第五節(jié)有序、無(wú)序和熵第五節(jié)有序、無(wú)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(biāo)導(dǎo)航目標(biāo)導(dǎo)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(xué)第三定律的絕對(duì)零度不可能達(dá)知道熱力學(xué)第三定律的絕對(duì)零度不可能達(dá)到到.3.知道什么是有序和無(wú)序，什么是宏觀態(tài)與知道什么是有序和無(wú)序，什么是宏觀態(tài)與微觀態(tài)微觀態(tài).4.知道熱力學(xué)第二定律的微觀意義知道熱力學(xué)第二定律的微觀意義.新知初探自學(xué)導(dǎo)引新知初探自學(xué)導(dǎo)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(jià)值卻越，但是能量可被利用的價(jià)值卻越來(lái)越小，或者說(shuō)能量的來(lái)越小，或者說(shuō)能量的_在逐步降級(jí)，這就在逐步降級(jí)，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(shí)，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這個(gè)系使用電爐時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這個(gè)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(lái)的回到原來(lái)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(duì)零度絕對(duì)零度開(kāi)爾文開(kāi)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(wú)序的轉(zhuǎn)化四、有序向無(wú)序的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)自發(fā)的過(guò)程總是從系統(tǒng)自發(fā)的過(guò)程總是從_變?yōu)樽優(yōu)開(kāi)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(jiàn)，熵是表征系統(tǒng)的狀態(tài)由此可見(jiàn)，熵是表征系統(tǒng)的_的物理量，熵越大，系統(tǒng)的無(wú)序的物理量，熵越大，系統(tǒng)的無(wú)序程度越程度越_有序有序無(wú)序無(wú)序小小大大無(wú)序程度無(wú)序程度高高想一想想一想2一個(gè)物體在粗糙的平面上滑動(dòng)，最后停一個(gè)物體在粗糙的平面上滑動(dòng)，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(diǎn)探究講練互動(dòng)要點(diǎn)探究講練互動(dòng)能量的耗散與退化能量的耗散與退化我們沒(méi)有辦法把流散的內(nèi)能重新收集起來(lái)加以我們沒(méi)有辦法把流散的內(nèi)能重新收集起來(lái)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(guò)程具有的方向性界中的宏觀過(guò)程具有的方向性對(duì)能量的耗散與退化的理解：對(duì)能量的耗散與退化的理解：1.在利用能源的實(shí)際過(guò)程中，由于摩擦、體在利用能源的實(shí)際過(guò)程中，由于摩擦、體積形變、系統(tǒng)向外界放出熱量等因素，會(huì)有積形變、系統(tǒng)向外界放出熱量等因素，會(huì)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(guò)程的不可逆性，導(dǎo)致這些能量無(wú)法重新收過(guò)程的不可逆性，導(dǎo)致這些能量無(wú)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(jiàn)，能量耗散與能量退這就是能量耗散可見(jiàn)，能量耗散與能量退化的宏觀過(guò)程具有方向性、不可逆性化的宏觀過(guò)程具有方向性、不可逆性2.能量耗散過(guò)程中，包括環(huán)境在內(nèi)的整個(gè)系能量耗散過(guò)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(guò)任何利用能源的過(guò)程都必然導(dǎo)致這種能量程都必然導(dǎo)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(guò)程實(shí)質(zhì)上是能源利用的過(guò)程實(shí)質(zhì)上是()A能量的消失過(guò)程能量的消失過(guò)程B能量的創(chuàng)造過(guò)程能量的創(chuàng)造過(guò)程C能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程D能量的轉(zhuǎn)化、傳遞并且逐漸消失的過(guò)程能量的轉(zhuǎn)化、傳遞并且逐漸消失的過(guò)程例例1【答案答案】C變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1.下列關(guān)于能量耗散的說(shuō)法正確的是下列關(guān)于能量耗散的說(shuō)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(dòng)全額發(fā)生的自動(dòng)全額發(fā)生的D能量耗散導(dǎo)致能量品質(zhì)的降低能量耗散導(dǎo)致能量品質(zhì)的降低答案：答案：BCD1.有序和無(wú)序有序和無(wú)序確定某種規(guī)則，符合這個(gè)規(guī)則的分布是有序確定某種規(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(wú)序的，不符合這個(gè)規(guī)則和要求的分布就是無(wú)序的的有序意味著各處都一樣、均衡、沒(méi)有差別；有序意味著各處都一樣、均衡、沒(méi)有差別；而無(wú)序則是相反而無(wú)序則是相反對(duì)有序、無(wú)序和熵的理解對(duì)有序、無(wú)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(gè)規(guī)定了某種規(guī)則，我們就規(guī)定了一個(gè)“宏觀宏觀態(tài)態(tài)”，這個(gè)，這個(gè)“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(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)的“微觀態(tài)微觀態(tài)”的的個(gè)數(shù)不同如果一個(gè)個(gè)數(shù)不同如果一個(gè)“宏觀態(tài)宏觀態(tài)”對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)的“微觀微觀態(tài)態(tài)”比較多，我們就說(shuō)這個(gè)比較多，我們就說(shuō)這個(gè)“宏觀態(tài)宏觀態(tài)”是比較是比較無(wú)序的無(wú)序的我們以氣體向真空的擴(kuò)散為例來(lái)認(rèn)識(shí)宏觀態(tài)我們以氣體向真空的擴(kuò)散為例來(lái)認(rèn)識(shí)宏觀態(tài)和微觀態(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)右擴(kuò)散我們從分子熱運(yùn)動(dòng)的角度分析這個(gè)過(guò)程的方向性為了簡(jiǎn)單，假定氣體只由過(guò)程的方向性為了簡(jiǎn)單，假定氣體只由A、B、C、D共四個(gè)分子組成共四個(gè)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(guān)系？為什狀態(tài)下，它們的熵的大小有什么關(guān)系？為什么？么？例例2圖圖252【答案答案】見(jiàn)精講精析見(jiàn)精講精析變式訓(xùn)練變式訓(xùn)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(shuō)明這一過(guò)程中熵的變化了，試說(shuō)明這一過(guò)程中熵的變化解析：鹽在水中逐漸擴(kuò)散的過(guò)程，屬于從有解析：鹽在水中逐漸擴(kuò)散的過(guò)程，屬于從有序向無(wú)序轉(zhuǎn)化的過(guò)程，故熵將增加序向無(wú)序轉(zhuǎn)化的過(guò)程，故熵將增加答案：見(jiàn)解析答案：見(jiàn)解析