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《熵:一種新的世界觀》課后練習(xí)解題指導(dǎo)

[移動版] 作者:唐伯牛

且息且行


       一、設(shè)計(jì)此題,是為了讓學(xué)生從“民諺”中體會熱力學(xué)第二定律的涵義,增強(qiáng)一些感性認(rèn)識。


        1.“你不可能不勞而獲”意為:任何收獲總是要消耗一定能量的,沒有賦出就不會有收獲。而被消耗的能量,就不能再用來做功了。高樓夷為平地后,不可能自己再拔地而起;水從水壩上流到壩底,不可能自己再返回壩上。要想重新做功,就要消耗新的能量,所以“熵”總是持續(xù)增加的。
   2.“覆水難收”意為:事物處于凝聚狀態(tài),就有了勢能;一旦分散開來,就再也不能自動回到凝聚狀態(tài)。餐具在使用中,由于磨損,金屬分子不斷離開餐具,最終“零零星星地散失在土地里”。雖然它們依然存在,但已不能作為成塊的金屬被有效地使用了。
  3.“天網(wǎng)恢恢,疏而不漏”是《老子》第七十三章中的話,原意為天道像一張大網(wǎng),廣闊無邊,稀疏卻不會有一點(diǎn)漏失。后來常用來比喻國家的法網(wǎng)雖寬,卻不會漏掉一個壞人。在本文中,這句話意為:自然界雖然廣大無邊,但也從不疏漏。用課文中的原話來說,就是“每當(dāng)能量從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)化到另一種狀態(tài)時(shí),我們會‘得到一定的懲罰’。這個懲罰就是我們損失了能在將來用于做某種功的一定能量。這就是所謂的熵!


  二、設(shè)計(jì)此題,是為了讓學(xué)生抓住作者論述的重點(diǎn),理解作者所闡發(fā)的道理。

本文在論述中,列舉的燃燒的例子有:

1.“比如我們燒掉一塊煤”,說明煤的能量雖然沒有消失,但它卻不能再用來做功了。

2.“一把燒紅了的火鉗從火中取出……開始冷卻”,說明“熱量總是從溫度較高的物體流向溫度較低的物體”,當(dāng)溫度平均后,就達(dá)到了“沒有任何能量級別差異的狀態(tài)”,即“能量平均狀態(tài)”,不能再做功了,這時(shí)“熵值達(dá)到最大的狀態(tài)”。

3.“每當(dāng)你點(diǎn)燃一支香煙的時(shí)候,世界上的有效能量就減少了一點(diǎn)兒”,這里形象地說明了能量耗散的不可逆性。點(diǎn)燃一支香煙雖然微不足道,但世界上的有效能量就會因此減少一點(diǎn)兒,真是“天網(wǎng)恢恢,疏而不漏”。


  三、設(shè)計(jì)此題,是為了讓學(xué)生注意本文概括與分析相結(jié)合的論證方法。例如,第六段開頭一句“熵是不能再被轉(zhuǎn)化做功的能量的總和的測定單位”就是概述,是論述的要點(diǎn);然后介紹克勞修斯的發(fā)現(xiàn),說明能量的轉(zhuǎn)化和消耗必然使熵增加。第七段開頭“熵的增加就意味著有效能量的減少”也是概述,是論述的要點(diǎn);然后舉“污染”為例,指出“污染就是熵的同義詞”。


  四、設(shè)計(jì)此題,是為了考查學(xué)生綜合運(yùn)用學(xué)過的知識論述某一問題的能力。對人類消耗世界上有效能源的規(guī)律,《熵:一種新的世界觀》中談到了西方從中世紀(jì)到工業(yè)時(shí)代直至現(xiàn)代社會,由于生產(chǎn)力的發(fā)展,生活需求的增長,對木材——煤炭——石油——原子能的開發(fā)和利用。

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