第五节有序、无序和熵
第六节课题研究：家庭中的热机(略)
第二章　能量的守恒与耗散
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1.知道什么是能量的耗散与退化.
2.知道热力学第三定律的绝对零度不可能达到.
3.知道什么是有序和无序，什么是宏观态与微观态.
4.知道热力学第二定律的微观意义.
一、能量的耗散与退化
在自然界发生的种种变化中，能量的总值虽然保持不变(守恒)，但是能量可被利用的价值却越来越小，或者说能量的____在逐步降级，这就是能量的耗散与退化．
品质
想一想
1．使用电炉时，电能转化为内能，这个系统能否依靠自身的作用(自发地)回到原来的状态？
提示：不能．除非依靠系统外界的“帮助”，才可能将内能再转化为电能．
绝对零度
开尔文
K
t＋273.15 K
耗散
退化
平衡状态
减小
增加
四、有序向无序的转化
系统自发的过程总是从____变为____的．系统总是从熵比较__的状态变为熵比较__的状态．由此可见，熵是表征系统的________的物理量，熵越大，系统的无序程度越___．
有序
无序
小
大
无序程度
高
想一想
2．一个物体在粗糙的平面上滑动，最后停止．系统的熵如何变化？
我们没有办法把流散的内能重新收集起来加以利用，这种现象叫做能量的耗散与退化．能量的耗散与退化是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有的方向性．
对能量的耗散与退化的理解：
1.在利用能源的实际过程中，由于摩擦、体积形变、系统向外界放出热量等因素，会有部分能量最终以热能的形式转移出去．宏观过程的不可逆性，导致这些能量无法重新收集而被利用，从而造成能量的永久性损失，这就是能量耗散．可见，能量耗散与能量退化的宏观过程具有方向性、不可逆性．
2.能量耗散过程中，包括环境在内的整个系统总能量仍是守恒的，但可利用的能量在减少，造成能量的“贬值”．任何利用能源的过程都必然导致这种能量“贬值”，即退化．因此我们要节约能源．
能源利用的过程实质上是(　　)
A．能量的消失过程
B．能量的创造过程
C．能量的转化和转移过程
D．能量的转化、传递并且逐渐消失的过程
【答案】　C
变式训练
1.下列关于能量耗散的说法正确的是(　　)
A．能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律
B．能量耗散是指散失在环境中的内能再也不能被人类利用
C．各种形式的能量向内能的转化，是能够自动全额发生的
D．能量耗散导致能量品质的降低
答案：BCD
1.有序和无序
确定某种规则，符合这个规则的分布是有序的，不符合这个规则和要求的分布就是无序的．
有序意味着各处都一样、均衡、没有差别；而无序则是相反．
2.宏观态和微观态
规定了某种规则，我们就规定了一个“宏观态”，这个“宏观态”可能包含一种或几种“微观态”，不同的“宏观态”对应的“微观态”的个数不同．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，我们就说这个“宏观态”是比较无序的．
我们以气体向真空的扩散为例来认识宏观态和微观态．
一个箱子被挡板分为左、右两室，左室有气体，右室为真空．撤去挡板后气体要由左向右扩散．我们从分子热运动的角度分析这个过程的方向性．为了简单，假定气体只由A、B、C、D共四个分子组成．
图2－5－1
如图2－5－2所示，质量相同、温度相同的水，分别处于固态、液态和气态三种状态下，它们的熵的大小有什么关系？为什么？
图2－5－2
【答案】　见精讲精析
变式训练
2.将一些盐放入一杯清水中，一杯水都变咸了，试说明这一过程中熵的变化．
解析：盐在水中逐渐扩散的过程，属于从有序向无序转化的过程，故熵将增加．
答案：见解析