第3节 热力学第二定律 第4节 熵（分层作业）物理鲁科版选择性必修第三册

3．热力学第二定律 4．熵——系统无序程度的量度 目录 【攻核心·技能提升】 1 一、热力学第二定律 1 二、熵增原理 5 三、两个定律与两类永动机 7 【拓思维·重难突破】 9 【链高考·精准破局】 11 一、热力学第二定律 1.如图所示为电冰箱的工作原理示意图，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．热量可以自发地从低温的冰箱内传到高温的冰箱外 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，是因为其消耗了电能 C．电冰箱的工作原理违反了热力学第一定律 D．电冰箱的工作效率可达到100% 【答案】B 【详解】AB．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，电冰箱把热量从低温的内部传到高温的外部，需要压缩机的帮助并消耗电能，故A错误，B正确； C．电冰箱在工作过程中，消耗电能，实现了热量从低温物体向高温物体的传递，其能量的转化和守恒满足热力学第一定律，并没有违反，故C错误； D．任何热机的效率都不能达到100%，因为在能量转化过程中总会有能量损耗，电冰箱也不例外，故D错误。故选B。 2.油炸爆米花的基本原理是：高温的油让玉米粒内的水分迅速气化形成水蒸气，形成的水蒸气被玉米粒的外皮密封在内部。随着温度的升高水蒸气压强变大，当玉米粒的内、外压强差达到一定程度时玉米的表皮突然破裂，导致玉米粒内高压水蒸气也急剧膨胀，瞬时爆开玉米粒。关于这一过程，下列说法正确的是（　　） A．在玉米粒温度升高的过程中，每个水蒸气分子的动能都一定增加 B．大米虽然没有玉米那样的外壳密封，照样可以用油炸的方式做爆米花 C．炸裂的过程，气体对玉米表皮做功，该过程违背了热力学第二定律，能量从内能转变成了动能 D．玉米粒温度升高但表皮没有炸裂的过程中，玉米表皮单位时间内单面积上受到水蒸气分子撞击的次数增多 【答案】D 【详解】A．温度是大量分子无规则热运动的集体表现，含有统计的意义，对于个别分子，温度是没有意义的．所以物体温度升高时，个别分子的动能可能减小，也可能不变，故A错误； B．大米虽然没有玉米那样的外壳密封，油炸形成的水蒸气不能被大米的外皮密封在内部，不可以用油炸的方式做爆米花，故B错误； C．炸裂的过程，气体对玉米表皮做功，能量从内能转变成了动能，遵循能量守恒定律，该过程不违背了热力学第二定律，故C错误； D．玉米粒温度升高但表皮没有炸裂的过程中，体积不变，则分子分布的密集程度不变，温度升高，分子运动的平均速率增大，可知，单位时间内水蒸气分子对玉米表皮单位面积的撞击次数增多，故D正确。 故选D。 3.一物理实验爱好者用形状记忆合金研究“永动机”。形状记忆合金具有形状记忆效应，以记忆合金制成的弹簧为例，把这种弹簧放在热水中，弹簧的长度立即伸长，再放到冷水中，它会立即恢复原状。如图所示，“永动机”转轮由九根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片。轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动，离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动。下列说法不正确的是（　　） A．转轮转动的过程中克服阻力做功，要维持转轮转动需要外力做功 B．转轮转动的能量来自热水 C．转动的叶片不断搅动热水过程，水温升高 D．转轮的叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量 【答案】C 【详解】A．转轮转动的过程中克服阻力做功，转轮的速度越来越小，所以要维持转轮转动需要外力做功，故A正确； B．该“永动机”叶片进入水中，吸收热量而伸展划水，推动转轮转动，离开水面后向空气中放热，叶片形状迅速恢复，所以转动的能量来自热水，故B正确； C．转动的叶片不断搅动热水的过程是水对转轮做功的过程，同时水会向四周放出热量，根据热力学第一定律可知水的内能减小，故水温降低，故C错误； D．根据热力学第二定律，物体不可能从单一热源吸收能量全部用来对外做功而不引起其变化，故叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量，故D正确。 本题选不正确的，故选C。 4.如图所示，开口向上的竖直玻璃管内用一段水银柱封闭着一定质量的理想气体。现将玻璃管保持开口竖直向上拿到室外，并停留较长一段时间，此为过程一；然后再把玻璃管缓慢转动至水平，此为过程二；接着再将玻璃管保持水平拿回室内，并停留较长一段时间，此为过程三；最后把玻璃管缓慢转动至竖直开口向上，水银柱回到初始位置，此为过程四。已知室外温度高于室内温度，室外大气压强等于室内大气压强，水银无漏出。关于此次操作，下列说法正确的是（　　） A．过程四气体从外界吸热 B．过程二气体分子密集程度减小 C．过程二气体从外界吸收热量，使之完全变成功，而没产生其他影响 D．气体经历上述四个过程回到原状态，气体对外界做的功为0 【答案】B 【详解】A．过程四气体温度不变，压强增大，体积减小，气体内能不变，外界对气体做功，由热力学第一定律，可知气体对外放热，故A错误； B．过程二气体温度不变，压强减小，体积增大，分子密集程度减小，故B正确； C．根据热力学第二定律内容可知，过程二气体从外界吸收热量，使之完全变成功，而没产生其他影响是不可能发生的，故C错误； D．气体经历题中所述的四个过程回到原状态，气体对外界做功不为0，故D错误。 故选B。 5.关于下列四幅图像中物理现象的描述，说法正确的是（　　） A．图甲为“饮水小鸭”玩具，小鸭虽能不断饮水，但不违背能量守恒定律 B．图乙为空气压缩引火仪，硝化棉被点燃，是因为活塞与容器壁摩擦产生了热量 C．图丙为红墨水在清水中的扩散现象，扩散的快慢与温度无关 D．图丁为一台冰箱，给冰箱供电后，热量自发地从冰箱内部传到了外部 【答案】A 【详解】A．“饮水小鸭”“喝”完一口水后，直立起来，直立一会儿，会慢慢俯下身去，再“喝”一口，如此循环往复， “饮水小鸭”头部饮水后不断蒸发，吸收周围空气的热量，才能持续工作下去，不违背能量守恒定律，故A正确； B．迅速下压活塞，活塞压缩空气做功，机械能转化为内能，使硝化棉被点燃，故B错误； C．分子的热运动与温度有关，温度越高分子运动的越剧烈，则扩散的快慢与温度有关，故C错误； D．冰箱内低温食品的热量不可能自发地传到了冰箱外高温的空气，之所以内部温度降低是因为压缩机工作的原因，同时消耗了电能，故D错误。 故选A。 6.两种不同的金属丝组成一个回路，接触点插在热水中，接触点插在冷水中，如图所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象。关于这一现象，下列说法中正确的是（　　） A. 这一实验过程违反了热力学第二定律 B. 在实验过程中，热水和冷水的温差可以保持不变 C. 在实验过程中，热水减少的内能等于冷水增加的内能 D. 在实验过程中，热水减少的内能部分转化为电能，电能部分转化为冷水的内能 【答案】D 【详解】、热力学第二定律是实际热现象总结而来，任何宏观的实际热现象都符合热力学第二定律，温差发电现象不违背热力学第二定律，故A错误； B、在实验过程中，热水内能减少，一部分转移到低温物体，一部分转化为电能，故热水一定会降温，冷水一定会升温，故B错误；、在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，有电阻的位置都会产生热能，电能部分转化为冷水的内能，故C错误，D正确。 二、熵增原理 7.某科技馆展示了一款新型节能空调。该空调制冷时，通过压缩机做功消耗电能，将热量从室内传递到温度更高的室外环境。在此过程中，部分电能转化为压缩机的机械能。下列判断正确的是（　　） A．热量从低温环境传递到高温环境的过程可以自发进行，无需外界干预 B．空调工作时，室内与外界组成的系统总熵可能保持不变 C．通过压缩机做功使热量从低温环境传至高温环境的过程，不违反热力学第二定律 D．部分电能转化为机械能，说明能量转化不具有方向性 【答案】C 【详解】A．热量自发传递是从高温到低温，从低温到高温不能自发，需外界干预（如空调压缩机做功），故A错误； B．空调工作时，消耗电能，电能最终转化为内能，使得室内与外界组成的系统总熵增加，故B错误； C．通过压缩机做功（外界干预）使热量从低温到高温，不违反热力学第二定律，故C正确； D．能量转化具有方向性，部分电能转化为机械能，是在一定条件下进行的，不能说明能量转化不具有方向性，故D错误。 故选C。 8.对于热力学第二定律的理解，下列说法正确的是(　　) A．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递过程中，热量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 B．机械能可以全部转化为内能，但内能无法全部用来转化成机械能而不引起其他变化 C．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵会越来越小 D．第一类永动机违反了热力学第二定律 【答案】B 【详解】A．热量自发传递方向是从高温到低温，但外界做功时（如制冷机），热量可从低温传向高温，故A错误； B．机械能可完全转化为内能（如摩擦生热），但内能转化为机械能需伴随其他变化（如热机需放热到低温热源），故B正确； C．孤立系统的熵在自然过程中永不减少（熵增原理），总熵会增大或不变，不会减小，故C错误； D．第一类永动机违反能量守恒（热力学第一定律），第二类永动机才违反热力学第二定律，故D错误。 故选B。 9.全球能源互联网发展合作组织与国家气候中心2025年4月21日联合发布《2025年全球新能源发电年景预测报告》。能源问题是当今世界最为重要的问题之一，热力学的研究对能源利用率的提高起到了关键作用，为热机的设计与制造提供了足够的理论支持。关于热机和热力学定律，以下表述正确的是（　　） A．第二类永动机并没有违背能量守恒定律，故热机的效率可能达到100% B．因为能量守恒，随着科技的发展，能量可以循环利用，从而可以解决能源危机问题 C．一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行 D．热力学第二定律可表述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体” 【答案】C 【详解】．第二类永动机并没有违背能量守恒定律，但根据热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到，故错误； ．虽然能量守恒，由于使用后能量的品质降低，可利用的能源会越来越少，使能源危机仍然存在，我们在日常的生产生活中要养成节约能源的习惯，故错误； ．由熵增原理可知，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，故正确。 ．热力学第二定律可表述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其他变化”，故错误。 故选。 10.根据热学中的有关知识，下列说法中正确的是（　　） A．一切符合能量守恒定律的宏观过程都能发生 B．空调的工作过程表明，热量可以自发地由低温物体向高温物体传递 C．第二类永动机不违背能量守恒定律，当人类科技水平足够先进时，第二类永动机可以被制造出来 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 【答案】D 【详解】AD．热运动的宏观过程会有一定的方向性，符合能量守恒定律的宏观过程并不能都真的发生，根据热力学第二定律，不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，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，故A错误，D正确； B．空调的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递，但要引起其它变化，故B错误； C．第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，而是违背了热力学第二定律，第二类永动机不可能制造出来，故C错误。 故选D。 11.下列说法正确的是（　　） A．流散到周围环境中的内能可以自动聚集起来，并被加以利用 B．只要对内燃机不断进行革新，总有一天它可以把气体的内能全部转化为机械能 C．第二类永动机不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律 D．热量不可能由低温物体传给高温物体 【答案】C 【详解】A．根据热力学第二定律可知：热传递具有方向性，不可以将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化，故A错误； B．热机是把内能转化为机械能的装置，过程中一定有部分热量排放给低温物体（冷凝器或大气），即有能量耗损。所以不可能把气体的内能全部转化为机械能，故B错误； C．第二类永动机不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律，故C正确； D．热量是不可能自发地从低温物体传递给高温物体的，但在其他因素影响下可以由低温物体传向高温物体，故D错误。 故选C。 12.全球能源互联网发展合作组织与国家气候中心年月日联合发布年全球新能源发电年景预测报告。能源问题是当今世界最为重要的问题之一，热力学的研究对能源利用率的提高起到了关键作用，为热机的设计与制造提供了足够的理论支持。关于热机和热力学定律，以下表述正确的是(　　) A. 第二类永动机并没有违背能量守恒定律，故热机的效率可能达到 B. 因为能量守恒，随着科技的发展，能量可以循环利用，从而可以解决能源危机问题 C. 一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行 D. 热力学第二定律可表述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体” 【答案】C 【详解】A、第二类永动机并没有违背能量守恒定律，但热机的效率不可能达到，故 A错误 B、虽然能量守恒，由于使用后能量的品质降低，可利用的能源会越来越少，使能源危机仍然存在，我们在日常的生产生活中要养成节约能源的习惯，故 B错误 C、由熵增原理可知，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，故 C正确。 D、热力学第二定律可表述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其他变化”，故 D错误。 故选C。 三、两个定律与两类永动机 13.在热学中，下列说法正确的是(　　) A. 热力学第二定律告诉我们：机械能可以转化为内能，而内能不能转化为机械能 B. 热量只能从高温物体传向低温物体，而不能从低温物体传向高温物体 C. 第一类永动机不可制成是由于它违背了能量守恒定律 D. 第二类永动机不可制成是由于它违背了能量守恒定律 【答案】C 【详解】A.热力学第二定律并未否定内能转化为机械能的可能性，而是强调这种转化需要条件如存在温度差或外界做功，例如，热机可将部分内能转化为机械能，但会伴随热量散失，故A错误； B.热量自发传递方向是从高温到低温，但在外界干预时，如制冷机做功，热量可以从低温传向高温，故B错误； C.第一类永动机试图不消耗能量而持续对外做功，违背了能量守恒定律，故C正确； D.第二类永动机不违背能量守恒定律，但它试图从单一热源吸收热量并全部转化为功而不引起其他变化，违背了热力学第二定律，故D错误。 故选C。 14.对于热力学第一定律和热力学第二定律的理解，下列说法正确的是(　　) A. 第二类永动机违反了热力学第一定律 B. 物体从外界吸收热量，其内能一定增加；物体对外界做功，其内能一定减少 C. 凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，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 D. 一定质量的气体膨胀对外做功，同时从外界吸收的热量，则它的内能增大 【答案】D 【详解】A.第二类永动机没有违反能量守恒定律，热力学第一定律是能量转化和守恒定律在热学中的反映，因此第二类永动机没有违反热力学第一定律，不能制成是因为它违反了热力学第二定律，故A错误； B.根据热力学第一定律，可知物体从外界吸收热量，其内能不一定增加，物体对外界做功，其内能不一定减少，故B错误； C.热量不能自发地从低温物体传递给高温物体，但通过做功的方式可以让热量从低温物体传递给高温物体，如电冰箱，故C错误； D.根据热力学第一定律知，，故D正确。 15.关于两类永动机和热力学的两个定律，下列说法正确的是(　　) A. 第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律 B. 第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律 C. 由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能 D. 由热力学第二定律可知从单一热库吸收热量，完全变成功是可能的 【答案】D 【详解】第一类永动机违反能量守恒定律，第二类永动机违反热力学第二定律，故AB错误； C.由热力学第一定律，可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，同时做功和热传递也不一定会改变内能，故C错误； D.由热力学第二定律可知从单一热库吸收热量，完全变成功是可能的，但会引起其他变化，故D正确。 故选D。 16.能源是当今社会快速发展面临的一大难题。由此，人们想到了永动机，关于第二类永动机，名同学各有以下观点。 甲：第二类永动机违反了能量守恒定律，因此不可能制造成功。 乙：第二类永动机不违反能量守恒定律，之所以还没制造成功，是因为科技还不够先进。 丙：只要没有摩擦、漏气因素导致的能量损失，第二类永动机就有可能制造成功。 丁：内能与机械能之间的转化具有方向性才是第二类永动机不可能制成的原因。 你认为以上观点正确的是(　　) A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 丁 【答案】D 【详解】A.第二类永动机并未违反能量守恒定律，而是违反了热力学第二定律，故甲的观点错误，故A不符合题意； B.第二类永动机不违反能量守恒定律，违反了热力学第二定律，即使科技再先进，也无法实现，因热力学第二定律是自然界的普适规律，故乙的观点错误，故B不符合题意； C.即使消除摩擦、漏气等损耗，第二类永动机仍无法将单一热源热量完全转化为功而不引起其他变化，故丙的观点错误，故C不符合题意； D.热力学第二定律指出内能与机械能的转化具有方向性，这正是第二类永动机不可行的根本原因，故丁的观点正确，故D符合题意。 故选D。 17.下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有          ，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有          。填正确答案标号 A.汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热 B.冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低 C.某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响 D.冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内 【答案】B、C 【详解】汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热的过程不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律； B. 冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低，该过程违背热力学第一定律； C.新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响，该过程不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律； D.冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，但要消耗电能，引起了其它变化，该过程不违背热力学第一定律、也不违背热力学第二定律。 故答案为B、C。 18.日常生活中使用的燃油汽车，其动力来源于发动机内部的汽缸，在汽缸内，通过气体燃烧将气体的内能转化为机械能，下列说法正确的是(　　) A．现代汽车技术已经非常先进，能够使气体燃烧释放的热量全部转化成机械能 B．气体燃烧过程符合热力学第二定律，内能无法全部用来做功以转化成机械能 C．气体燃烧释放的热量没有全部转化为机械能，故该过程不符合热力学第一定律 D．发动机工作时，若没有漏气和摩擦，也没有发动机的热量损失，则燃料产生的热量能够完全转化成机械能 【答案】B 【详解】根据热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100%，现代汽车技术已经非常先进，但也不能够使气体燃烧释放的热量全部转化成机械能，选项A错误；气体燃烧过程符合热力学第二定律，内能无法全部用来做功以转化成机械能，选项B正确；气体燃烧释放的热量没有全部转化为机械能，该过程符合热力学第一定律，选项C错误；根据热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100%，发动机工作时，就算没有漏气和摩擦，也没有发动机的热量损失，燃料产生的热量也不能完全转化成机械能，选项D错误。 19.气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置，其原理图如图所示。座舱A与气闸舱B之间装有阀门K，座舱A中充满空气，气闸舱B内为真空。航天员从太空返回气闸舱时，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡。假设此过程中系统与外界没有热交换，舱内气体可视为理想气体，下列说法正确的是（　　） A. B中气体可自发地全部退回到A中 B. 气体温度不变，体积增大，压强减小 C. 气体体积膨胀，对外做功，内能减小 D. 气体体积变大，气体分子单位时间对座舱壁单位面积碰撞的次数将变少 【答案】BD 【详解】根据热力学第二定律可知，一切与热现象有关的宏观变化都是不可逆的，故A错误；由于气闸舱B内为真空，所以气体在膨胀过程中不会对外做功，系统与外界没有热交换，则气体内能不变，C错误；对于一定质量的理想气体内能不变，则温度不变，由pV=C，且气体体积增大可知，气体压强减小，故B正确；气体体积变大，分子数密度n减小，温度不变，分子平均动能不变，平均速率不变，所以气体分子单位时间对座舱壁单位面积碰撞的次数将变少，故D正确。 20.电冰箱由压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器四个部分组成一个密闭的连通系统，制冷剂在连通系统内循环流经这四个部分。各部分的温度和压强如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．制冷剂在蒸发器中的状态可以看成理想气体 B．该过程实现了热量从低温物体向高温物体传递，符合热力学第二定律 C．冷凝器向环境散失的热量可能小于蒸发器从冰箱内吸收的热量 D．制冷剂在通过冷凝器的过程中分子势能和分子动能都增大 【答案】B 【详解】A、制冷剂在蒸发器中虽然是气体状态，但不满足远离液化的状态，所以不能看成理想气体，故A错误； B、该过程实现了热量从低温物体向高温物体传递，因为消耗了能量，符合热力学第二定律，故B正确； C、由于压缩机要做功，所以冷凝器向环境散失的热量大于蒸发器从冰箱内吸收的热量，故C错误； D、温度是分子平均动能的标志。在冷凝器中制冷剂温度降低，分子平均动能降低，分子间距从气体过渡到液体，分子势能降低，故D错误。 故选B。 21.（2025·浙江·高考真题）下列说法正确的是（　　） A. 热量能自发地从低温物体传到高温物体 B. 第二类永动机违反能量守恒定律 C. 热敏电阻是将温度信号转换为电信号的传感器 D. 变压器的工作原理是电磁感应中的自感现象 【答案】C 【详解】A违背克劳修斯表述；B第二类永动机违反热力学第二定律，不违反能量守恒；D变压器是互感，C正确。 故选C。 22.（2024·浙江·高考真题）关于热力学第二定律，下列说法正确的是（　　） A. 空调制冷时，热量从低温物体传到高温物体，说明热力学第二定律不成立 B. 热机的效率可以达到100% C. 气体向真空自由膨胀是可逆过程 D. 不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功而不产生其他影响 【答案】D 【详解】A空调耗电，不违背定律；B热机效率不可能100%；C自由膨胀不可逆；D符合开尔文表述。 故选D。 23.（2022·湖南·高考真题）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，从端流出，边缘部位气流从端流出。下列说法正确的是（　　） A. 端为冷端，端为热端 B. 端流出的气体分子热运动平均速率一定小于端流出的 C. 端流出的气体内能一定大于端流出的 D. 该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律 【答案】ABD 【详解】A. 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，从端流出，而边缘部份热运动速率较高的气体从端流出；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，所以端为冷端、端为热端，故A正确。 B.依题意，端流出的气体分子热运动速率较小，端流出的气体分子热运动速率较大，所以从端流出的气体分子热运动平均速率小于从端流出的，故B正确。 C.端流出的气体分子热运动速率较小，端流出的气体分子热运动速率较大，则从端流出的气体分子平均动能小于从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，不能得出从端流出的气体内能一定大于从端流出的气体内能，故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；温度较低的从端出、较高的从端出，也符合能量守恒定律，故D正确。 故选ABD。 24.（2021·天津·高考真题）关于永动机，下列说法正确的是（　　） A. 第一类永动机违反热力学第二定律 B. 第二类永动机不违反能量守恒定律 C. 科技进步可使热机效率达100% D. 空调制冷违背热力学第二定律 【答案】B 【详解】A第一类违反能量守恒；C热机效率不可能100%；D空调耗电，不违背定律；B正确。 故选B。 25.（2012·湖南·高考真题）关于热力学定律，下列说法正确的是（　　） A.对某物体做功，必定会使该物体的内能增加 B.可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功 C.不可能使热量从低温物体传向高温物体 D.功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程 【答案】BD 【详解】做功和热传递都是改变物体内能的两种方式，A错，B对，在引起其它变化的情况下可以从单一热源吸收热量，并使之完全变为功。C错，如空调。D对，能量的转化的方向性。 故选BD。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 3．热力学第二定律 4．熵——系统无序程度的量度 目录 【攻核心·技能提升】 1 一、热力学第二定律 1 二、熵增原理 3 三、两个定律与两类永动机 4 【拓思维·重难突破】 5 【链高考·精准破局】 6 一、热力学第二定律 1.如图所示为电冰箱的工作原理示意图，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．热量可以自发地从低温的冰箱内传到高温的冰箱外 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，是因为其消耗了电能 C．电冰箱的工作原理违反了热力学第一定律 D．电冰箱的工作效率可达到100% 2.油炸爆米花的基本原理是：高温的油让玉米粒内的水分迅速气化形成水蒸气，形成的水蒸气被玉米粒的外皮密封在内部。随着温度的升高水蒸气压强变大，当玉米粒的内、外压强差达到一定程度时玉米的表皮突然破裂，导致玉米粒内高压水蒸气也急剧膨胀，瞬时爆开玉米粒。关于这一过程，下列说法正确的是（　　） A．在玉米粒温度升高的过程中，每个水蒸气分子的动能都一定增加 B．大米虽然没有玉米那样的外壳密封，照样可以用油炸的方式做爆米花 C．炸裂的过程，气体对玉米表皮做功，该过程违背了热力学第二定律，能量从内能转变成了动能 D．玉米粒温度升高但表皮没有炸裂的过程中，玉米表皮单位时间内单面积上受到水蒸气分子撞击的次数增多 3.一物理实验爱好者用形状记忆合金研究“永动机”。形状记忆合金具有形状记忆效应，以记忆合金制成的弹簧为例，把这种弹簧放在热水中，弹簧的长度立即伸长，再放到冷水中，它会立即恢复原状。如图所示，“永动机”转轮由九根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片。轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动，离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动。下列说法不正确的是（　　） A．转轮转动的过程中克服阻力做功，要维持转轮转动需要外力做功 B．转轮转动的能量来自热水 C．转动的叶片不断搅动热水过程，水温升高 D．转轮的叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量 4.如图所示，开口向上的竖直玻璃管内用一段水银柱封闭着一定质量的理想气体。现将玻璃管保持开口竖直向上拿到室外，并停留较长一段时间，此为过程一；然后再把玻璃管缓慢转动至水平，此为过程二；接着再将玻璃管保持水平拿回室内，并停留较长一段时间，此为过程三；最后把玻璃管缓慢转动至竖直开口向上，水银柱回到初始位置，此为过程四。已知室外温度高于室内温度，室外大气压强等于室内大气压强，水银无漏出。关于此次操作，下列说法正确的是（　　） A．过程四气体从外界吸热 B．过程二气体分子密集程度减小 C．过程二气体从外界吸收热量，使之完全变成功，而没产生其他影响 D．气体经历上述四个过程回到原状态，气体对外界做的功为0 5.关于下列四幅图像中物理现象的描述，说法正确的是（　　） A．图甲为“饮水小鸭”玩具，小鸭虽能不断饮水，但不违背能量守恒定律 B．图乙为空气压缩引火仪，硝化棉被点燃，是因为活塞与容器壁摩擦产生了热量 C．图丙为红墨水在清水中的扩散现象，扩散的快慢与温度无关 D．图丁为一台冰箱，给冰箱供电后，热量自发地从冰箱内部传到了外部 6.两种不同的金属丝组成一个回路，接触点插在热水中，接触点插在冷水中，如图所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象。关于这一现象，下列说法中正确的是（　　） A. 这一实验过程违反了热力学第二定律 B. 在实验过程中，热水和冷水的温差可以保持不变 C. 在实验过程中，热水减少的内能等于冷水增加的内能 D. 在实验过程中，热水减少的内能部分转化为电能，电能部分转化为冷水的内能 二、熵增原理 7.某科技馆展示了一款新型节能空调。该空调制冷时，通过压缩机做功消耗电能，将热量从室内传递到温度更高的室外环境。在此过程中，部分电能转化为压缩机的机械能。下列判断正确的是（　　） A．热量从低温环境传递到高温环境的过程可以自发进行，无需外界干预 B．空调工作时，室内与外界组成的系统总熵可能保持不变 C．通过压缩机做功使热量从低温环境传至高温环境的过程，不违反热力学第二定律 D．部分电能转化为机械能，说明能量转化不具有方向性 8.对于热力学第二定律的理解，下列说法正确的是(　　) A．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递过程中，热量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 B．机械能可以全部转化为内能，但内能无法全部用来转化成机械能而不引起其他变化 C．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵会越来越小 D．第一类永动机违反了热力学第二定律 9.全球能源互联网发展合作组织与国家气候中心2025年4月21日联合发布《2025年全球新能源发电年景预测报告》。能源问题是当今世界最为重要的问题之一，热力学的研究对能源利用率的提高起到了关键作用，为热机的设计与制造提供了足够的理论支持。关于热机和热力学定律，以下表述正确的是（　　） A．第二类永动机并没有违背能量守恒定律，故热机的效率可能达到100% B．因为能量守恒，随着科技的发展，能量可以循环利用，从而可以解决能源危机问题 C．一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行 D．热力学第二定律可表述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体” 10.根据热学中的有关知识，下列说法中正确的是（　　） A．一切符合能量守恒定律的宏观过程都能发生 B．空调的工作过程表明，热量可以自发地由低温物体向高温物体传递 C．第二类永动机不违背能量守恒定律，当人类科技水平足够先进时，第二类永动机可以被制造出来 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 11.下列说法正确的是（　　） A．流散到周围环境中的内能可以自动聚集起来，并被加以利用 B．只要对内燃机不断进行革新，总有一天它可以把气体的内能全部转化为机械能 C．第二类永动机不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律 D．热量不可能由低温物体传给高温物体 12.全球能源互联网发展合作组织与国家气候中心年月日联合发布年全球新能源发电年景预测报告。能源问题是当今世界最为重要的问题之一，热力学的研究对能源利用率的提高起到了关键作用，为热机的设计与制造提供了足够的理论支持。关于热机和热力学定律，以下表述正确的是(　　) A. 第二类永动机并没有违背能量守恒定律，故热机的效率可能达到 B. 因为能量守恒，随着科技的发展，能量可以循环利用，从而可以解决能源危机问题 C. 一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行 D. 热力学第二定律可表述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体” 三、两个定律与两类永动机 13.在热学中，下列说法正确的是(　　) A. 热力学第二定律告诉我们：机械能可以转化为内能，而内能不能转化为机械能 B. 热量只能从高温物体传向低温物体，而不能从低温物体传向高温物体 C. 第一类永动机不可制成是由于它违背了能量守恒定律 D. 第二类永动机不可制成是由于它违背了能量守恒定律 14.对于热力学第一定律和热力学第二定律的理解，下列说法正确的是(　　) A. 第二类永动机违反了热力学第一定律 B. 物体从外界吸收热量，其内能一定增加；物体对外界做功，其内能一定减少 C. 凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，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 D. 一定质量的气体膨胀对外做功，同时从外界吸收的热量，则它的内能增大 15.关于两类永动机和热力学的两个定律，下列说法正确的是(　　) A. 第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律 B. 第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律 C. 由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能 D. 由热力学第二定律可知从单一热库吸收热量，完全变成功是可能的 16.能源是当今社会快速发展面临的一大难题。由此，人们想到了永动机，关于第二类永动机，名同学各有以下观点。 甲：第二类永动机违反了能量守恒定律，因此不可能制造成功。 乙：第二类永动机不违反能量守恒定律，之所以还没制造成功，是因为科技还不够先进。 丙：只要没有摩擦、漏气因素导致的能量损失，第二类永动机就有可能制造成功。 丁：内能与机械能之间的转化具有方向性才是第二类永动机不可能制成的原因。 你认为以上观点正确的是(　　) A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 丁 17.下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有          ，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有          。填正确答案标号 A.汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热 B.冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低 C.某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响 D.冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内 18.日常生活中使用的燃油汽车，其动力来源于发动机内部的汽缸，在汽缸内，通过气体燃烧将气体的内能转化为机械能，下列说法正确的是(　　) A．现代汽车技术已经非常先进，能够使气体燃烧释放的热量全部转化成机械能 B．气体燃烧过程符合热力学第二定律，内能无法全部用来做功以转化成机械能 C．气体燃烧释放的热量没有全部转化为机械能，故该过程不符合热力学第一定律 D发动机工作时，若没有漏气和摩擦，也没有发动机的热量损失，则燃料产生的热量能够完全转化成机械能 19.气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置，其原理图如图所示。座舱A与气闸舱B之间装有阀门K，座舱A中充满空气，气闸舱B内为真空。航天员从太空返回气闸舱时，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡。假设此过程中系统与外界没有热交换，舱内气体可视为理想气体，下列说法正确的是（　　） A. B中气体可自发地全部退回到A中 B. 气体温度不变，体积增大，压强减小 C. 气体体积膨胀，对外做功，内能减小 D. 气体体积变大，气体分子单位时间对座舱壁单位面积碰撞的次数将变少 20.电冰箱由压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器四个部分组成一个密闭的连通系统，制冷剂在连通系统内循环流经这四个部分。各部分的温度和压强如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．制冷剂在蒸发器中的状态可以看成理想气体 B．该过程实现了热量从低温物体向高温物体传递，符合热力学第二定律 C．冷凝器向环境散失的热量可能小于蒸发器从冰箱内吸收的热量 D．制冷剂在通过冷凝器的过程中分子势能和分子动能都增大 21.（2025·浙江·高考真题）下列说法正确的是（　　） A. 热量能自发地从低温物体传到高温物体 B. 第二类永动机违反能量守恒定律 C. 热敏电阻是将温度信号转换为电信号的传感器 D. 变压器的工作原理是电磁感应中的自感现象 22.（2024·浙江·高考真题）关于热力学第二定律，下列说法正确的是（　　） A. 空调制冷时，热量从低温物体传到高温物体，说明热力学第二定律不成立 B. 热机的效率可以达到100% C. 气体向真空自由膨胀是可逆过程 D. 不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功而不产生其他影响 23.（2022·湖南·高考真题）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，从端流出，边缘部位气流从端流出。下列说法正确的是（　　） A. 端为冷端，端为热端 B. 端流出的气体分子热运动平均速率一定小于端流出的 C. 端流出的气体内能一定大于端流出的 D. 该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律 24.（2021·天津·高考真题）关于永动机，下列说法正确的是（　　） A. 第一类永动机违反热力学第二定律 B. 第二类永动机不违反能量守恒定律 C. 科技进步可使热机效率达100% D. 空调制冷违背热力学第二定律 25.（2012·湖南·高考真题）关于热力学定律，下列说法正确的是（　　） A.对某物体做功，必定会使该物体的内能增加 B.可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功 C.不可能使热量从低温物体传向高温物体 D.功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $