课后提升练（10）热力学第二定律&熵——系统无序程度的量度（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版2019）

课后提升练(十)　热力学第二定律　 熵——系统无序程度的量度 [对应学生用书P146] 1．(2022·黑龙江哈师大附中高二期末)下列叙述和热力学定律相关，其中不正确的是(　　) A．第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律 B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律 C．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功 D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性 B　解析：第一类永动机既不消耗能量又能源源不断对外做功，违背了能量守恒定律，所以不可能制成，A正确；电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为压缩机做功，并不违背热力学第二定律，B错误；根据热力学第二定律可以知道：气体不可能从单一热源吸热，并全部用来对外做功而不引起其他变化，若引起外界变化则可以，C正确；能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，D正确。 2．(2021·山东威海高二期末)下列说法正确的是(　　) A．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的 B．做功和热传递都可以改变内能，二者本质相同 C．第二类永动机违背了能量守恒定律，是不可能实现的 D．一定质量的理想气体，等压膨胀的过程中，向外界放出热量 A　解析：根据热力学第二定律，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，A正确；做功和热传递都可以改变内能，做功是其他形式的能和内能的转化，热传递则是内能之间的转移，故二者本质不相同，B错误；第二类永动机没有违背能量守恒定律，违背了热力学第二定律，C错误；一定质量的理想气体等压膨胀的过程中，气体对外做功，根据理想气体方程＝C可知p不变，体积增大，则T增大，即温度升高。气体膨胀，对外做功，由热力学第一定律可知ΔU＝W＋Q，因此气体从外界吸收热量，D错误。 3．(2022·山东聊城一中高二期末)关于热力学定律，下列说法正确的是(　　) A．气体吸热后温度一定升高 B．对气体做功一定改变其内能 C．理想气体绝热膨胀过程内能一定减小 D．热量一定不能自发地从低温物体传到高温物体 D　解析：气体吸热为Q，但不确定外界做功W的情况，根据热力学第一定律ΔU＝ Q＋W不能确定ΔU变化情况，故不能确定气体温度变化，同理外界对气体做功，但不确定吸热还是放热，不能确定ΔU变化情况，故A、B错误；理想气体向真空中绝热膨胀时，内能不变，故C错误；由热力学第二定律知，热量一定不能自发地从低温物体传到高温物体，故D正确。 4．(2022·江苏徐州高二期末)关于内能和热力学第二定律，下列说法中正确的是(　　) A．温度高的物体的内能一定比温度低的物体的内能大 B．温度越高，分子的平均动能一定越大 C．热量不可能从低温物体传到高温物体 D．不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功 B　解析：内能指的是物体内所有分子的动能与势能的总和，温度高的物体分子的平均动能大，但内能不一定大，A错误，B正确；热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他变化，C错误；不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不引起其他变化，D错误。 5．(2022·浙江湖州高二期末)下列现象中，符合能量转化守恒定律但违反热力学第二定律的是(　　) A．电冰箱通电后能把箱内低温物体的热量传到箱外的高温物体 B．蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能 C.人类开发了潮汐发电技术，所获得的电能是由海水的机械能转化来的 D．一杯热茶自然放置，茶水会慢慢冷却 B　解析：电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体，此过程中消耗了电能，所以不违背热力学第二定律，能发生，故A正确；蒸汽机的能量损失不可避免，不可能把蒸汽的内能全部转化为机械能，违背了热力学第二定律，不能发生，故B错误；人类开发了潮汐发电技术，所获得的电能是由海水的机械能转化来的，不违背热力学第二定律，能发生，故C正确；热传递具有方向性，热量能自发地从高温物体传到低温物体，故一杯热茶自然放置，茶水会慢慢冷却，不违背热力学第二定律，故D正确。 6．(2022·四川达州高二期末)关于热力学现象和热力学规律，下列说法正确的是(　　) A．热量能够从高温物体传到低温物体，但不可能从低温物体传到高温物体 B．用活塞压缩汽缸内空气，对空气做功2.0×105 J，同时空气内能增加了1.5×105 J，则空气向外界放出热量 0.5×105 J C．一定质量0 ℃的水凝结为0 ℃的冰时，其分子平均动能和分子势能都不变 D.一定质量气体保持温度不变，压强随体积增大而减小的主要微观原因是分子平均速率减小 B　解析：热量能够从高温物体传到低温物体，在产生其他影响的前提下也能从低温物体传到高温物体，故A错误；根据热力学第一定律可知空气向外界放出热量为Q＝W－ΔU＝0.5×105 J，故B正确；一定质量0 ℃的水凝结为0 ℃的冰时，温度不变，分子平均动能不变，但水凝结成冰时会放热，所以内能减小，则分子势能减小，故C错误；一定质量气体保持温度不变，则分子的平均速率不变，而压强随体积增大而减小的主要微观原因是分子的密集程度减小，故D错误。 7．(2022·辽宁丹东高二期末)2022年4月16号上午，神舟13号飞船在内蒙古东风着陆场顺利降落，气闸舱是实验舱中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置。气闸舱的工作原理简化图如图所示，座舱A充满一定质量的理想气体，座舱B内为真空。打开阀门K，气体会自发扩散至B中，气体最终达到平衡，整个系统不漏气且与外界没有热交换，下列说法正确的是(　　) A．平衡后，气体系统的熵值在减小 B．座舱A中气体自发扩散过程中，气体对外做功，内能减小 C．平衡后，座舱B中气体可能自发的全部回到座舱A中 D．平衡后，气体分子单位时间内，与器壁单位面积的碰撞次数减少 D　解析：由于气体分子无规则运动的空间变大，所以无序性增加，即熵增加，故A错误；气体自由扩散，没有对外做功，又因为整个系统不漏气且与外界没有热交换，气体内能不变，故B错误；根据熵增加原理可知，一切宏观热现象均具有方向性，B中气体不可能自发地全部回到座舱A中，故C错误；气体温度不变，体积增大，单位体积内的分子数减少，单位时间内对单位面积的碰撞次数减少，故D正确。 8. (多选)(2021·江苏常州第二中学高二月考)我国航天员漫步太空已成为现实。飞船在航天员出舱前先要“减压”，在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”，因此将此设施专门做成了飞船的一个舱，叫“气闸舱”，其原理如图所示。两个相通的舱A、B间装有阀门K。指令舱A中充满气体，气闸舱B内为真空，整个系统与外界没有热交换。打开阀门K后，A中的气体进入B中，最终达到平衡。若将此气体近似看成理想气体，则(　　) A．气体体积膨胀，对外做功 B．气体分子势能减小，内能增加 C.气体体积变大，温度不变 D．B中气体不可能自发地全部退回到A中 CD　解析：当阀门K被打开时，A中的气体进入B中，由于B中为真空，所以气体体积膨胀，对外不做功，故A错误；又因为系统与外界无热交换，所以气体内能不变，则气体的温度也不变，B错误，C正确；由热力学第二定律知，真空中气体膨胀具有方向性，在无外界作用时，B中气体不能自发地全部退回到A中，故D正确。 9．(多选)(2022·湖南卷节选)利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从A端流出，边缘部位气流从B端流出。下列说法正确的是(　　) A．A端为冷端，B端为热端 B．A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B端流出的 C．A端流出的气体内能一定大于B端流出的 D．该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律 AB　解析：依题意，中心部位为热运动速率较低的气体，与挡板相作用后反弹，从A端流出，而边缘部分热运动速率较高的气体从B端流出，同种气体分子平均热运动速率较大、其对应的温度也就较高，所以A端为冷端、B端为热端，A正确，依题意，A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，所以从A端流出的气体分子热运动平均速度小于从B端流出的，B正确；A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，则从A端流出的气体分子平均动能小于从B端流出的气体分子平均动能，内能的多少还与分子数有关，依题意，不能得出从A端流出的气体内能一定大于从B端流出的气体内能，C错误；该装置将冷热不均的气体进行分离，喷嘴处有高压，即通过外界做功而实现的，并非是自发进行的，没有违背热力学第二定律，温度较低的从A端出、较高的从B端出，也符合能量守恒定律，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$