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1、熱力學(xué)第二定律的微觀解釋 例題解析
1．電冰箱能夠不斷地把熱量從溫度較低的冰箱內(nèi)部傳給溫度較高的外界空氣，這說明了
A．熱量能自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體
B．在一定條件下，熱量可以從低溫物體傳給高溫物體
C．熱量的傳導(dǎo)過程不具有方向性
D．在自發(fā)地條件下熱量的傳導(dǎo)過程具有方向性
[精與解] 我們知道，一切自發(fā)過程都有方向性，如熱傳導(dǎo)，熱量總是由高溫物體傳向低溫物體；又如擴(kuò)散，氣體總是由密度大的地方向密度小的地方擴(kuò)散。如果在外界幫助下氣體可以由密度大的地方向密度小的地方擴(kuò)散，熱量可以從低溫物體傳向高溫物體，電冰箱就是借助外力做功把熱量從低溫物體─冷凍食品傳向高溫物體─周圍的大
2、氣。所以，在回答熱力學(xué)過程的方向問題時(shí)，要區(qū)分是自發(fā)過程還是非自發(fā)過程，電冰箱內(nèi)熱量傳遞的過程是有外界參與的。本題答案是A錯(cuò)B對(duì)C錯(cuò)D對(duì)。
[解后思] 熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述說明了內(nèi)能轉(zhuǎn)移過程的方向性；開爾文表述體現(xiàn)了機(jī)械能和內(nèi)能之間轉(zhuǎn)化的方向性，得出了第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的結(jié)論。定律的實(shí)質(zhì)是說明了一切自發(fā)過程的方向性、不可逆性，其功用是可以判斷一切過程進(jìn)行的方向和限度。
熱力學(xué)第一定律說的是過程必須滿足能量守恒定律，而熱力學(xué)第二定律則說明過程能否實(shí)現(xiàn)。二者是相輔相成、缺一不可的。
2．下面關(guān)于熵的說法錯(cuò)誤的是
A．熵是物體內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)無序程度的量度
B．在孤立系統(tǒng)中，
3、一個(gè)自發(fā)的過程總是向熵減少的方向進(jìn)行
C．熱力學(xué)第二定律的微觀實(shí)質(zhì)是熵是增加的，因此熱力學(xué)第二定律又叫熵增加原理
D．熵值越大，代表系統(tǒng)分子運(yùn)動(dòng)越無序
[精與解] 熱力學(xué)第二定律提示：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。例如，功轉(zhuǎn)變?yōu)闊崾菣C(jī)械能或電能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能的過程是大量分子的有序運(yùn)動(dòng)向無序運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化，氣缸內(nèi)燃?xì)馔苿?dòng)活塞做功燃?xì)夥肿幼饔行蜻\(yùn)動(dòng)，排出氣缸后作越來越無序的運(yùn)動(dòng)。
物理學(xué)中用熵來描述系統(tǒng)大量分子運(yùn)動(dòng)的無序性程度。熱力學(xué)第二定律用熵可表述為：在任何自然過程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)減小，也就是說，一個(gè)孤立系統(tǒng)的熵總是從熵小的狀態(tài)向熵大的狀態(tài)發(fā)展。反映了一個(gè)孤立系統(tǒng)的自然過程會(huì)沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)行。
縱上所述可知A、C、D說法是正確的，只有B說法與熱力學(xué)第二定律相悖。
[解后思] 熵是從微觀角度給出系統(tǒng)內(nèi)的大量分子熱運(yùn)動(dòng)無序性的數(shù)學(xué)量度，課本上所說的“一個(gè)宏觀態(tài)對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)的數(shù)目”是涉及大量分子無序化程度的規(guī)律，所以是一條統(tǒng)計(jì)規(guī)律。熵S＝klnΩ中，Ω就是“微觀態(tài)”可能出現(xiàn)的概率（或幾率），一個(gè)宏觀態(tài)對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)的數(shù)目越大，出現(xiàn)的概率越高，實(shí)際上能夠觀察到的宏觀狀態(tài)就是在一定宏觀條件下出現(xiàn)的概率最大的狀態(tài)。
高中物理熱力學(xué)第二定律的微觀解釋 例題解析
