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【創(chuàng)新設(shè)計】2013-2014高中物理 5.4 熵—無序程度的量度同步練習 魯科版選修3-3 知識點一　有序和無序 1．下列關(guān)于氣體在真空中的擴散規(guī)律的敘述中正確的是 (　　)． A．氣體分子數(shù)越小，擴散到真空中的分子全部回到原狀態(tài)的可能性越大 B．氣體分子數(shù)越大，擴散到真空中的分子全部回到原狀態(tài)的可能性越大 C．擴散到真空容器中的分子在整個容器中分布越均勻，其宏觀態(tài)對應的微觀態(tài)數(shù)目越大 D．氣體向真空中擴散時，總是向著分子熱運動的無序性增大的方向進行 解析　由熱力學第二定律的微觀解釋“一切自然過程總是沿著分子熱運動的無序性增大方向進行”和熵的概念可知，A、C、D正確． 答案　ACD 2．已知一個系統(tǒng)的兩個宏觀態(tài)甲、乙，及對應微觀態(tài)的個數(shù)分別為較少、較多，則下列關(guān)于對兩個宏觀態(tài)的描述及過程自發(fā)的可能方向的說法中正確的是 (　　)． A．甲比較有序，乙比較無序，甲→乙 B．甲比較無序，乙比較有序，甲→乙 C．甲比較有序，乙比較無序，乙→甲 D．甲比較無序，乙比較有序，乙→甲 解析　一個宏觀態(tài)對應微觀態(tài)的多少標志了宏觀態(tài)的無序程度，從中還可以推知系統(tǒng)自發(fā)的方向，微觀態(tài)數(shù)目越多，表示越無序，一切自然過程總沿著無序性增大的方向進行，A對，B、C、D錯． 答案　A 3．下列說法中正確的是 (　　)． A．一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都是不可逆的 B．一切不可逆過程總是沿著大量分子熱運動無序程度增大的方向進行 C．一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都是可逆的 D．一切不可逆過程總是沿著大量分子熱運動有序程度增大的方向進行 答案　AB 知識點二　熵增加原理 4．下列說法正確的是 (　　)． A．與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程有些是可逆的 B．一切不可逆過程總是沿著大量分子熱運動無序程度增大的方向進行 C．由于液態(tài)水的分子無序度比冰高，故結(jié)冰過程違反熵增加原理 D．學習過程是人認識結(jié)構(gòu)從無序到有序的過程，它違反了熱力學第二定律 答案　B 5．下列關(guān)于晶體熔化的說法中正確的是 (　　)． A．在晶體熔化的過程中，溫度不變，分子熱運動的平均速率不變，則無序 程度不變 B．晶體熔化時，由分子的平衡位置在空間較為規(guī)則排列，變?yōu)榉肿拥钠胶馕恢幂^為無序排列，則無序度增大 C．在晶體熔化的過程中，熵將保持不變 D．在晶體熔化的過程中，熵將增加 解析　在晶體熔化的過程中，分子的平衡位置由較有規(guī)則變?yōu)闊o規(guī)則，無序度增大，熵將增加，故B、D對． 答案　BD 6．如圖5－4－1所示，將一滴紅墨水滴入一杯清水中，紅墨水會逐漸擴散到整體水中，呈均勻分布狀態(tài)，試說明這個過程中熵的變化情況． 紅墨水的擴散 圖5－4－1 答案　在這個過程中系統(tǒng)的熵增加．擴散前，紅墨水和清水區(qū)分分明，較有序；后來，整杯水的顏色變得均勻后，打破了原來的有序分布，無序程度增大．因此，擴散后系統(tǒng)的熵增加． 7．下列關(guān)于熱力學第二定律微觀意義的說法正確的是 (　　) A．從微觀的角度看，熱力學第二定律是一個統(tǒng)計規(guī)律 B．一切自然過程總是沿著分子熱運動無序性減小的方向進行 C．有的自然過程沿著分子熱運動無序性增大的方向進行，有的自然過程沿著分子熱運動無序性減小的方向進行 D．在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減小 解析　從熱力學第二定律的微觀本質(zhì)看，一切自然過程總是沿著大量分子熱運動無序程度增大的方向進行，我們知道熱力學第二定律是一個統(tǒng)計規(guī)律，A對．任何自然過程總是朝著無序程度增大的方向進行，也就是熵增加的方向進行，則D對． 答案　AD 8．關(guān)于第二類永動機，下列說法正確的是 (　　)． A．它既不違反熱力學第一定律，也不違反熱力學第二定律 B．它既違反了熱力學第一定律，也違反了熱力學第二定律 C．它不違反熱力學第一定律，只違反熱力學第二定律 D．它只違反熱力學第一定律，不違反熱力學第二定律 解析　第二類永動機不違反熱力學第一定律，只違反熱力學第二定律． 答案　C 9．下面關(guān)于熵的說法中錯誤的是 (　　)． A．熵是系統(tǒng)內(nèi)分子運動無序性的量度 B．在自然過程中一個孤立系統(tǒng)的熵總是增加或不變的 C．熱力學第二定律也叫做熵減小原理 D．熵值越大代表著越無序 解析　一切自然過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行，這就是熱力學第二定律的微觀意義．系統(tǒng)的熱力學過程就是大量分子向無序程度增大的狀態(tài)變化的過程．自然過程的方向性可以表述為：在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的熵值不會減小，因此熱力學第二定律又稱為熵增加原理．因此A、B、D說法正確，C說法錯誤． 答案　C 10．同室四人各寫一張賀卡，先集中起來，然后每人從中拿出一張別人送出的賀卡，同四張賀卡的不同分配方式有 (　　)． A．6種 B．9種 C．11種 D．23種 解析　將同室四人分別記為A、B、C、D.由題意知某人取卡的情況有3種，據(jù)此將此卡的不同分配方式分為三類，對于每一類，其他人依次取卡分步進行．我們用圖表示如下： 所以共有9種不同的分配方式． 答案　B 11．(1)從6臺原裝計算機和5臺組裝計算機中任意選取4臺，其中原裝和組裝各2臺的概率是________． (2)a、b兩個分子分配在容器A，B里共有________個微觀態(tài)，每個微觀態(tài)出現(xiàn)的幾率為________．那么N個分子分配在l個容器中，共有________個微觀態(tài)，每個微觀態(tài)出現(xiàn)的幾率為________． 解析　(1)從6臺原裝和5臺組裝計算機中任意選取4臺，共有C61C53＋C62C52＋C63C51＋C64＋C54種選法，其中各占2臺的選法有C62C52種，則概率為 ＝＝. (2)將A，B容器看作一個孤立系統(tǒng)，則每種分配情況可看作一個微觀態(tài)，如下表： A容器 0 ab a b B容器 ab 0 b a 那么共有4個微觀態(tài)，且出現(xiàn)微觀態(tài)的幾率為，依次推廣，可知N個分子在l個容器中共有l(wèi)N個微觀態(tài)，每種微觀態(tài)出現(xiàn)的幾率為. 答案　(1)　(2)4　　lN　 12．如圖5－4－2所示，質(zhì)量、溫度相同的水，分別處于氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三種狀態(tài)下，它們的熵的大小有什么關(guān)系？為什么？ ,圖5－4－2 解析　根據(jù)大量分子運動對系統(tǒng)無序程度的影響，熱力學第二定律又有一種表述：由大量分子組成的系統(tǒng)自發(fā)變化時，系統(tǒng)的熵要么增加，要么不變，但不會減?。|(zhì)量相同、溫度相同的水，可以由固態(tài)自發(fā)地向液態(tài)、氣態(tài)轉(zhuǎn)化，所以，氣態(tài)時的熵最大，其次是液態(tài)，固態(tài)時的熵最?。? 答案　見解析