人教版 (新课标)选修35 热力学第二定律的微观解释教案

[课时跟踪训练]

一、选择题(本题共8小题，每小题4分，共32分，每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)

1．关于“温室效应”，下列说法正确的是(　　)

A．太阳能源源不断地辐射到地球上，由此产生了“温室效应”

B．石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，由此产生了“温室效应”

C．“温室效应”使得地面气温上升、两极冰雪融化

D．“温室效应”使得土壤酸化

解析：“温室效应”的产生是由于石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量。它的危害是使地面气温上升、两极冰雪融化、海平面上升、淹没沿海城市、海水向河流倒灌、耕地盐碱化等，故B、C选项正确；土壤酸化是由于大气中SO2、氮氧化合物含量增多所致，D不正确。

答案：BC

2．对“覆水难收”的叙述正确的是(　　)

A．盛在盆中的水是一种宏观态，因盆子的因素，对应的微观态数目较少，较为有序

B．盛在盆中的水是一种宏观态，因盆子的因素，对应的微观态数目较多，较为无序

C．泼出的水是一种宏观态，因不受器具的限制，对应的微观态数目较多，较为无序

D．泼出的水是一种宏观态，因不受器具的限制，对应的微观态数目较少，较为有序

解析：一切自然过程总是从有序转化成无序，因此盆中的水是有序的，泼出去的水是无序的，故选项A、C正确。

答案：AC

3．下列说法正确的是(　　)

A．如果大量分子的集合从A分布进入B分布的概率大于从B分布进入A分布的概率，则B分布更无序B．如果大量分子的集合从A分布进入B分布的概率大于从B分布进入A分布，则A分布更无序

C．大量分子的集合能自发地从A分布进入B分布，则该过程是可逆的

D．大量分子的集合能自发地从A分布进入B分布，则该过程是不可逆的

解析：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。如果大量分子的集合从A分布进入B分布的概率大于从B分布进入A分布的概率，则说明B分布更无序一些，A正确，B错误。大量分子的集合自发的运动过程是不可逆的，D正确，C错误。

答案：AD

4．柴油机使柴油燃料在它的汽缸中燃烧，产生高温高压的气体，燃料的化学能转化为气体的内能，高温高压的气体推动活塞做功，气体的内能又转化为柴油机的机械能。燃烧相同的燃料，输出的机械能越多，表明柴油机越节能。是否节能是衡量机器性能好坏的重要指标。有经验的柴油机维修师傅，不用任何仪器，只要将手伸到柴油机排气管附近，去感觉一下尾气的温度，就能够判断出这台柴油机是否节能，真是“行家伸伸手，就知有没有”，关于尾气的温度跟柴油机是否节能之间的关系，你认为正确的是(　　)

A．尾气的温度越高，柴油机越节能

B．尾气的温度越低，柴油机越节能

C．尾气的温度高低与柴油机是否节能无关

D．以上说法均不正确

解析：气体的内能不可能完全转化为柴油机的机械能，柴油机使柴油燃料在它的汽缸中燃烧，产生高温高压的气体，是一个高温热源；而柴油机排气管排出的尾气是一个低温热源。根据能量守恒，这两个热源之间的能量差就是转换的机械能，燃烧相同的燃料，要想输出的机械能越多，尾气的温度就要越低。故B正确。

答案：B

5．若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法正确的是(　　)

A．气体分子间的作用力增大

B．气体分子的平均速率增大

C．气体分子的平均动能减小

D．气体组成的系统的熵增加

解析：气泡在上升过程气泡内的压强减小，温度不变，由玻意耳定律知，上升过程中体积增大，微观上体现为分子间距增大，分子间引力减小，温度不变，所以气体分子的平均动能、平均速率不变，此过程为自发过程，故熵增大。D项正确。

答案：D

6．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和温度的降低，是外界因素的影响。

答案：BD

7．用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分，A中盛有一定质量的理想气体，B为真空，如图10－5－2甲所示，现把隔板抽去，A中的气体自动充满整个容器，如图乙，这个过程称为气体的自由膨胀，下列说法正确的是(　　)

图10－5－2

A．自由膨胀过程中，气体分子只做定向运动

B．自由膨胀前后，气体的压强不变

C．自由膨胀前后，气体的温度不变

D．容器中的气体在足够长的时间内，能全部自动回到A部分

解析：自由膨胀过程，是气体的自由扩散现象，是由分子的无规则运动所引起的，所以虽然膨胀是有方向的，但气体分子的运动是无规则的，且分子的平均动能没有变化，虽然气体的体积增大，但气体并没有对外做功，所以气体的温度，内能均没有变化(在自由膨胀过程中，分子势能的改变很小，可忽略)，故C正确。由于体积增大，所以压强变小，故B错误。自由膨胀过程是不可逆过程，故D错误。答案：C

8．下列关于熵的有关说法错误的是(　　)

A．熵是系统内分子运动无序性的量度B．在自然过程中熵总是增加的

C．热力学第二定律也叫做熵减小原理

D．熵值越大代表越无序

解析：根据熵增加原理，不可逆过程总是朝着熵增大的方向进行。

答案：C

二、非选择题(本题共2小题，共18分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)

9．(9分)一盆水在寒冷的天气中放在户外就要结冰，液态水的分子无序度比冰高。那么，结冰的过程违反熵增加原理吗？为什么？解析：液态的水比冰的无序程度大，但我们要看孤立系统的熵，而不是看个别不孤立的物体。一盆水在寒冷的天气中并不是孤立系统，因为水与外界大气有能量交换。熵增加原理指的是孤立的遵守能量守恒的系统。本题说法中，水与大气为一个孤立系统，水结冰时放热，使周围大气、地面分子内能增加，无序程度增加，系统总熵值是增加的，并不违反熵增加原理。

答案：见解析

10．(9分)某地的平均风速为5 m/s，已知空气密度是1.2 kg/m3，有一风车，它的车叶转动时可形成半径为12 m的圆面，如果这个风车能将此圆内10%的气流的动能转变为电能，则该风车带动的发电机功率是多大？

解析：以风车的车叶为横截面建立一个圆形气柱。

先计算出在时间t内作用于风车的气流质量：

m＝ρ·πr2vt。

这些气流的动能为mv2；根据能量转换的效率，转变的电能为E＝mv2×10%。

故风车带动发电机发电的功率为

P＝＝ρπr2v3×10%。

代入数据以后得P＝3.4 kW。

答案：3.4 kW