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课堂探究一、熵与熵增加原理的理解“熵”是什么？“熵”是德国物理学家克劳修斯在1850年创造的一个术语，他用熵来表示任何一种能量在空间分布的均匀程度。
能量分布得越均匀，熵就越大。
如果对于我们所考虑的那个系统来说，能量完全均匀地分布，那么这个系统的熵就达到最大值。
简单地说，“熵”就是微观粒子的无序程度、能量差别的消除程度。
在克劳修斯看来，在一个封闭的系统中，运动总是从有序到无序发展的。
比如，把一块冰糖放入水中，结果整杯水都甜了。
这就是说，糖分子的运动扩展到了整杯水中，它们的运动变得更加无序了。
对于一个封闭的系统，能量差也总是倾向于消除的。
比如，有水位差的两个水库，如果把它们连接起来，那么，重力就会使一个水库的水面降低，而使另一个水库的水面升高，直到两个水库的水面相等，势能取平为止。
克劳修斯总结说，自然界中的一个普遍规律是：运动总是从有序到无序，能量的差异总是倾向变成均等，也即“熵将随着时间而增大”。
二、热力学温度的认识热力学温度旧称绝对温度。
单位是“开尔文”，英文是“Kel v in”，简称“开”，国际代号“K”。
开尔文是为了纪念英国物理学家Lord Kel v in而命名的。
国际实用温标是以国际上所通过的一系列纯物质的固定点(如平衡氢三相点、平衡氢沸点、氧三相点、水三相点、锡凝固点等)作为基准用于标定规定的基准温度计(如铂电阻温度计和铂－10%铑/铂热电偶等)并给出相应的内插公式用于测定温度。
以绝对零度(0 K)为最低温度，规定水的三相点的温度为273.16 K，开定义为水三相点热力学温度的1/273.16。
摄氏度为表示摄氏温度时代替开的一个专门名称。
而水的三相点温度为0.01摄氏度。
因此热力学温度T与人们惯用的摄氏温度t的关系是T＝t＋273.15。
规定热力学温度的单位开(K)与摄氏温度的单位摄氏度(℃)完全相同。
1 K＝1 ℃。
在表示温度差和温度间隔时，用K和用℃的数值相同。
摄氏温度的1 ℃的分格与绝对温度的1 K的分格是等价的，摄氏温度升高10 ℃与热力学温度升高10 K是一回事，但不能说升高了283 K。
五、有序、无序和熵1．知道在涉及热现象的宏观过程中的能量耗散与退化现象。
2．初步了解熵增加原理的物理意义，知道在自然界的自发过程中，系统的无序程度总是不断地增加。
3．能用热力学第二定律或熵增加原理解释身边一些简单的现象。
4．了解热力学温度的规定及绝对零度不可能达到的结论。
热力学第二定律从微观上来说是描述气体分子分布有序无序的，试列举一些生活中的有序无序对比的现象，比较哪种状态更容易出现？提示：任何事物放在一起总是呈现出有序或无序的排列，例如，国庆典礼中的解放军方队，整齐有序，而春运期间的火车站中的拥挤的人群则很混乱；按顺序花色排列的扑克牌，把这些扑克牌随意地洗几下或抛撒开来就乱了；神奇的魔方，六面中每一面都同色很难，而任意排列则很随意……稍做对比我们不难发现，生活中的无序要比有序多得多，且形成有序往往需要这样或那样的条件，而无序则不然，它比有序更容易发生。
一、能量的耗散与退化在自然界的种种变化中，能量的总值虽然保持不变(______)，但是能量可被利用的价值却越来越____，或者说能量的品质在逐步______，这就是能量的____________。
当我们开发利用地球上的能源时，并不会减少地球上的能量，而是将能源中高度有用的能量形式______为不大可用的能量形式。
思考：使用电炉时，电能转化为内能，这个系统能否依靠自身的作用(自发地)回到原来的状态？二、绝对零度不可达到1．绝对零度宇宙中存在着温度的下限：__________，即绝对零度。
2．热力学温度热力学温度用T表示，单位是________，符号是______，热力学温度T与摄氏温度t 之间的换算关系是：____________________。
3．热力学第三定律对大量事实的研究分析表明，不可能通过有限的过程把物体冷却到____________。
三、熵增加原理任何孤立系统，它的总熵永远不会______；或者说，自然界的一切自发过程，总是朝着熵______的方向进行的。
高中物理7有序、无序和熵素材新人教版选修1_2教学建议讲授“能量的耗散与退化”这一部分内容时,建议适当增加一些分析实例,帮助学生认识系统内能在能量转化中只能部分地用于做功的特点,了解可利用能量与不可利用能量的区别,使他们明白任何能源利用过程都必然导致能量的“贬值”,因而应节约能源。
对于熵,借用克劳修斯的研究结果,以直接引入方式,说明熵可以用来表示(孤立)系统的能量耗散和退化的程度,进而很自然地过渡到用熵来描述宏观的不可逆过程,给出熵增加原理的表述,然后再对熵及熵增加原理作必要的解释,进而把对熵概念的更深入认识放在“有序向无序的转化”部分进行。
这种处理既简洁通俗,又不失科学性。
资源参考熵与生命热力学第二定律的原理是:热量从高温物体传向低温物体,但总能量守恒,且不断减少做功能力。
在一个热力学系统中,系统热效率越高,能量转换为有用功的能越多。
但无论怎样改进热机,也永远无法达到热、功之间的完全转换,因为在转换中能量的耗散是无法避免的。
为了表述热机系统能量转换为有用功程度的大小,克劳修斯为第二定律引入了一个新概念——“熵”。
熵的原意是转变,在数学上它是热机系统状态的函数,熵小意味着一个系统热量转变为有用功的程度高,熵大则表示转变程度低,这就区分出了有用的能量交换与不可逆地耗散掉的能量的关系。
热力学第二定律的意义很快超出物理领域。
通过熵的数学表述,在一个热力学系统中,熵增指热能量耗散增加,意味着内能在做功过程中部分向系统环境耗散了。
这个过程是不可逆的,因此熵只能是正或为零。
这样,熵增就表示着热力学系统内部有一种不可逆的过程。
克劳修斯1865年的第二定律的宇宙论推论:“宇宙的能量是常量;宇宙的熵趋于最大”,即所谓的“宇宙热寂说”,引起了极大争议。
但现代宇宙大爆炸说已经证明,宇宙是有自身时间的箭,因而是有一个从生到死的生命演化过程的。
这样,人类在追求宇宙和自身的永恒中,通过热力学语言,很不情愿地发现了与我们人类的生命感觉相一致的、正如古代哲人孔子所述的“逝者如斯夫”那样的宇宙事实:时间并不是幻觉,而是物体有方向的变化过程;时间具有方向性,是不可逆的,无论是宇宙还是我们人类,只能从生到死,而不可倒逆。
第二章五、有序、无序和熵自然界一切涉及热现象的宏观过程都是不可逆的，每一种宏观过程的不可逆性，都可以用来作为热力学第二定律的一种表述，所以热力学第二定律的表述方法是多种多样的。
那么，能不能概括所有不可逆过程的共同本质，找出一个普遍的物理量作为共同的标准，判断各种不可逆过程的进行方向呢？能量的耗散与退化1852年，W．汤姆孙指出，在自然界发生的种种变化中，能量的总值虽然保持不变（守恒），但是能量可被利用的价值却越来越小，或者说能量的品质在逐步降级。
这就是能量的耗散与退化。
对于人类来说，内能不如机械能、电能好用，它只能部分地用于做功，总有一部分内能要散发到温度较低的环境中。
可见，内能是一种低品质的能，其他形式的能量通过摩擦、碰撞、燃烧等过程转换成内能，能量的品质就降低了。
由于宏观过程的不可逆性，一个系统的内能一旦增加，这个系统就永远无法依靠自身的作用（自发地）回到原先的状态，除非系统靠外界的帮助；而“外界的帮助”将更多地消耗其他形式的能量，产生出更多的内能来。
当我们使用地球上的能源时，并不会减少地球上的能量，而是将能源中高度有用的能量形式降低为不大可用的能量形式。
例如，开汽车时要消耗汽油，把汽油中的化学能转变成内能，而汽车排气管排出的废气带走的内能就不能利用了。
思考与讨论既然能量是守恒的，我们常说的“节约能源”又是什么意思？你能从日常生活中举出一些能量耗散与退化的例子吗？绝对零度不可达到我们在初中学过，宇宙中存在着温度的下限：-273.15℃。
热力学温度，即绝对温度，就是以这个温度下限为起点的。
热力学温度用丁表示，单位是开尔文（kelvin），符号是K。
热力学温度T与摄氏温度t（单位是℃）之间的换算关系是T=t+273.15 K1下表是我们已经知道的一些温度值。
一些实际的温度值1在表示温度的差值时．K与℃的意义相同，因此分别以K和℃为单位的物理量可以相加减。
着科学技术的发展，人们可以获得越来越低的温度。
