第三章 第四节 热力学第二定律-【创新教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册五维课堂教师用书word（人教版）

本高中物理讲义聚焦热力学第二定律这一核心知识点，系统梳理热传递、扩散及机械能与内能转化的方向性，深入解析克劳修斯表述（热传递方向性）和开尔文表述（机械能与内能转化方向性），并延伸至能源有限性、能量耗散及熵的概念，构建从现象到规律再到应用的学习支架。 资料以核心素养为导向，融合物理观念（热力学第二定律、熵）、科学思维（推理法、比较法）和科学探究（热机效率探讨），通过“探究导引（如‘火中取栗’分析）+典例展示（电冰箱工作原理）+跟踪训练”的结构，结合生活实例培养学生分析能力。课中辅助教师引导学生推理讨论，课后助力学生通过自我检测和分层练习巩固知识，弥补薄弱环节。

第四节　热力学第二定律 学习目标 核心素养 1.知道热传递、扩散现象、机械能与内能的转化都具有方向性． 2．理解热力学第二定律的两种表述方式． 3．会用热力学第二定律解释自然界中的能量转移、转化及方向性问题． 4．会用热力学第二定律解决一些实际问题．了解能量耗散和能源利用的相关知识. 1.物理观念：热力学第二定律的两种表述、能源是有限的、熵． 2．科学思维：应用热力学第二定律解题，熵的理解． 3．科学方法：讨论法、推理法、比较法． 4．科学探究：对热机效率的探讨，揭示热机效率不能达到100%的实质. [知识点1]　热力学第二定律　 1．热力学第二定律的克劳修斯表述 (1)内容：热量不能自发地从　低温　物体传到　高温　物体．即传热的过程具有　方向性　. (2)传热的方向性 ①热量可以自发地由　高温　物体传给　低温　物体． ②热量不能自发地由　低温　物体传给　高温　物体． ③一切与热现象有关的宏观自然过程都是　不可逆的　. 说明：在表述中强调“自发”，就是不需要任何第三者介入，就能发生． 2．热力学第二定律的另一种表述 (1)热机 ①热机工作的两个阶段：第一个阶段是燃烧燃料，把燃料中的　化学能　变成工作物质的　内能　.第二个阶段是工作物质对外　做功　，把自己的内能变成　机械能　. ②热机的效率：热机输出的　机械功　　W　与燃料产生的　热量　　Q　的比值．用公式表示：η＝　　. (2)开尔文表达 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．(该表述阐述了机械能与内能转化的方向性) 注意：热力学第二定律的克劳修斯和开尔文表述是等价的． [知识点2]　能源是有限的　 1．能量耗散：有序度较高(集中度较高)的能量转化为　内能　，流散到环境中无法重新收集起来加以利用的现象． 2．各种形式的能量向内能的转化，是无序程度　较小　的状态向无序程度　较大　的状态的转化，是能够　自动　发生、全额发生的． 3．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的自发变化过程具有　方向　性． 4．能量耗散虽然不会导致能量总量的减少，却会导致能量　品质　的降低，它实际上是将能量从高度有用的　高品质　形式降级为不大可用的　低品质　形式． 说明：虽然能量总量不会减少，但能源会逐步减少，因此能源是有限的资源． [自我检测] 1．思维辨析 (1)传热的过程是具有方向性的．( √ ) (2)科技发达后，热机的效率可以达到100%.( × ) (3)机械能可以全部转化为内能，而内能不能自发地全部转化为机械能．( √ ) (4)根据能量守恒定律可知，节约能源是没有必要的．( × ) 2．基础理解 锅炉工作时的外景如图所示，从节约能源和环境保护角度来看，存在的主要问题是什么？ 提示：由题图中的浓烟滚滚，可以发现存在的主要问题有两个：一是燃料燃烧不充分，且烟气带走大量的热量，造成能量损失；二是造成大气污染． 热力学第二定律 ◆[探究导引] “火中取栗”是大家非常熟悉的成语，如图所示，这其中包含什么物理知识呢？ 提示：当手伸到火中拿栗子时会被灼伤，即热量从火传到了手上，从而使手的温度升高，这是由热现象的方向性决定的，绝对不会出现手伸到火中后，热量从手上传到火中，而使手的温度降低，而火的温度更高的情况． ◆[探究归纳] 1．对热力学第二定律的理解 在热力学第二定律的表述中，正确地理解“自发地”“不产生其他影响”的确切含义是理解热力学第二定律的关键所在． (1)“自发地”过程就是不受外来干扰进行的自然过程，如重物下落、植物的开花结果等都是自然界客观存在的一些过程，它不受外界干扰．在传热过程中，热量可以自发地从高温物体传向低温物体，却不能自发地从低温物体传向高温物体．要将热量从低温物体传向高温物体，必须有“对外界的影响或有外界的帮助”，就是要有外界对其做功才能完成．电冰箱就是一例，它是靠电流做功的帮助把热量从低温处“搬”运到高温处的． (2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响．如吸热、放热、做功等． 2．热机 (1)热机：把内能转化成机械能的一种装置． 如蒸汽机把水蒸气的内能转化为机械能；内燃机把燃烧后的高温高压气体的内能转化为机械能． (2)热机的工作原理 工作物质从热库吸收热量Q1，推动活塞做功W，然后排出废气，同时把热量Q2散发到冷凝器或大气中． 根据能量守恒有Q1＝W＋Q2. (3)热机的效率 把热机做的功W与它从热库中吸收的热量Q1的比值叫作热机的效率，用η表示，有η＝. 因为Q1＝W＋Q2，所以Q1>W，η<1. 这说明热机不可能把吸收的热能全部转化为机械能，总有一部分要散失到冷凝器或大气中． (4)特别提示：①热机必须有热源和冷凝器． ②热机不能把它得到的全部内能转化为机械能． ③因热机工作时，总要向冷凝器散热，不可避免地要释放一部分热量Q2，所以总有Q1>W. ④热机的效率不可能达到100%，即使是理想热机，没有摩擦，也没有漏气等能量损失，它也不可能把吸收的热量百分之百地转化为机械能，总要有一部分热量散发到冷凝器或大气中． 3．热力学第二定律的实质 热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，进而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． 4．对热力学第二定律的两种表述等价性的证明 两种表述是等价的，即一个说法是正确的，另一个说法也必然是正确的；如一个说法是错误的，另一个说法必然是不成立的． [例1]　(多选)根据热力学第二定律，下列说法正确的是(　　) A．热机中燃气的内能不可能全部变成机械能 B．电能不可能全部转变成内能 C．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部转变成电能 D．在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体 思路点拨：(1)热机效率不可能达到100%. (2)对“自发”的正确理解． [解析]　凡是与热现象有关的宏观热现象都具有方向性．无论采用任何设备和手段进行能量转化，热机的效率不可能达到100%，故热机中燃气的内能不能全部转化为机械能，故A正确；火力发电机发电时，能量转化的过程为内能→机械能→电能，因为内能→机械能的转化过程中会对外放出热量，故燃气的内能必然不能全部转变为电能，故C正确；热量从低温物体传递到高温物体不能自发进行，必须借助外界的帮助，结果会带来其他影响，这正是热力学第二定律第一种(克劳修斯)表述的主要思想，故D正确． [答案]　ACD [规律方法] 理解热力学第二定律的实质，即自然界中进行的所有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”． ◆[跟踪训练] [训练角度1]　对热力学第二定律的理解 1.(多选)如图中汽缸内盛有定量的理想气体，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，现将活塞杆缓慢向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功．若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是(　　) A．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程违背热力学第二定律 B．气体是从单一热源吸热，但并未全部用来对外做功，此过程不违背热力学第二定律 C．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程不违背热力学第二定律 D．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程不违背热力学第一定律 解析：CD　[由于气体始终通过汽缸与外界接触，外界温度不变，活塞杆与外界连接并使其缓慢地向右移动过程中，有足够时间进行热交换，气体等温膨胀，所以汽缸内的气体温度不变，内能也不变，该过程气体是从单一热源即外部环境吸收热量，即全部用来对外做功才能保证内能不变，此过程既不违背热力学第二定律，也不违背热力学第一定律，此过程由外力对活塞做功来维持，如果没有外力F对活塞做功，此过程不可能发生，C、D正确．] [训练角度2]　热力学第一定律和热力学第二定律的比较 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的转化规律，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 解析：B　[热力学第一定律揭示了内能与其他形式能量之间的转化关系，是能量守恒定律在热力学中的具体体现，热力学第二定律则进一步阐明了内能与其他形式能量转化时的方向性，二者表述的角度不同，本质不同，相互补充，并不矛盾，故C、D错误，B正确；内能在一定条件下可以全部转化为机械能，热量也可以由低温物体传递到高温物体，但是要引起其他变化，如电冰箱制冷机工作要消耗电能，故A错误．] 能源是有限的 ◆[探究导引] 如图，质量和温度相同的水，分别处于固态、液态和气态三种状态下，它们的熵的大小有什么关系？为什么？ 气体　　　 液体　　　 固体 提示：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．这就是说，任何一个系统自发变化时，系统的熵要么增加，要么不变，但不会减小．质量相同，温度相同的水，可以由固体自发地向液态、气态转化，所以，气态时的熵最大，其次是液态，固态时的熵最小． ◆[探究归纳] 1．如何正确理解能量耗散和品质降低 (1)各种形式的能最终都转化为内能，流散到周围的环境中，分散在环境中的内能不管数量多么巨大，它也不过只能使地球、大气稍稍变暖一点，却再也不能驱动机器做功了． (2)从可被利用的价值来看，内能较之机械能、电能等，是一种低品质的能量．由此可知，能量耗散虽然不会导致能量的总量减少，却会导致能量品质的降低，实际上是将能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式． (3)能量耗散导致可利用能源减少，所以要节约能源． 2．熵增加原理 (1)熵是无序程度的量度：根据熵的含义，热力学系统处于非平衡态时的粒子热运动有一定的有序性，因此，其熵值较小；当其达到平衡态后，其粒子热运动的无序性达到极高程度，使其熵值达到最大值． (2)热力学系统演化的方向性：对于绝热或孤立的热力学系统而言，所发生的是由非平衡态向着平衡态的变化过程，因此，总是朝着熵增加的方向进行，或者说，一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，这就是熵增加原理，也就是热力学第二定律的另一种表述形式． 如果过程可逆，则熵不变；如果过程不可逆，则熵增加，熵增加原理的适用对象是对于孤立系统，如果是非孤立系统，熵有可能减少． [例2]　(多选)下列关于能量耗散的说法正确的是(　　) A．能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律 B．能量耗散是指耗散在环境中的内能再也不能被人类利用 C．各种形式的能量向内能的转化，是能够自动全额发生的 D．能量耗散导致能量品质的降低 思路点拨：(1)能量转化与转移是守恒的． (2)能量耗散使品质降低，不好利用． [解析]　能量耗散是能量在转化的过程中有一部分以内能的形式被周围环境吸收，遵守能量守恒定律，但使得能量品质降低，选项A错误，D正确；耗散的内能无法再被利用，选项B正确；其他形式的能在一定的条件下可以全部转化为内能，但相反过程却不能够全额进行，选项C正确．故B、C、D正确． [答案]　BCD [规律方法] 能量耗散不仅遵循能量守恒定律，而且从能量转化的角度反映出自然界的宏观过程具有方向性． ◆[跟踪训练] [训练角度1]　对能源的理解 3．(多选)下列关于能源的说法中正确的是(　　) A．能源是取之不尽，用之不竭的 B．能源是有限的，特别是常规能源，如煤、石油、天然气等 C．大量消耗常规能源会使环境恶化，故提倡开发利用新能源 D．核能的利用对环境的影响比燃烧石油、煤炭大 解析：BC　[尽管能量守恒，但耗散的能量无法重新收集利用，所以能源是有限的，特别是常规能源，A错误，B正确；常规能源的利用比新能源核能的利用对环境影响大，C正确，D错误．] [训练角度2]　对熵增加原理的理解 4．(多选)对于孤立体系中发生的实际过程，下列说法中正确的是(　　) A．系统的总熵只能增大，不可能减小 B．系统的总熵可能增大，可能不变，还可能减小 C．系统逐渐从比较有序的状态向更无序的状态发展 D．系统逐渐从比较无序的状态向更有序的状态发展 解析：AC　[在孤立体系中发生的实际过程，其系统的总熵是增加的，它不可能减小，故A正确，B错误；根据熵增加原理，系统总是自发的从比较有序的状态向更无序的状态发展，故C正确，D错误．] 常见家用电冰箱的工作原理 电冰箱在工作的时候主要是通过压缩机将制冷剂吸入，制冷剂在被吸入压缩机之后经过压缩机的压缩会变成高温高压的气态制冷剂，经过压缩之后的制冷剂通过管道被输送到冷凝器中，在冷凝器中制冷剂开始放热，通过冷凝之后，高温高压的气态制冷剂变成低温高压的液态制冷剂，制冷剂经过冷凝之后进入毛细管中，通过毛细管的节流减压，制冷剂的压力就会减小，最后进入蒸发器中，蒸发器中的空间要比毛细管宽阔很多，低温低压的液态制冷剂进入蒸发器之后会迅速地吸热蒸发，最终变成等温等压的气态制冷剂，之后气态制冷剂再次被压缩机吸入压缩，继续进行制冷循环．随着制冷剂的蒸发吸热，冰箱中的温度也随之降低，最终实现制冷的作用． [典例展示]　某同学家新买了一双门电冰箱，冷藏室容积107 L，冷冻室容积118 L，假设室内空气为理想气体． (1)若室内空气摩尔体积为22.5×10－3 m3/mol，阿伏加德罗常数为6.0×1023 mol－1，在家中关闭冰箱密封门后，电冰箱的冷藏室和冷冻室内大约共有多少个空气分子？ (2)若室内温度为27 ℃，大气压为1×105 Pa，关闭冰箱密封门通电工作一段时间后，冷藏室内温度降为6 ℃，冷冻室温度降为－9 ℃，此时冷藏室与冷冻室中空气的压强差多大？ (3)冰箱工作时把热量从温度较低的冰箱内部传到温度较高的冰箱外部，请分析说明这是否违背热力学第二定律． [解析]　(1)由阿伏加德罗常数可知 N＝NA＝6.0×1024个． (2)设气体初始温度为t0 ℃，压强为p0；后来冷藏室与冷冻室中的温度和压强分别为t1 ℃、p1和t2 ℃、p2， 由于两部分气体分别做等容变化，根据查理定律有 ＝ 得p1＝p0 同理p2＝p0 则Δp＝p1－p2＝p0 代入数据得Δp＝5.0×103 Pa. (3)不违背热力学第二定律，因为热量不是自发地由低温物体向高温物体传递的，在冰箱工作过程中要消耗电能． [答案]　(1)6.0×1024　(2)5.0×103 Pa (3)不违背热力学第二定律，因为热量不是自发地由低温物体向高温物体传递的，在冰箱工作过程中要消耗电能 1．(热力学第二定律的理解)下列说法中正确的是(　　) A．电动机是把电能全部转化为机械能的装置 B．热机是将内能全部转化为机械能的装置 C．随着技术不断发展，可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能 D．虽然不同形式的能量可以相互转化，但不可能将已转化成内能的能量全部收集起来加以完全利用 解析：D　[由于电阻的存在，电流通过电动机时一定会发热，电能不能全部转化为机械能，A错误；根据热力学第二定律知，热机不可能将内能全部转化为机械能，B错误；C项说法违背热力学第二定律，C错误；由于能量耗散，能源的可利用率降低，D正确．] 2．(能量耗散)下列说法正确的是(　　) A．能量耗散说明能量在不断减少 B．能量耗散从能量转化角度反映出自然界的宏观过程具有方向性 C．热量不可能从低温物体传给高温物体 D．根据热力学第二定律，在火力发电机中，燃气的内能可以全部转化为电能 解析：B　[能量耗散是指能量的可利用率越来越低，由于能量守恒，故能量不会减少，选项A错误；根据热力学定律可知，与热现象有关的宏观自然过程具有方向性，能量耗散就是从能量的角度反映了这种方向性，选项B正确；根据热力学第二定律可知，能量转化和转移具有方向性，热量不能自发地从低温物体传给高温物体，但可以借助其他办法实现，选项C错误；火力发电机发电时，能量转化的过程为化学能—内能—机械能—电能，因为内能—机械能的转化过程中会对外放出热量，故燃气的内能必然不能全部变为电能，选项D错误．] 3．(热力学第二定律的理解)下列说法正确的是(　　) A．功可以完全转化为热量，而热量不可以完全转化为功 B．热机必须是具有两个热库，才能实现热功转化 C．热机的效率不可能大于1，但可能等于1 D．热机的效率必定小于1 解析：D　[开尔文表述没有排除热量可以完全转化为功，但必然要产生其他变化，比如气体等温膨胀，气体内能完全转化为功，但气体体积增大了，A错误；开尔文表述指出，热机不可能只有单一热库，但未必就是两个热库，可以具有两个以上热库，B错误；由η＝可知，只要Q2≠0，η≠1，如果Q2＝0，则低温热库不存在，违背了开尔文表述，C错误，D正确．] 4．(热力学第二定律与能量守恒综合应用)我国自古有“昼涨称潮，夜涨称汐”的说法．潮汐主要是由太阳和月球对海水的引力造成的，以月球对海水的引力为主． (1)世界两大观潮胜地，一处是亚马孙河北河口，另一处是我国的________　入海口． (2)图中，a、b是某些潮汐发电示意图．涨潮时开闸门(图a)，水由通道进入海湾水库蓄水，待水面升至最高点时关闭闸门，当落潮时，开闸放水发电(图b)．设海湾水库面积为5.0×108 m2，平均潮差为3.0 m，一天涨落潮两次，发电的平均能量转化率为10%，则一天内发电的平均功率约为(ρ水取1.0×103 kg/m3，g取10 m/s2)　________　. A．2.6×104 kW　　　　　 B．5.2×104 kW C．2.6×105 kW D．5.2×105 kW 解析：(1)钱塘江是世界著名的观潮胜地，有“八月十八潮，壮观天下无”的说法． (2)发电时水减少的势能ΔEp＝mgΔh＝ρ水ShgΔh，其中Δh＝，一天发电两次，转化成的电能E＝2ΔEp×10%，P＝，代入数值得P＝5.2×104 kW，B正确． 答案：(1)钱塘江　(2)B [基础达标练] 1．(多选)下列哪些过程具有方向性(　　) A．热传导过程 B．动能向势能的转化过程 C．气体的扩散过程 D．气体向真空中的膨胀过程 解析：ACD　[传热、气体的扩散和气体在真空中的膨胀都是与热现象有关的宏观自然过程，由热力学第二定律可知，它们都是不可逆的，具有方向性，故选项A、C、D正确；动能向势能的转化与热现象无关，是可逆的，不具有方向性，故选项B错误．] 2．(多选)煤是重要的能源和化工原料，直接燃烧既浪费资源又污染环境．最近，某企业利用“煤粉加压气化制备合成气新技术”让煤变成合成气(一氧化碳及氢气总含量≥90%)，把煤“吃干榨尽”．下列有关说法正确的是(　　) A．煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化和物理变化 B．煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化但没有物理变化 C．该技术实现了煤的清洁利用 D．该技术实现了煤的高效利用 解析：ACD　[煤粉加压气化制备合成气过程中既有物理变化，又有化学变化，A正确，B错误；该技术使煤得以良好利用又环保，C、D正确．] 3．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，内能转化成机械能是有条件的 D．以上说法均不正确 解析：C　[机械能和内能的相互转化，必须通过做功来实现，故C对．] 4．下列过程，可能发生的是(　　) A．某工作物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响 B．打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发跑进去，恢复原状 C．利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高 D．将两瓶不同液体自发混合，然后又自发地各自分开 解析：C　[根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传给高温物体，而不引起其他的变化，但通过一些物理过程是可以实现的，故C项正确；内能自发地全部转化为机械能是不可能的，故A项错误；气体膨胀具有方向性，故B项错误；扩散现象也有方向性，D项错误．] 5．关于第二类永动机的说法，正确的是(　　) A．第二类永动机不可能制成，因为违反了能量守恒定律 B．第二类永动机不可能制成，因为机械能和内能的转化过程具有方向性 C．第二类永动机不可能制成，因为同时违反了能量守恒定律和热力学第二定律 D．第二类永动机不可能制成，因为没有足够精细的制作工艺 解析：B　[第二类永动机是一种热机，它希望能够从单一热源吸热全部用来做功而不引起其他任何变化，这种设想并不违反能量守恒定律，但违反热力学第二定律，故B选项正确．] 6．(多选)电冰箱的工作原理示意图如图所示．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．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外 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．电冰箱的工作原理不违背热力学第一定律 D．电冰箱的工作原理违背热力学第一定律 解析：BC　[热量不能自发地从低温物体传到高温物体，要想使热量从低温物体传到高温物体必须借助于其他系统做功，A错误，B正确．热力学第一定律适用于所有的热学过程，C正确，D错误．] 7．(多选)下列关于热机的说法，正确的是(　　) A．热机是把内能转化成机械能的装置 B．热机是把机械能转化为内能的装置 C．只要对内燃机不断进行革新，它可以把燃料燃烧释放的内能全部转化为机械能 D．即使没有漏气，也没有摩擦等能量损失，内燃机也不可能把内能全部转化为机械能 解析：AD　[由热机的定义可知A正确，B错误；内燃机工作时内能的损失有多种途径，所以内燃机不可能把燃料燃烧释放的内能全部转化为机械能，故D选项正确，C选项错误．] 8．(多选)下列宏观过程能用热力学第二定律解释的是(　　) A．大米和小米混合后小米能自发地填充到大米空隙中而经过一段时间大米、小米不会自动分开 B．将一滴红墨水滴入一杯清水中，红墨水会均匀扩散到整杯水中，经过一段时间，墨水和清水不会自动分开 C．冬季的夜晚，放在室外的物体随气温的降低，不会由内能自发地转化为机械能而动起来 D．随着节能减排措施的不断完善，最终也不会使汽车热机的效率达到100% 解析：BCD　[热力学第二定律反映的是与热现象有关的宏观过程的方向性，A不属于热现象，故A错误；由热力学第二定律可知B、C、D正确．] [能力提升练] 9．(多选)关于空调机，下列说法正确的是(　　) A．制冷空调机工作时，热量从低温物体传到高温物体 B．制暖空调机工作时，热量从高温物体传到低温物体 C．冷暖空调机工作时，热量既可以从低温物体传到高温物体，也可以从高温物体传到低温物体 D．冷暖空调机工作时，热量只能从低温物体传到高温物体 解析：AC　[制暖空调机工作时，热量既可以从高温物体传到低温物体，也可以从低温物体传到高温物体；制冷空调机只可以把热量从低温物体传到高温物体；冷暖空调机工作时，热量既可以从高温物体传到低温物体，也可以从低温物体传到高温物体．故选项A、C正确，选项B、D错误．] 10．(多选)根据热力学第二定律，可知下列说法正确的是(　　) A．热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体 B．热量能够从高温物体传到低温物体，也可能从低温物体传到高温物体 C．机械能可以全部转化为热能，但热能不可能全部转化为机械能 D．机械能可以全部转化为热能，热能也可能全部转化为机械能 解析：BD　[热量可以自发地从高温物体传给低温物体，当外界对系统做功时，热量也可以从低温物体传到高温物体，冰箱就是这样的装置，故A错误，B正确．机械能可以全部转化为内能，如在水平地面上运动的物体，克服摩擦阻力做功，最终静止，这个过程中机械能全部转化为内能，当外界条件发生变化时，内能也可以全部转化为机械能，如在等温膨胀过程中，系统吸收的热量全部转化为对外界做的功，故C错误，D正确．] 11．17世纪70年代，英国赛斯特城的主教约翰·维尔金斯设计了一种磁力“永动机”，其结构如图所示，在斜面顶端放一块强磁铁M，斜面上、下端各有一个小孔P、Q，斜面下有一个连接两小孔的弯曲轨道．维尔金斯认为：如果在斜坡底放一个铁球，那么在磁铁的引力作用下，铁球会沿斜面向上运动，当球运动到P孔时，它会漏下，再沿着弯曲轨道返回到Q，由于这时球具有速度所以可以对外做功，然后铁球又被磁铁吸引回到上端，到P处又漏下……对于这个设计，下列判断正确的是(　　) A．满足能量守恒定律，所以可行 B．不满足热力学第二定律，所以不可行 C．不满足机械能守恒定律，所以不可行 D．不满足能量守恒定律，所以不可行 解析：D　[该装置可以持续不断的对外做功，违背了能量守恒定律，故不可行，D正确．] 12．某地的平均风速为5 m/s，已知空气密度是1.2 kg/m3，有一风车，它的车叶转动时可形成半径为12 m的圆面，如果这个风车能将此圆内10%的气流的动能转变为电能，则该风车带动的发电机功率是多少？ 解析：在时间t内作用于风车的气流质量为m＝πr2vtρ， 这些气流的动能为mv2， 转变的电能为E＝mv2×10%， 故风车带动电动机功率为 P＝＝πr2ρv3×10%， 代入数据解得P≈3.4 kW. 答案：3.4 kW [创新应用练] 13．抽水蓄能电站结构如图所示．抽水蓄能电站有两种工作模式，一种为抽水蓄能模式：居民用电低谷时(如深夜)，电站利用居民电网多余电能把水从下水库抽到上水库．另一种为放水发电模式：居民用电高峰时，将上水库中的水放到下水库进行发电，将产生的电能输送到居民电网供居民使用．一抽一放起到了均衡电网负荷的作用．关于抽水蓄能电站，下列说法正确的是(　　) A．抽水蓄能的过程中，能量守恒 B．放水发电的过程中，机械能守恒 C．抽水蓄能电站建成之后，可以使能量增多 D．抽水蓄能电站建成之后， 就不会再有能源危机问题了 解析：A　[抽水蓄能的过程中，总的能量是守恒的，故A正确；放水发电的过程中，有部分重力势能转化为电能，机械能不守恒，故B错误；抽水蓄能、放水发电过程，总的能量保持不变，并不能使能量增多，故C错误；抽水蓄能电站能够合理调节用电高峰期和低谷期的调峰问题，但是能量总量并没有增加，我们仍面临着能源危机，还需节约能源，故D错误．] 14．目前，共享单车作为绿色出行的交通工具，成为时尚．甲、乙两种共享单车都采用了电子锁，车锁内集成了GPS模块与联机模块等，这些模块工作时需要电能．这两种共享单车采用了不同的方式获取电能：甲车靠小型发电机——踩动单车时，线圈在磁场中转动，产生电能，如图1所示；乙车靠车筐底部的太阳能电池板——有光照时，产生电能，如图2所示． 这两种共享单车获取电能时，都是把其他形式的能转化为电能．关于它们的能量转化，下列说法正确的是(　　) A．都是把机械能转化为电能 B．都是把光能转化为电能 C．甲车把机械能转化为电能，乙车把光能转化为电能 D．甲车把光能转化为电能，乙车把机械能转化为电能 解析：C　[甲车是把人踩动单车的机械能转化为电能；乙车是把照射时的光能转化为电能，C正确．] 学科网（北京）股份有限公司 $