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5、6 热力学第二定律的微观解释 能源和可持续发展课后篇巩固提升基础巩固1.(多选)关于宏观态与微观态,下列说法正确的是()A.同一系统,在不同“规则”下,其宏观态可能不同B.宏观态越有序,其对应的微观态数目就越多C.一个宏观态往往对应有多个微观态,对应的微观态越多,这个宏观态的无序度越大D.一个宏观态可能是另一宏观态对应的微观态解析宏观态越有序,其对应的微观态数目就越少。答案ACD2.(多选)下列对能量耗散理解正确的是()A.能量耗散说明能量在不断减少B.能量耗散遵守能量守恒定律C.能量耗散说明能量不能凭空产生,但可以凭空消失D.能量耗散从能量角度反映出自然界中与热现象有关的宏观自发过程具有方向性解析在发生能量转化的宏观过程中,其他形式的能量最终转化为流散到周围环境的内能,无法再回收利用,这种现象叫能量耗散。能量耗散并不违反能量守恒定律,宇宙中的能量既没有减少,也没有消失,它从能量角度反映出自然界中与热现象有关的宏观自发过程具有方向性,故A、C错误,B、D正确。答案BD3.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会减小解析从热力学第二定律的微观本质看,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,B、C项错误;热力学第二定律是一个统计规律,A项正确;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,故D项错误。答案A4.(多选)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不正确的是()A.按黑桃、红桃、草花、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,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解析选项个性分析综合点评A正确扑克牌的排列是有确定规则的,是有序的规定了某个规则,就规定了一个“宏观态”,符合这个规则的就是有序,破坏了这个规则,则原有“宏观态”改变B错误按偶数和奇数分成两部分,是有序的,内部是无序的C正确一副扑克牌是一个系统,是一个宏观态,洗动一次,该状态为这副扑克牌宏观态对应的一个微观态;奇偶分开是一种宏观态,从偶数部分抽出一张插入到奇数部分,原宏观态被破坏D错误答案BD5.(多选)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“煤粉加压气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”。下列有关说法正确的是()A.煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化和物理变化B.煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化但没有物理变化C.该技术实现了煤的清洁利用D.该技术实现了煤的高效利用解析煤粉加压气化制备合成气中既有物理变化,又有化学变化,A正确,B错误;该技术使煤得以良好利用又环保,C、D正确。答案ACD能力提升1.下列供热方式最有利于环境保护的是()A.用煤做燃料供热B.用石油做燃料供热C.用天然气或煤气做燃料供热D.用太阳灶供热解析煤、石油、天然气等燃料的利用,使人类获得大量的内能。但由于这些燃料中含有杂质以及燃烧的不充分,使得废气中含有粉尘、一氧化碳、二氧化硫等物质污染了大气。而太阳能是一种无污染的能源,应大力推广,故应选D。答案D2.CO2气体有个“怪脾气”,它几乎不吸收太阳的短波辐射,大气中CO2浓度增加,能使地表温度因受太阳辐射而上升;另外,它还有强烈吸收地面红外热辐射的作用,阻碍了地球周围的热量向外层空间的排放,使整个地球就像一个大温室一样。因此,大气中CO2浓度的急剧增加已导致气温的逐步上升,使全球气候变暖。(1)这种大气中以CO2为主的气体产生的效应称为()A.光热效应B.光电效应C.光气效应D.温室效应(2)导致大气中CO2浓度增加的主要原因是()A.大量植物和生物物种灭绝B.大量燃料如石油、煤炭、天然气等的燃烧C.人口剧增,呼出的二氧化碳增多D.自然因素破坏了地球环境生态平衡(3)(多选)为了减缓大气中CO2浓度的增加,可以采取的措施有()A.禁止使用煤、石油和天然气B.开发使用核能、太阳能C.将汽车燃料由汽油改为液化石油气D.植树造林解析(1)CO2气体将导致气温上升,因而称为温室效应。(2)致使CO2浓度增加的主要原因是大量燃烧煤、石油、天然气等燃料。(3)为了减缓CO2气体的浓度可以进行植树造林,利用光合作用,减少大气中的CO2气体,同时开发新能源,减少石油、煤、天然气的使用,从而减少CO2气体的排放。答案(1)D(2)B(3)BD3.质量一定的某种物质,在压强不变的条件下,由液态到气态(可看成理想气体)变化过程中温度(T)随加热时间(t)变化关系如图所示。单位时间所吸收的热量可看作不变。(1)(多选)以下说法正确的是()A.在区间,物质的内能不变B.在区间,分子间的势能不变C.从区间到区间,物质的熵增加D.在区间,物质分子的平均动能随着时间的增加而增大(2)在区间,若将压强不变的条件改为体积不变,则温度升高(选填“变快”“变慢”或“快慢不变”),请说明理由。解析(1)在区间物质温度不变,吸收热量主要用来增加分子势能,故内能增加,则选项A错误;在区间物质为气态,可视为理想气体,分子势能不变,故选项B正确;从区间到区间,无序性增强,物质“熵”增加,故选项C正确;在区间物质温度升高,故平均动能增大,则选项D正确。(2)根据热力学第一定律U=Q+W和理想气体的状态方程pVT=C可知,在吸收相同的热量Q时,压强不变的条件下,V增加,W0,U1=Q-|W|;体积不变的条件下,W=0,U2=Q,可得U1U2,故体积不变的条件下温度升高变快。答案(1)BCD(2)变快理由见解析4.下面是晓阳同学在题为能源利用和节约能源的研究性学习中收集到的有关太阳能的资料:太阳能是人类最基本的能源,它无污染、无费用,这种能源的使用期和太阳本身寿命一样长,当太阳光照射地面时,在1 m2地面上1 s内平均得到的太阳辐射能约为1.0103 J。太阳能热水器就是直接利用太阳能的装置,目前已经广泛地出现在我们的生活中。晓阳同学在网上下载了某型号太阳能热水器的宣传广告:容积(V)100 L集热管的采光面积(S)1.5 m2效率()40%使用年限(z)15年(1)晓阳同学家每天大约需要100 kg热水,用这种热水器将这些水从25 加热到45 需要多长时间?(2)与效率为80%的电热水器相比,晓阳同学家每天节约多少电能?解析(1)设T为光照时间,k=1.0103 J/(sm2),Q吸=cm(t-t0)=4.210310020 J=8.4106 J,太阳能热水器传给水的热量Q放=kSt,因为Q吸=Q放,所以t=Q吸kS=8.41061.01031.540% s=1.4104 s3.9 h。(2)由Q电=Q吸=W1得W=Q电1=8.41060.8 J=1.05107 J2.9 kWh。答案(1)3.9 h(2)2.9 kWh
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