個(gè)規(guī)則的分布是有序的，不符合這個(gè)規(guī)則和要求的分布就是無序的有序意味著各處都一樣、均衡、沒有差別；而無序則是相反2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(gè)“宏觀態(tài)”，這個(gè)“宏觀態(tài)”可能包含一種或幾種“微觀

4、態(tài)”，不同的“宏觀態(tài)”對(duì)應(yīng)的“微觀態(tài)”的個(gè)數(shù)不同如果一個(gè)“宏觀態(tài)”對(duì)應(yīng)的“微觀態(tài)”比較多，我們就說這個(gè)“宏觀態(tài)”是比較無序的我們以氣體向真空的擴(kuò)散為例來認(rèn)識(shí)宏觀態(tài)和微觀態(tài)一個(gè)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右擴(kuò)散我們從分子熱運(yùn)動(dòng)的角度分析這個(gè)過程的方向性為了簡(jiǎn)單，假定氣體只由A、B、C、D共四個(gè)分子組成圖251甲、乙、丙、丁是四個(gè)不同的微觀態(tài)，但甲、乙屬于同一個(gè)宏觀態(tài)，丙、丁屬于另一個(gè)宏觀態(tài)撤去擋板后四個(gè)分子都可以處于箱中任何位置，就像隊(duì)列解散后的學(xué)生一樣如果細(xì)致地區(qū)分哪個(gè)分子在哪側(cè)，這樣的一個(gè)一個(gè)的狀態(tài)就是不同的微觀態(tài)例如，“A、B在左室，C、D在右室”

5、與“A、C在左室，B、D在右室”，就是兩個(gè)不同的微觀態(tài)當(dāng)然“A在左室，B、C、D在右室”也是與前面兩個(gè)不同的微觀態(tài)但是，宏觀的觀察并不能區(qū)分圖251甲和乙的兩個(gè)微觀態(tài)，我們只能說這兩種情況下左右兩室中分子的數(shù)量密度是一樣的，因此，我們說，圖甲和圖乙屬于同一個(gè)宏觀態(tài)；而圖丙和圖丁，盡管從微觀上看具體分子的位置并不一樣，是不同的微觀態(tài)，但它們還是屬于同一個(gè)宏觀態(tài)，都是“左1右3”三、熱力學(xué)第二定律的微觀解釋及意義1微觀解釋一切自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無序性增大的方向進(jìn)行的2微觀意義系統(tǒng)的熱力學(xué)過程就是大量分子無序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化從微觀角度看，在功轉(zhuǎn)化為熱的過程中，自然過程是大量分子從有序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向

6、無序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程，但其逆過程卻不能自發(fā)地進(jìn)行，即不可能由大量分子無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蜻\(yùn)動(dòng)從微觀看，熱傳遞的過程中，自然過程是大量分子從無序程度小的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向無序程度大的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程，其逆過程不能自發(fā)地進(jìn)行大量分子無序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的方向總是向無序性增大的方向進(jìn)行的，即一切自然過程總是沿著無序性增大的方向進(jìn)行的，這就是熱力學(xué)第二定律的微觀意義課堂互動(dòng)講練對(duì)熱力學(xué)第二定律的理解例1 關(guān)于熱力學(xué)第二定律的微觀意義，下列說法正確的是()A大量分子無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)能夠自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蜻\(yùn)動(dòng)B熱傳遞的自然過程是大量分子從有序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向無序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程C熱傳遞的自然過程是大量分子從無序程

7、度小的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向無序程度大的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程D一切自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)行【精講精析】熱傳遞的自然過程是大量分子從無序程度小的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向無序程度大的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程，其逆過程不能自發(fā)進(jìn)行，故選項(xiàng)C、D正確【答案】CD變式訓(xùn)練1下列關(guān)于熱力學(xué)第二定律的理解正確的是()A與熱有關(guān)的自發(fā)的宏觀物理過程都是不可逆的B所有熱過程都是從無序變化為有序C熵增加原理說明自然界的物理過程具有方向性D熱運(yùn)動(dòng)是一種最無序的運(yùn)動(dòng)，內(nèi)能是最無序運(yùn)動(dòng)所對(duì)應(yīng)的能量，因此機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能，但不可能將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能解析：選ACD.由熱力學(xué)第二定律和熵增加原理判斷對(duì)有序和無序的理解例2

8、下列說法正確的是()A如果大量分子的集合從A分布進(jìn)入B分布的概率大于從B分布進(jìn)入A分布的概率，則B分布更無序B如果大量分子的集合從A分布進(jìn)入B分布的概率大于從B分布進(jìn)入A分布的概率，則A分布更無序C大量分子的集合能自發(fā)地從A分布進(jìn)入B分布，則該過程是可逆的D大量分子的集合能自發(fā)地從A分布進(jìn)入B分布，則該過程是不可逆的【精講精析】自然界的一切自發(fā)過程，總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)行如果大量分子的集合從A分布進(jìn)入B分布的概率大于從B分布進(jìn)入A分布的概率，則說明B分布更無序一些，A正確，B錯(cuò)誤大量分子的集合自發(fā)地運(yùn)動(dòng)過程是不可逆的，D正確，C錯(cuò)誤【答案】AD變式訓(xùn)練2下列說法正確的是()A內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而不產(chǎn)生其他的影響是可能的B氣體向真空的自由膨脹是可逆的C如果一個(gè)“宏觀狀態(tài)”對(duì)應(yīng)的“微觀狀態(tài)”比較多，就