第3章 4.热力学第二定律-【金版教程】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册作业与测评word（人教版2019）

4.热力学第二定律 典型考点一　热力学第二定律的理解和应用 1．关于热力学第二定律，下列表述正确的是(　　) A．不可能使热量从低温物体传递到高温物体 B．不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功 C．一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行 D．在任何的自然过程中，一个孤立系统的总熵一定增加 答案　C 解析　热力学第二定律可描述为热量不能自发地由低温物体传到高温物体，A错误；根据热力学第二定律的开尔文表述知，不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响，B错误；根据热力学第二定律可知，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，C正确；由热力学第二定律可知，在任何的自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少，但可能保持不变，D错误。 [名师点拨]　热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。理解的关键在于“自发”和“不产生其他影响”。 2．隔板将绝热的汽缸分为A、B两部分，A内充有气体，B内为真空(如图甲)。现把隔板抽去，A中的气体自动充满整个容器(如图乙)，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A部分 答案　C 解析　自由膨胀过程中，气体分子做无规则运动，气体并不对外做功，容器绝热，与外界没有热量交换，所以缸内气体内能不变，则气体的温度保持不变，由玻意耳定律可知，气体体积增大，压强减小，故A、B错误，C正确；自由膨胀过程具有方向性，不可逆，D错误。 3.如图所示，汽缸内盛有一定质量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触是光滑的，但不漏气，现通过活塞杆使活塞缓慢地向右移动，这样气体将等温膨胀并通过活塞对外做功。若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法中正确的是(　　) A．气体是从单一热库吸热，并全部用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律 B．气体是从单一热库吸热，但并未全部用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律 C．气体是从单一热库吸热，并全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律 D．气体不是从单一热库吸热，且并未全部用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律 答案　C 解析　气体等温膨胀，内能不变，从外界吸收的热量全部用来对外做功，但是这个过程中产生其他影响，即有外力控制着活塞缓慢地移动，而非自发进行的，不违背热力学第二定律，故C正确。 4．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．在任何条件下内能不可能转化成机械能，只有机械能才能转化成内能 C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能全部转化成机械能是有条件的 D．以上说法均不正确 答案　C 解析　其原因不是违反能量守恒定律，而是违反热力学第二定律，机械能和内能的转化过程具有方向性，机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转化成机械能，而不产生其他影响，故A、B、D错误，C正确。 典型考点二　能源及能量耗散的理解 5．能源利用的过程实质上是(　　) A．能量的消失过程 B．能量创造过程 C．能量的转化和转移过程 D．能量的转化传递并且逐渐消失的过程 答案　C 解析　能源利用的过程是做功或传热的过程，前者是能量的转化，后者是能量的转移，C正确。 6．下列现象属于能量耗散的是(　　) A．水的机械能转化成电能 B．电能通过灯泡中的电阻丝转化为光能 C．电池的化学能转化为电能 D．火炉把房子烤暖 答案　D 解析　能量耗散是指其他形式的能转化为内能，最终流散在周围环境中无法重新收集并加以利用的现象，能够重新收集并加以利用的转化过程不能称为能量耗散。电能、光能都可以重新收集并加以利用，如用光作为能源的手表等，故不属于能量耗散，火炉把房子烤暖是使燃料的化学能转化成内能并流散在周围的环境中，无法重新收集并加以利用，属于能量耗散。故D正确。 1．热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象。所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把流散的能量重新收集、重新加以利用。下列关于能量耗散的说法中，正确的是(　　) A．能量耗散现象是指能量在周围环境中消失了 B．能量耗散不符合热力学第二定律 C．能量耗散过程中能量仍守恒 D．使用清洁的能源可以减少能量耗散 答案　C 解析　能量守恒定律是自然界无条件成立的普适定律，能量耗散并不是指能量消失了，A错误，C正确；热力学第二定律说明了能量在转化过程中的方向性，自发过程不可逆，因此耗散的能量无法重新收集加以利用，B错误；清洁能源的使用过程中，能量同样发生耗散，D错误。 2．关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是(　　) A．热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互矛盾的 B．内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾 C．两条定律都是有关能量转化的规律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别 D．其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律 答案　B 解析　热力学第一定律是能量守恒定律在热现象中的体现，而热力学第二定律则指出内能和其他形式的能发生转化的方向性，两者并不矛盾且有本质区别，A、C、D错误，B正确。 3．(多选)关于永动机和热力学两大定律，下列说法正确的是(　　) A．第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律 B．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，传热也不一定改变内能，但同时做功和传热一定会改变内能 C．由热力学第二定律可知热量从低温物体传到高温物体是可能的，从单一热库吸收热量，完全变成功也是可能的 D．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量 答案　CD 解析　第一类永动机违反了能量守恒定律，A错误；由热力学第一定律可知W≠0，Q≠0，但ΔU＝W＋Q可能等于0，B错误；由热力学第二定律可知，有第三者介入的情况下，热量可以从低温物体传到高温物体，从单一热库吸收热量，完全变成功，C正确；空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量，因为部分电能转化为内能，D正确。 4．(多选)下列说法正确的是(　　) A．气体自发的扩散运动总是向着更为无序的方向进行，是不可逆过程 B．能源危机说明自然界的总能量在不断减少 C．水的温度自动下降时，释放的内能可以自发地全部转化为机械能 D．物体从高温热库吸收热量后，内能可能变少 答案　AD 解析　根据热力学第二定律的微观意义可知，气体自发的扩散运动总是向着更为无序的方向进行，是不可逆的过程，故A正确；根据能量守恒定律可知，自然界的总能量是守恒的，能源危机说明能量有耗散，故B错误；物体温度下降释放的内能不可能在不引起其他变化的情况下完全转化为机械能，故C错误；改变物体内能的方式有传热和做功，所以当物体吸收热量，同时对外做功的情况下，内能可能减少，故D正确。 5．(多选)根据你学过的热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是(　　) A．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功转化成机械能 B．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热量的传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体 C．尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100% D．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，可以想办法使它们自发地分离，而不产生其他影响，这样既清洁了空气，又变废为宝 答案　AC 解析　机械能可以全部转化为内能，而在产生其他影响时，内能也可以全部转化为机械能，A正确；凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热量的传递中，热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，也能从低温物体传递给高温物体，但必须借助外界的帮助，B错误；尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到100%，总有一部分能量以热量的形式损耗，C正确；一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，因此不可能使汽车尾气中各类有害气体排入大气后再自发地从大气中分离，而不产生其他影响，D错误。 6．如图所示为家用电冰箱的工作原理简化图。压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，在蒸发器中的制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外，下列说法正确的是(　　) A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外 B．电冰箱的工作原理违反热力学第二定律 C．冷凝器中的制冷剂在液化过程中体积增大，内能增加 D．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能 答案　D 解析　由热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，除非有外界的影响或帮助，可知热量不能够自发地从温度较低的冰箱内传到温度较高的冰箱外，故A错误；电冰箱把热量从冰箱内传到外界，需要压缩机的帮助并消耗了电能，即该过程不是自发进行，而是有外界的影响，可知电冰箱的工作原理不违反热力学第二定律，故B错误，D正确；高温高压的制冷剂在冷凝器中向外放热，温度降低，从而使制冷剂液化，该过程制冷剂的体积减小，因温度降低，则分子平均动能减小，分子平均间距从远大于平衡距离减小到平衡距离，则分子势能减小，因而制冷剂的内能减小，故C错误。 6 学科网（北京）股份有限公司 $$