5.4 熵——无序程度的量度 同步练习 (1)

第4节
熵—无序程度的量度
(时间：60分钟)
考查知识点及角度
难度及题号
基础
中档
稍难
有序和无序
1、2、3
熵增加原理
4、5、6、7
8、9
综合提升
10、11、12
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知识点一　有序和无序
1．下列关于气体在真空中的扩散规律的叙述中正确的是
(　　)．
A．气体分子数越小，扩散到真空中的分子全部回到原状态的可能性越大
B．气体分子数越大，扩散到真空中的分子全部回到原状态的可能性越大
C．扩散到真空容器中的分子在整个容器中分布越均匀，其宏观态对应的微观态数目越大
D．气体向真空中扩散时，总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行
解析　由热力学第二定律的微观解释“一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大方向进行”和熵的概念可知，A、C、D正确．
答案　ACD
2．已知一个系统的两个宏观态甲、乙，及对应微观态的个数分别为较少、较多，则下列关于对两个宏观态的描述及过程自发的可能方向的说法中正确的是
(　　)．
A．甲比较有序，乙比较无序，甲→乙
B．甲比较无序，乙比较有序，甲→乙
C．甲比较有序，乙比较无序，乙→甲
D．甲比较无序，乙比较有序，乙→甲
解析　一个宏观态对应微观态的多少标志了宏观态的无序程度，从中还可以推知系统自发的方向，微观态数目越多，表示越无序，一切自然过程总沿着无序性增大的方向进行，A对，B、C、D错．
答案　A
3．下列说法中正确的是
(　　)．
A．一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的
B．一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动无序程度增大的方向进行
C．一切与热现象有关的宏观过程都是可逆的
D．一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动有序程度增大的方向进行
答案　AB
知识点二　熵增加原理
4．下列说法正确的是
(　　)．
A．与热现象有关的宏观过程有些是可逆的
B．一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动无序程度增大的方向进行
C．由于液态水的分子无序度比冰高，故结冰过程违反熵增加原理
D．学习过程是人认识结构从无序到有序的过程，它违反了热力学第二定律
答案　B
5．下列关于晶体熔化的说法中正确的是
(　　)．
A．在晶体熔化的过程中，温度不变，分子热运动的平均速率不变，则无序
程度不变
B．晶体熔化时，由分子的平衡位置在空间较为规则排列，变为分子的平衡位置较为无序排列，则无序度增大
C．在晶体熔化的过程中，熵将保持不变
D．在晶体熔化的过程中，熵将增加
解析　在晶体熔化的过程中，分子的平衡位置由较有规则变为无规则，无序度增大，熵将增加，故B、D对．
答案　BD
6．如图5－4－1所示，将一滴红墨水滴入一杯清水中，红墨水会逐渐扩散到整体水中，呈均匀分布状态，试说明这个过程中熵的变化情况．
红墨水的扩散
图5－4－1
答案　在这个过程中系统的熵增加．扩散前，红墨水和清水区分分明，较有序；后来，整杯水的颜色变得均匀后，打破了原来的有序分布，无序程度增大．因此，扩散后系统的熵增加．
7．下列关于热力学第二定律微观意义的说法正确的是
(　　)
A．从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律
B．一切自然过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行
C．有的自然过程沿着分子热运动无序性增大的方向进行，有的自然过程沿着分子热运动无序性减小的方向进行
D．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小
解析　从热力学第二定律的微观本质看，一切自然过程总是沿着大量分子热运动无序程度增大的方向进行，我们知道热力学第二定律是一个统计规律，A对．任何自然过程总是朝着无序程度增大的方向进行，也就是熵增加的方向进行，则D对．
答案　AD
8．关于第二类永动机，下列说法正确的是
(　　)．
A．它既不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律
B．它既违反了热力学第一定律，也违反了热力学第二定律
C．它不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律
D．它只违反热力学第一定律，不违反热力学第二定律
解析　第二类永动机不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律．
答案　C
9．下面关于熵的说法中错误的是
(　　)．
A．熵是系统内分子运动无序性的量度
B．在自然过程中一个孤立系统的熵总是增加或不变的
C．热力学第二定律也叫做熵减小原理
D．熵值越大代表着越无序
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，这就是热力学第二定律的微观意义．系统的热力学过程就是大量分子向无序程度增大的状态变化的过程．自然过程的方向性可以表述为：在任何自然过程中，一个孤立系统的熵值不会减小，因此热力学第二定律又称为熵增加原理．因此A、B、D说法正确，C说法错误．
答案　C
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10．同室四人各写一张贺卡，先集中起来，然后每人从中拿出一张别人送出的贺卡，同四张贺卡的不同分配方式有
(　　)．
A．6种
B．9种
C．11种
D．23种
解析　将同室四人分别记为A、B、C、D.由题意知某人取卡的情况有3种，据此将此卡的不同分配方式分为三类，对于每一类，其他人依次取卡分步进行．我们用图表示如下：
所以共有9种不同的分配方式．
答案　B
11．(1)从6台原装计算机和5台组装计算机中任意选取4台，其中原装和组装各2台的概率是________．
(2)a、b两个分子分配在容器A，B里共有________个微观态，每个微观态出现的几率为________．那么N个分子分配在l个容器中，共有________个微观态，每个微观态出现的几率为________．
解析　(1)从6台原装和5台组装计算机中任意选取4台，共有C61C53＋C62C52＋C63C51＋C64＋C54种选法，其中各占2台的选法有C62C52种，则概率为
＝＝.
(2)将A，B容器看作一个孤立系统，则每种分配情况可看作一个微观态，如下表：
A容器
0
ab
a
b
B容器
ab
0
b
a
那么共有4个微观态，且出现微观态的几率为，依次推广，可知N个分子在l个容器中共有lN个微观态，每种微观态出现的几率为.
答案　(1)　(2)4　　lN　
12．如图5－4－2所示，质量、温度相同的水，分别处于气态、液态和固态三种状态下，它们的熵的大小有什么关系？为什么？
,图5－4－2
解析　根据大量分子运动对系统无序程度的影响，热力学第二定律又有一种表述：由大量分子组成的系统自发变化时，系统的熵要么增加，要么不变，但不会减小．质量相同、温度相同的水，可以由固态自发地向液态、气态转化，所以，气态时的熵最大，其次是液态，固态时的熵最小．
答案　见解析