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《新新练案系列》高中物理（鲁科版选修3-3）同步练测：第五章第四节熵——无序程度的量度

上传时间: 2014-08-16

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第四节熵——无序程度的量度

建议用时

实际用时

满分

实际得分

90分钟

100分

选择题（本题包括6小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分，共36分）

1.下列说法中正确的是( )

A.机械能和内能之间的转化是可逆的

B.气体向真空的自由膨胀是可逆的

C.如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较有序的

D.如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较无序的

2.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

3.孤立系统自发变化，其总熵的变化是( )

A.不变 B.可能增大或减小

C.总是增大或不变 D.总是减小

4.关于热力学第二定律的微观意义，下列说法正确的是( )

A.大量分子无规则的热运动能够自动转变为有序运动

B.热传递的自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程

C.热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程

D.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

5.下列说法中正确的是( )

A.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

B.一切自然过程总是沿着分子热运动的有序性增大的方向进行

C.在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵一定不会增大

D.在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵可能减小

图1

6.用隔板将一绝热容器隔成和两部分，中盛有一定质量的理想气体，为真空(如图1甲)，现在把隔板抽去，中的气体自动充满整个容器(如图乙所示)，这个过程称为气体的自由膨胀，下列说法正确的是( )

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，能全部自动回到部分

二、填空题（本题共2小题，共12分.请将正确的答案填到横线上）

7.(6分)从微观角度而言，熵具有统计意义，它是系统内的一种量度.熵值较小的状态对应于的状态；熵值较大的状态对应于

的状态(填“有序度较大”或“无序度较大”).

8.(6分)热力学第二定律的微观本质是:一个孤立系统总是从的状态向

的状态发展，即自发的宏观过程总是向

的方向进行.

三、计算题（本题共4小题，共52分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

9.(12分)热力学第二定律的开尔文表述指出:内能与机械能的转化具有方向性.请结合熵的变化加以解释.

10.(12分)如图2，质量、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

11.(14分)“愿破镜之重圆，冀也无端.”指的是镜子破了之后不可能再恢复到原来破前的样子，从熵的角度解释镜子破了之后为什么不能自发地重圆.

12.(14分)两个温度不同的物体接触时，热量会自发地从高温物体传向低温物体，直到两者温度相等；一个温度处处相等的物体，不可能自发地变得一部分温度高一部分温度低.怎样从分子热运动的角度解释热传递的这种方向性?

第四节熵——无序程度的量度

得分：

一、选择题

题号

答案

二、填空题

二、计算题

10.

11.

12.

第四节熵——无序程度的量度参考答案

选择题

1.D 解析:热现象的宏观过程都是不可逆的，故A、B错；微观态越多越无序，故选D.

2.C 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，选C.

3.C

4.CD 解析:分子热运动是大量分子的无规则运动，系统的一个宏观过程包含着大量的微观状态，这是一个无序的运动，根据熵增加原理，热运动的结果只能使分子热运动更加无序，而不是变成了有序，热传递的自然过程从微观上讲就是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程，C、D正确.

5.A 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，故选A.

6.C 解析:气体向真空自由膨胀时，一方面整体定向运动，同时气体分子还做无规则热运动，但气体不对外做功而且绝热，因此内能不变，温度不变，A错误，C正确；由于等温膨胀，压强减小，B错误；根据熵增加原理知，气体不可能全部回到部分，D错误.

二、填空题

7.有序度较大无序度较大

8.熵小熵大无序度更大

三、计算题

9.机械运动是宏观情况下物体在空间位置上的变化，物体运动状态的变化完全遵循牛顿运动定律所反映的因果关系，这是一种有序的运动.热运动是大量分子的无规则运动，系统的一个宏观状态包含着大量的微观状态，这是一种无序的运动.机械运动向热运动的转化，属于从有序向无序的转化，会导致熵的增加，符合热力学的规律，因此机械能可以全部转化为内能.反之，热运动向机械运动的转化，属于从无序向有序的转化，即从高熵向低熵转化，不符合熵增加原理，因此内能向机械能的转化不能全部实现.

10.气态时熵最大，其次是液态，固态的熵最小.

解释: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，总是向着无序程度增加的方向发展，至少无序程度不会减少，这也就是说，任何一个系统自发变化时，系统的熵要么增加，要么不变，但不会减少.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.

方法点拨:熵是系统内分子运动的无序性程度的标志，固态的冰可以自发地向液态、气态转化说明气态无序度最大，固态的无序度最小.

11.因为一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值较大代表较为无序.自发的宏观过程总是向无序度更大的方向发展.完好的镜子所处的宏观态对应的微观态较多，熵大，镜子破裂的过程中熵必增加，所以此过程必不可逆.

12.两个物体温度不同，分子热运动的平均动能不同，一个物体分子平均动能大，另一个物体分子平均动能小.总体上看，分子热运动的分布较为有序，能量适当集中.而热量由高温物体传到低温物体的过程中，能量变得分散，分子热运动的分布较为无序，所以热量是由高温物体传向低温物体的，热传递具有方向性.

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