高中物理 7有序、无序和熵课后作业 新人教版选修12

五、有序、无序和熵

1.下列哪些现象属于能量的耗散( ) A.利用水流能发电变成电能

B.电能通过灯泡中的灯丝变为光能 C.电池的化学能转变为电能 D.火炉把房子烤暖

解析:能量的耗散是指其他形式的能转变为内能,最终流散在周围环境中无法重新收集并加以利用的现象。能够重新收集并加以利用的能不能称为能量的耗散。本题中的电能、光能都可以重新收集并加以利用,如用光作能源的手表等,只有当用电灯照明时的光能被墙壁吸收之后变为周围环境的内能,才无法重新吸收并加以利用。但本题没有告诉这些光能用来做什么,故不能算是能量的耗散。只有火炉把房子烤暖后使燃料的化学能转变成内能,并流散到周围的环境中,无法重新收集并加以利用,这才是能量的耗散。 答案:D

2.一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块,并从中穿出。对于这一过程,下列说法中正确的是( )

A.子弹减少的机械能等于木块增加的机械能 B.子弹减少的动能等于木块增加的动能

C.子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和

D.子弹减少的机械能等于木块增加的动能与子弹和木块增加的内能之和

解析:子弹射穿木块的过程中,由于相互间摩擦力的作用使得子弹的动能减少,木块获得动能,同时产生热量,且系统产生的热量在数值上等于系统机械能的损失,B错;A选项应考虑系统增加的内能,C选项应考虑系统(子弹、木块)内能的增加。故A、C错。 答案:D

3.以下说法正确的是( ) A.绝对零度永远达不到

B.现代技术可以达到绝对零度 C.绝对零度是-273.15 K D.绝对零度是-273.15 ℃

解析:绝对零度是低温极限,无论用怎样的科学技术,也永远达不到。这个低温极限为-273.15 ℃或0 K,故A、D正确。 答案:AD

4.气体的温度升高了30 ℃,在热力学温度中,温度升高( ) A.30 K B.91 K C.243 K D.303 K

解析:在表示温度改变量时热力学温度的1 K和摄氏温度的1 ℃是相等的,即ΔT=Δt。 答案:A

5.倒一杯热水,然后加入适当的糖后,糖会全部溶于水中,但一段时间后又观察到杯子底部有糖结晶。关于这个过程,下列叙述正确的是( )

A.溶解过程是自发的,结晶过程也是自发的,因此热力学第二定律是错误的 B.溶解过程是有序向无序转变的过程

C.结晶过程是有序向无序转变的过程

D.结晶过程不是自发的,因为有外界的影响

解析:若系统是封闭的,则不会出现结晶的过程,结晶是由于水分的蒸发,是外界因素的影响。 答案:BD

6.关于热力学第二定律的微观意义,下列说法正确的是( ) A.大量分子无规则的热运动能够自动转变为有序运动

B.热传递的自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程

C.热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程

D.一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行的

解析:热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程。另外一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行的。故正确选项为CD。 答案:CD

7.“愿破镜之重圆,冀也无端”指的是镜子破了之后不可能再恢复到原来破之前的样子,从熵的角度解释镜子破了之后为什么不能自发重圆。

解析:因为一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展,而熵值较大代表着较为无序。自发的宏观过程总是向无序程度更大的方向发展。完好的镜子所处的宏观态对应的微观态较少,熵小。破损的镜子所处的宏观态对应的微观态较多,出现的概率大,熵大,破镜过程熵必增加,所以此过程必不可逆。 答案:见解析。

8.一盆水在寒冷的天气中放在户外就要结冰,液态水的分子无序程度比冰高,那么,结冰的过程违反熵增加原理吗?为什么?

解析:不违反熵增加原理。液态水结冰过程中水放出热量,水周围的空气吸收热量,虽然液态水的分子无序程度比冰高,但对水和周围空气组成的系统而言,无序程度增加,系统的熵增加。

答案:见解析。

六、课题研究:家庭中的热机(略)