(练习)13 课时分层训练(八) 热力学第二定律 熵——系统无序程度的量度-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册(鲁科版2019)

课时分层训练(八)　热力学第二定律　 熵——系统无序程度的量度 知识点1　热力学第二定律和第二类永动机 1．关于热力学第二定律，下列说法正确的是(　　) A．热力学第二定律是通过实验总结出来的实验定律 B．热力学第二定律是通过大量自然现象的不可逆性总结出来的经验定律 C．热力学第二定律是物理学家从理论推导出来的结果 D．热力学第二定律没有理论和实验的依据，因此没有实际意义 B　解析：热力学第二定律是物理学家通过对大量自然现象的分析，又总结了生产和生活中的经验得到的结论，是一个经验定律，它并不能通过理论和实验来证明，但它符合客观事实，因此是正确的。它揭示了热现象宏观过程的方向性，使人们认识到第二类永动机不可能制成，对我们认识自然和利用自然有着重要的指导意义。 2．我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来。其原因是(　　) A．违反了能量守恒定律 B．在任何条件下内能都不可能转化为机械能，只有机械能才能转化为内能 C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的 D．以上说法均不正确 C　解析：热力学第二定律的开尔文表述中阐述了机械能与内能转化的方向性：机械能可以自发地转化成内能，但内能不能自发地转化成机械能，而不需要任何条件或不产生其他影响。故只有C正确。 3．关于热机和永动机，下列说法正确的是(　　) A．第二类永动机可以制成 B．不需要任何外力做功而可正常运行的制冷机是不可能制成的 C．能把从单一热源吸收的热量全部用来做功而不引起其他变化的热机是可以实现的 D．以上说法均错误 B　解析：由热力学第二定律可得B正确，A错误；内能要全部转化为机械能，必须借助外界的帮助，因而一定会引起其他变化，故C错误。 知识点2　对熵的理解 4．任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会　(　　) A．增加 B．不变 C．减少 D．无法判断 C　解析：根据熵的增加原理知，在一个孤立系统中，熵不会减小，故C正确。 5．将一滴红墨水滴入一杯清水中，红墨水会逐渐扩散到整杯水中，呈均匀分布状态，试说明这个过程中熵的变化情况。 解析：在这个过程中系统的熵增加。扩散前，红墨水和清水区分分明，较有序；后来，整杯水的颜色变得均匀后，打破了原来的有序分布，无序程度增大。因此，扩散后系统的熵增加。 答案：见解析 6．(多选)下列说法正确的是(　　) A．一切物理过程都不可自发进行 B．一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性 C．由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行 D．一切不违反能量转化与守恒定律的物理过程都是可能实现的 BC　解析：有些物理过程可自发进行，如气体扩散，A错误；根据热力学第二定律可知，一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性，B正确；由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行，如热量由高温到低温的过程是自发的，由低温到高温则不能自发进行，C正确；一切过程都遵守能量守恒定律，但由热力学第二定律可知，不违反能量转化与守恒定律的物理过程不一定能够实现，如热机效率百分之百，D错误。 7．下列说法正确的是(　　) A．热量不能从低温物体传到高温物体 B．功可以完全变成热，热不能完全变成功 C．改进热机的生产工艺，总有一天热机的效率可以达到100% D．气体向真空的自由膨胀是不可逆的 D　解析：在一定条件下热量可以从低温物体传到高温物体，A错误；在一定条件下热可以全部变成功，B错误；热机的效率在任何条件下都不可能达到100%，C错误；一切宏观自然过程的进行都具有方向性，D正确。 8．(多选)下列关于熵的观点正确的是(　　) A．熵越小，系统的无序度越大 B．对于一个不可逆的绝热过程，其熵增大 C．气体向真空扩散时，熵减小 D．自然过程中熵总是增加的，是因为通向无序的渠道要比通向有序的渠道多很多 BD　解析：熵是系统内分子运动无序性的量度，熵越大，其无序度越大，A错误；不可逆的绝热过程，其宏观态对应的微观态数目增大，其熵会增加，B正确；气体向真空中扩散时，无序度增大，熵增大，C错误；自然过程中，无序度较大的宏观态出现的概率较大，因为通向无序的渠道多，D正确。 9．如图所示，质量、温度相同的酒精，分别处于气态、液态和固态三种状态下，它们的熵的大小有什么关系？为什么？ 解析：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。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、温度相同的酒精，可以由固态自发地向液态、气态转化，所以，处于气态的酒精熵最大，其次是液态，处于固态时熵最小。 答案：见解析 10．炎炎夏日，甲、乙两位同学在充满凉意的空调室内，就空调机