第十章 第5节 热力学第二定律的微观解释
第6节 能源和可持续发展
练能力、课后提升
一、选择题
1．(多选)对于有序和无序，下列说法正确的是( )
A．有序与无序是相对的
B．对任何一件事物，如果规定得越多，限制得越多，它的无序性就越大
C．有序性越大，说明它对应的微观态数目就越多
D．有序性越大，说明它对应的微观态数目就越少
解析：选AD 有序和无序是相对的，故选项A正确；对任何一件事物，如果规定得越多，限制得越多，它的无序性就越小，故选项B错误；热力学第二定律的统计意义是：从比较有规则、有秩序的状态向更无规则、更无秩序的状态演变，一个不受外界影响的“孤立系统”，其内部发生的过程，总是由几率小的状态向几率大的状态进行，由包含微观状态数目少的宏观状态向包含微观状态数目多的宏观状态进行。即有序性越大，说明它对应的微观态数目就越少，故选项D正确，C错误．
2．已知一个系统的两个宏观态甲、乙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：选A 一个宏观态对应微观态的多少标志着宏观态的无序程度，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，故选项A正确，B、C、D错误．
3．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：选D 气泡上升，温度不变，压强减小，体积变大，气体分子间距离变大，分子间作用力变小，A项错误；由于温度是分子热运动的平均动能的标志，温度不变，气体分子热运动的平均动能就不变，气体分子热运动的平均速率就不变，B、C项错误；自发的自然过程中，熵值是增加的，D项正确．
4．(多选)下列关于气体向真空中扩散规律的叙述中正确的是( )
A．气体分子数越少，扩散到真空中的分子全部回到原状态的可能性越大
B．气体分子数越多，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，总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
解析：选ACD 气体分子向真空中扩散时，分子数越少，分子全部回到原状态的概率越大；分子数越多，分子全部回到原状态的概率越小，故选项A正确，B错误；扩散到真空中的分子在整个容器中均匀分布的概率最大，即其宏观态对应的微观态最多，并且这一宏观态的无序性最大，故选项C、D正确．
5．2017年7月，《纽约时报》报道，一块质量超过一万亿吨的巨大浮冰从南极半岛断裂，形成了有记录以来的最大冰山，南极洲裂开了！史上最大的冰山诞生了！那么南极半岛断裂的原因是 ( )
A．冰山太重，自行断裂
B．地球上的温室效应
C．太阳的引力
D．巨大的海浪冲击冰山使其断裂
解析：选B 南极半岛断裂是由于地球上的温室效应使地球的温度升高，故选项B正确，A、C、D选项错误．
6．能源可划分为一级能源和二级能源．自然界以现成形式提供的能源称为一级能源，需要依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源．氢气是一种高效而没有污染的二级能源，它可以由自然界中大量存在的水来制取：2H2O===2H2＋O2 －517.6 kJ，下列叙述正确的是( )
A．电能是二级能源 B．水力是二级能源
C．天然气是二级能源 D．焦炉气是一级能源
解析：选A 电能是通过物质燃烧放热或者是由风能、水能、核能等转化来的，为二级能源，故选项A正确；水力是自然界中以现成形式提供的能源，为一级能源，故选项B错误；天然气可以从自然界直接获得，为一级能源，故选项C错误；焦炉气不能从自然界直接获得，属于二级能源，故选项D错误．
7．在研究性学习的过程中，同学们提出了以下四个活动方案，哪些从理论上讲是可行的 ( )
A．制作一个内能回收器，将散失在周围环境中的内能全部收回再利用
B．发明一种制冷设备，使温度降至绝对零度
C．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发地分离，既清洁了空气，又变废为宝
D．将房屋顶盖上太阳能板，可直接用太阳能来解决照明和热水问题
解析：选D 系统的内能流失到周围环境中，不可能全部收回再利用，A错误；温度不能无限降低，绝对零度不可能达到，B错误；扩散现象具有方向性，逆过程不可能自发进行，C错误；太阳能可以用来发电和进行加热，D正确．
8．煤是重要的能源和化工原料，直接燃烧既浪费资源又污染环境．最近，某企业利用“煤粉加压汽化制备合成气新技术”，让煤变成合成气(一氧化碳及氢气总含量≥90%)，把煤“吃干榨尽”．下列有关说法中正确的是( )
①煤粉加压汽化制备合成气过程涉及化学变化和物理变化 ②煤粉加压汽化制备合成气过程涉及化学变化但没有物理变化 ③该技术实现了煤的清洁利用 ④该技术实现了煤的高效利用
A．①②③ B．①②④
C．①③④ D．②③④
解析：选C 煤粉加压汽化制备合成气中既有物理变化，又有化学变化，①正确；该技术使煤得以良好利用又环保， ③④正确．
9．(多选)下列说法正确的有( )
A．1 g水中所含的分子数目和地球的总人口数差不多
B．气体对容器壁的压强，是由气体分子对容器壁的频繁碰撞造成的
C．物体内能增加，温度不一定升高
D．液晶的光学性质会随所加电场的变化而变化
解析：选BCD 水的摩尔质量为18 g/mol，故1 g水的分子数为N＝×6×1023＝3.3×1022个，远大于地球的总人口数，故A错误；气体对容器壁的压强，是由气体分子对容器壁的频繁碰撞造成的，取决于分子数密度和平均动能，故B正确；物体内能与温度和体积有关，故物体内能增加，温度不一定升高，故C正确；当液晶中电场强度不同时，对不同颜色的光的吸收强度不一样，显示不同颜色，故D正确．
10．(多选)下列叙述中正确的是( )
A．煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能
B．无氟冰箱的使用会使臭氧层受到不同程度的破坏
C．大气中CO2含量的增多是引起温室效应的主要原因
D．“白色污染”是当前环境保护亟待解决的问题之一
解析：选ACD 煤、石油、天然气等是动植物转化成的，其来源可追溯到太阳能，所以A正确；氟利昂会使臭氧层遭到破坏，但无氟冰箱不含氟利昂，所以B错误；引起温室效应的气体有很多，但其中在大气中CO2含量最大，所以CO2含量增多是引起温室效应的主要原因，C正确；“白色污染”物是一些不易分解的化工材料，所以亟待解决，如近几年国家发布“限塑令”就是为解决“白色污染”所采取的有效措施，故D正确．
二、非选择题
11．在上海市青少年校外活动营地“东方绿舟”内有一个绿色能源区，同学们可以在这里做太阳能和风能的研究性实验．某同学为了测定夏季中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能，制作了一个太阳能集热装置，实验器材有：(a)内壁涂黑的泡沫塑料箱一个，底面积为1 m2；(b)盛水塑料袋一个；(c)温度计一个；(d)玻璃板一块(约1 m2)如图所示．
假设图为一斜坡草地，太阳光垂直照射到草地表面，请将上述实验器材按实验设计要求画在下图中．
如果已知水的比热容c，被水吸收的热量Q与水的质量m、水温升高量Δt间的关系是Q＝cmΔt，则为了测定中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能，除了需要测量m、Δt外，还应测量的物理量是 ，本实验会有一定误差，试写出一条产生误差的主要原因：
.
答案：实验图示如下：
时间T(或t)太阳能没有全部被水吸收(或水吸收的太阳能还有一部分损失等)
12．据《中国环境报》报道：从一份科技攻关课题研究结果显示，我国酸雨区已占国土面积的40%以上，研究结果还表明，我国农业每年因遭受酸雨而造成的经济损失高达15亿元．为了有效控制酸雨，目前国务院已批准《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案》等法规．
(1)在英国进行的一项研究结果表明：高烟囱可有效地降低地面SO2浓度．在20世纪的60～70年代的10年间，由发电厂排放的SO2增加了35%，但由于建造高烟囱，地面浓度降低了30%.请你从全球环境保护的角度，分析这种做法是否可取？说明其理由．
(2)用传统的煤、石油作燃料，其主要缺点是什么？与传统的煤、石油作燃料相比，哪种物质可以作为新能源？主要优点是什么？缺点又是什么？
解析：(1)不可取．因为SO2的排放总量并没有减少，进一步形成的酸雨仍会对全球造成危害．
(2)传统的煤、石油作燃料的缺点：首先，煤、石油是不可再生的化工燃料，其资源是有限的；其次，燃烧后生成的SO2、NOx等严重污染大气，进而形成酸雨，燃烧后产生的CO2又会造成温室效应．与传统的煤、石油作燃料相比，H2可以作为新能源．它的主要优点：①H2可以用水作为原料来制取；②H2燃烧时放热多，放出的热量约为同质量汽油的3倍；③H2燃烧后的产物是水，不污染环境，还可循环使用．它的缺点是不易获得和携带．
答案：(1)不可取，因为SO2的排放总量并没有减少，进一步形成的酸雨仍会对全球造成危害．
(2)煤、石油是不易再生的化工燃料，其资源是有限的；燃烧后产生的SO2、NOx等严重污染大气，进而形成酸雨；燃烧后产生的CO2又会造成温室效应．
氢气 第一，H2可以用水作为原料来制取；其次，H2燃烧时放热多；第三，H2的燃烧产物为水，不易污染环境，还可循环使用．缺点是不易获得和携带．
13．一种冷暖两用型空调铭牌标注有如下指标：输入功率1 kW，制冷能力1.2×104 kJ/h，制热能力1.3×104 kJ/h.这样，该空调在制热时，每消耗1 J电能，将放出1.3 J的热量，是指标有错误还是能量不守恒呢？
解析：这并不违反能量守恒定律，空调铭牌标注也是正确的，空调制热、制冷主要是移动热量，制热时，将室外的热量移到室内，制冷时，将室内的热量移至室外，也就是说该空调在制热时，每消耗1 J电能，实现了将3 J的热量从室外转移到室内．
答案：指标有错误
课件25张PPT。第5节 热力学第二定律的微观解释
第6节 能源和可持续发展固知识、要点梳理有序 无序 宏观 不同分布 无序性 不会减小 kln Ω 内能 自动发生 方向性 降低 练能力、课后提升点 击 进 入
