烟台市第十中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-3：5.4熵—无序程度的量度 课时作业（含解析）

5.4熵—无序程度的量度
课时作业（含解析)
1．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
2．下列关于热力学第二定律的理解正确的是（
）
A．与热有关的自发的宏观物理过程都是不可逆的
B．所有热过程都是从有序变为无序
C．熵增加原理说明自然的物理过程具有方向性
D．热运动是一种最无序的运动，内能是最无序运动所对应的能量，因此机械能可以全部转变为内能，但不可能将内能全部转变为机械能
3．下列关于气体向真空中扩散的规律的叙述正确的是（
）
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
4．从微观角度看，下列说法正确的是（
）
A．一个非孤立系统可能从熵大的状态向熵小的状态发展
B．一个非孤立系统可能从熵小的状态向熵大的状态发展
C．一个宏观状态所对应的微观状态越多，越是无序，熵值越大
D．出现概率越小的宏观状态熵值越大
5．一个密闭的容器内有稀薄气体，在容器上开一个小口，外部的空气就会进入容器，在气体进入过程中，容器内靠近开口处的空气密度暂时变得比内部大，以下说法正确的是（
）
A．此时容器内气体处于一个不平衡状态，是一个最无序的状态
B．外界的影响破坏了容器内气体的平衡
C．上面事实说明热力学第二定律只适用于封闭系统
D．一个开放系统并不一定是最无序的分布
6．以一副扑克牌为例，下列关于有序和无序，宏观态和微观态的认识中正确的是（
）
A．按黑桃、红桃、梅花、方块的顺序，而且从大到小将扑克牌排列起来，扑克牌这时是有序的
B．将扑克牌按偶数和奇数分成两部分，扑克牌是无序.的，每部分内部是有序的
C．一副扑克牌，这就是一个宏观态，将牌洗动一次就是一个微观态
D．一副扑克牌按偶数和奇数分成两部分，这是一个宏观态，它是一副扑克牌对应的一个微观态
E.一副扑克牌按偶数和奇数分成两部分，这是一个宏观态，从偶数部分抽出一张插入到奇数部分，它是该宏观态对应的一个微观态
7．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
8．下列关于熵的说法正确的是（
）
A．熵值越大，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高
B．熵值越小，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高
C．熵值越大，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序
D．熵值越小，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序
9．关于物体的内能，下列说法正确的是______
A．物体吸收热量，内能可能减少
B．10g100℃水的内能等于10g100℃水蒸气的内能
C．物体中所有分子的热运动的动能与分子势能的总和叫作物体的内能
D．电阻通电时发热，其内能是通过“热传递”方式增加的
E.气体向真空的自由膨胀是不可逆的
10．下列说法正确的是（
）
A．一定质量的理想气体，当温度升高时,内能增加,压强增大
B．饱和蒸汽在等温变化的过程中，当其体积减小时压强不变
C．液体表面层分子间距离较其内部分子间距离小，表面层分子间表现为斥力
D．一定质量的理想气体放出热量，分子平均动能可能减少
E.自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
11．下列说法正确的是________
A．墒增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减少的方向进行
B．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加
C．一定质量理想气体对外做功，内能不一定减少，但密度一定减小
D．对于一定量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热
E．第二类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律
12．下列说法正确的是（　　）
A．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
B．机械能转化为内能的实际宏观过程是不可逆过程
C．气体可以从单一热源吸收热量，全部用来对外做功
D．第二类永动机没有违反能量守恒定律，但违反了热力学第一定律
E.热量可以从低温物体传到高温物体，但是不可能不引起其它变化
13．引入熵的概念后，人们也把热力学第二定律叫做熵增加原理，具体表述为：________．
参考答案
1．A
【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，BCD错．
2．ACD
【解析】
A．力学第二定律可知与热有关的自发的宏观物理过程都是不可逆的，选项A正确；
BC．由熵增加原理知，一切自然过程是沿分子热运动的无序性增大的方向进行，说明自然的物理过程具有方向性，选项B错误，C正确；
D．热运动是一种最无序的运动，内能是最无序运动所对应的能量，因此机械能可以全部转变为内能，但不可能将内能全部转变为机械能，选项D正确。
故选ACD。
3．ACD
【解析】
AB．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。
CD．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CD正确。
故选ACD。
4．ABC
【解析】
CD．熵是描述系统大量分子运动无序性程度的，在任何自然过程中，一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，反映了一个孤立系统的自然过程会沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，故C正确，D错误。
AB．一个非孤立系统的发展状态无法确定，故AB正确。
故选ABC。
5．BCD
【解析】
本来封闭容器内的气体处于平衡状态，内部是无序的，在容器上开一个小口后，有外部的空气进入容器内。在气体进入的过程中，内部平衡被破坏，容器内靠近开口处的空气密度比内部大，这是比较有序的状态，是一个不平衡状态，之后要发生变化，到达一个新的平衡状态。这一现象说明，热力学第二定律只适用于一个封闭系统，不适用于开放的系统，一个开放系统内分子的运动并不一定是无序状态。
故选BCD。
6．ACD
【解析】
A．选项中扑克牌的排列是有确定规则的，是有序的，故选项A正确；
B．选项中将扑克牌按奇、偶数分成两部分，是有确定规律的，是有序的，每部分内部排列是没有规则的，是无序的，故选项B错误；
C．一副扑克牌是一个系统，是一个宏观态，洗动一次，系统内部排列不同，即为这副扑克牌宏观态对应的一个微观态，故选项C正确；
D．将一副扑克牌分成奇、偶数两部分，构成一个系统，是一个宏观态，同时，它又是一副扑克的一种排列形式，是一副扑克牌这一宏观态对应的一个微观态，故选项D正确；
E．从偶数部分中抽出一张插入奇数部分中，不再对应于按奇、偶数分成两部分的扑克牌这一宏观态，也不再是该宏观态对应的一个微观态，可以当作是一副无规则排列的扑克牌这一宏观态对应的微观态，故选项E错误。
故选ACD。
7．AD
【解析】
A．有序和无序是相对的，故选项A正确。
B．对任何一件事物，如果规定得越多，限制得越多，它的无序性就越小，故选项B错误。
CD．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。
故选AD。
8．AD
【解析】
根据热力学第二定律可知，熵值越大表示无序性越高，也意味着系统越“混乱”和“分散”，相反系统越“整齐”和“集中”，也就越有序。
故选AD。
9．ACE
【解析】
A．如果物体对外做的功大于吸收的热量，物体内能减少，A正确；
B．10g100℃的水变成10g100℃水蒸气的过程中，分子间距离变大，要克服分子间的引力做功，分子势能增大，所以10g100℃水的内能小于10g100℃水蒸气的内能，B错误；
C．物体中所有分子的热运动的动能与分子势能的总和叫作物体的内能，C正确；
D．通电的电阻丝发热，是通过电流做功的方式增加内能，D错误；
E．根据熵和熵增加的原理可知，气体向真空的自由膨胀是不可逆的，E正确。
故选ACE。
10．BDE
【解析】
A．由理想气体状态方程可知，当温度升高时，内能增加，乘积增大，但压强不一定大，故A错误；
B．饱和蒸汽压仅仅与温度有关，饱和蒸汽在等温变化的过程中，体积减小时压强不变，故B正确；
C．液体表面层分子间距离较其内部分子间距离大，表面层分子间表现为引力，故C错误；
D．一定质量的理想气体放出热量，根据热力学第一定律知分子内能可能减小，分子平均动能可能减少，故D正确；
E．根据熵增原理可知，一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行，故E正确；
故选BDE。
11．BCD
【解析】
A、一个孤立系统的熵永远不会减少，表明随着孤立系统由非平衡态趋于平衡态，其熵单调增大，即一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行；故A错误.
B、绝热条件下压缩气体，根据热力学第一定律可知△U=W+Q＞0，即内能增加；故B正确.
C、一定质量理想气体对外做功，若气体吸收热量，则内能不一定减少,由于气体的体积增大，所以密度一定减小；故C正确.
D、对于一定量的理想气体，如果压强不变，当体积增大，气体对外做功，而温度升高，根据热力学第一定律可知，它一定从外界吸热；故D正确.
E、第二类永动机不可能制成，是因为它违背了热力学第二定律，但不违背能量守恒定律；E错误.
故选BCD.
【点睛】
本题考查热力学第一定律及第二定律，要求对这两定律要准确掌握并能正确应用来解释相关现象．
12．BCE
【解析】
A．根据熵原理，一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行，选项A错误；
B．根据热力学第二定律可知，机械能转化为内能的实际宏观过程是不可逆过程，选项B正确；
C．气体可以从单一热源吸收热量，全部用来对外做功，选项C正确；
D．第二类永动机没有违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，选项D错误；
E．根据热力学第二定律可知，热量可以从低温物体传到高温物体，但是要引起其它变化，选项E正确。
故选BCE。
13．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小．
【解析】
[1]．在孤立系统中，一切不可逆过程必然朝着熵的不断增加的方向进行，这就是熵增加原理；故答案为在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小．
【点睛】
理解熵增加原理：利用绝热过程中的熵是不变还是增加来判断过程是可逆还是不可逆的基本原理．在一个孤立的系统，分子只能向无序方向发展．