3.3 热力学第二定律 导学案 -2025-2026学年高二下学期物理粤教版选择性必修第三册

粤教版（2019）选择性必修第三册导学案 3.3 热力学第二定律 一．热传导的方向性 自发过程：热量从高温物体向低温物体传递，可自发进行。 非自发过程：热量从低温物体向高温物体传递，必须借助外界做功 / 外界作用才能实现，不能自发完成。 二、机械能和内能转化的方向性 实例：水平地面上运动的物体因克服摩擦做功，最终静止。 能量转化：动能 → 内能 结论： 机械能与内能的转化具有方向性。 机械能可以全部转化为内能。 内能无法全部用来做功转化为机械能，而不产生其他影响。 补充内容 热机：1.热机是把内能转化成机械能的装置。其原理是热机从热源吸收热量Q1，推动活塞做功W，然后向冷凝器释放热量Q2。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。由能量守恒定律可得： Q1=W+Q2 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＝。 第二类永动机 1.第二类永动机：只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热机。第二类永动机不可能制成，表示尽管机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化为机械能而同时不引起其他变化。 2.第二类永动机不可能制成的原因：不违背热力学第一定律，不违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律。 三、扩散的方向性 1．实例：容器 A（有气体）与容器 B（真空）连通，气体会自发从 A 向 B 扩散，最终充满两容器。 结论：气体不会自发从 B 回流到 A并让 B 恢复真空，扩散过程具有方向性、不可逆。 理解：1.有序和无序：只要确定了某种规则，符合这个规则的就叫做有序，不符合某种确定规则的称为无序；无序意味着各处都一样，平均、没有差别，有序则相反． 2.宏观态和微观态：在统计物理学中，符合某种规则的状态，叫做热力学系统的宏观态．一个规则下，即一个宏观态下，可能有不同方案，每个方案就是一个微观态即与一个宏观态对应的微观态可能不止一个，如果一个宏观态对应的微观态比较多，就说这个宏观态是比较无序的． 3.熵：①物理意义:系统内分子运动无序性的量度．熵的大小表征热力学系统内粒子热运动的杂乱无章的程度。 4.熵增加原理：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小 四、热力学第二定律 1. 核心内容自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，热力学第二定律就是描述这些宏观过程方向性的定律。 2.两种经典表述 克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。 开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其他影响 1.开尔文表述阐述了机械能与内能转化的方向性：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换成机械能。 2.热力学第二定律的微观意义：热力学第二定律是一个统计规律，一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值较大代表着较为无序，所以自发的宏观过程总是向无序度更大的方向发展．即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． 3.对热力学第二定律的微观意义的理解：热力学过程就是大量分子无序运动状态的变化。从微观看，在功转化为热的过程中，自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程，但其逆过程却不能自发的进行，即不可能由大量分子无规则的热运动自发转变为有序运动； 考点一：热力学第二定律 例1.河北石家庄、邢台等地夏季常出现35℃以上高温天气。高温天气，家庭使用空调制冷时，下列说法正确的是（    ） A．热量能够自发地从低温的室内传到高温的室外 B．电能全部转化为内能 C．将热量从低温的室内传到高温的室外，违背了热力学第二定律 D．需要压缩机做功，将热量从低温室内传到高温室外 例2.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 例3. 下列说法中正确的是（　　） A．热量能够从高温物体传到低温物体 B．机械能可以全部转化为内能而不引起其他变化 C．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化 D．凡是不违背能量守恒定律的过程一定都能实现 考点二：第二类永动机 例1.关于对永动机的认识，下列说法正确的是（    ） A．随着科技的不断发展，永动机是可以制成的 B．永动机指的是在摩擦力趋于零的条件下一直运动的机器，它不需要对外做功 C．两类永动机的实质和工作原理是相同的，都是人们的美好设想，是永远不会实现的 D．虽然第二类永动机不违反能量守恒定律，但仍不可制成 例2.下列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 例3.如图是空气能热水器的工作原理示意图，它主要由储水箱、毛细管、蒸发器、压缩机、冷凝器等部件组成。制冷剂在毛细管、蒸发器、压缩机、冷凝器之间循环过程与我们所熟悉的电冰箱的制冷循环过程相同，其工作过程如下： ①液态制冷剂经过一段很细的毛细管缓慢地进入蒸发器，在蒸发器中迅速汽化，并从低温的空气中吸收热量。 ②制冷剂汽化生成的蒸汽被压缩机压缩后变成高温高压的蒸汽进入冷凝器。 ③在冷凝器中，高温高压的蒸汽将热量传递给水并发生液化。制冷剂以此不断循环流动，使水的温度不断上升。下列说法正确的是（　　） A．空气能热水器实现了“热量由低温物体（空气）传向高温物体（水）” B．空气能热水器中的水被加热是由电直接加热的 C．空气能热水器的工作原理不违反热力学第一定律 D．空气能热水器的制热系统能够不断地把空气的内能传给水，是因为其消耗了电能 考点三：熵和熵增加原理 例1.“覆水难收”意指泼出去的水不能自发回到原来的状态，其蕴含的物理规律是（　　） A．热平衡定律 B．热力学第一定律 C．热力学第二定律 D．机械能守恒定律 例2. 气闸舱的原理如图。座舱A与气闸舱B间装有阀门K，A中充满空气，B内为真空。航天员由太空返回到B时，将B封闭，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡。假设此过程中系统保持温度不变，舱内气体可视为理想气体，不考虑航天员的影响，则此过程中（　　） A．气体膨胀做功，内能减小 B．气体分子在单位时间内对A舱壁单位面积碰撞的次数不变 C．气体分子对B舱壁的压强小于原来对A舱壁的压强 D．一段时间后，B内气体的密度可以自发地恢复到原来真空状态 例3.在潜水活动中，氧气瓶通过减压阀释放高压氧气供呼吸使用。当氧气迅速喷出时，下列说法正确的是（　　） A．该过程将机械能转化为内能 B．气体分子冲出阀门后能全部自发回到瓶内 C．气体通过做功方式改变了自身的内能 D．气体温度可能升高 一、单选题 1．下列说法正确的是（　　） A．第二类永动机违背了能量守恒定律 B．第二类永动机违背了热力学第二定律 C．根据能量守恒定律，经过不断地技术改造，热机的效率有可能达到100% D．电冰箱和空调机工作时，热量从低温热源传到高温热源，违背了热力学第二定律 2．下列有关热学的说法中正确的是（　　） A．热量不可以从低温物体传递到高温物体 B．气体吸收热量，其分子平均动能一定增加 C．气体温度降低，其分子平均动能一定减小 D．随着科学的进步，可以将物体的温度降到℃ 3．关于热力学定律，下列说法正确的是（　　） A．绝对零度是可以达到的 B．热量不能从低温物体传递到高温物体 C．热机的效率可以提高但不能达到 D．不可能将从热源吸收的热量全部用来做功 4．关于热力学定律，下面说法正确的是（　　） A．第二类永动机不能制成，是因为违背了能量守恒定律 B．在孤立系统中，一个自发的过程总是向熵增加的方向进行 C．内能可全部转换为机械能，而不引起其他变化 D．物体向外界释放热量，物体的温度一定会降低 5．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．气体是从单一热源吸热，并全部用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律 B．气体是从单一热源吸热，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．气体是从单一热源吸热，并全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律 D．气体不是从单一热源吸热，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 6．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，甲、乙、丙、丁4名同学争论不休。 甲：第二类永动机不违反能量守恒定律，应该可以制造成功。 乙：虽然内能不可能全部转化为机械能，但在转化过程中可以不引起其他变化。 丙：摩擦、漏气等因素导致能量损失，第二类永动机也因此才不能制成。 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。 你认为以上说法正确的是（　　） A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 7．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．对气体做功是改变其内能的唯一方式 C．理想气体等压膨胀过程一定放热 D．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体 8．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 二、多选题 9．根据热力学第二定律可知，下列说法中正确的是（　　） A．不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化 B．没有冷凝器，只有单一的热库，能将从单一热库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 C．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 D．如果没有摩擦、漏气等，热机效率可以达到100% 10．根据热学中的有关知识，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．自发的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的 C．尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到－293 ℃ D．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，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以被制造出来 E．空调既能制热又能制冷，说明在不自发的条件下，热量可以逆向传递 11．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．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 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．制冷剂在蒸发器中的状态可以看成理想气体 D．制冷剂在通过冷凝器的过程中分子势能和分子动能都降低 12．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反热力学第一定律 D．电冰箱的工作原理违反热力学第二定律 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 粤教版（2019）选择性必修第三册导学案 3.3 热力学第二定律 一．热传导的方向性 自发过程：热量从高温物体向低温物体传递，可自发进行。 非自发过程：热量从低温物体向高温物体传递，必须借助外界做功 / 外界作用才能实现，不能自发完成。 二、机械能和内能转化的方向性 实例：水平地面上运动的物体因克服摩擦做功，最终静止。 能量转化：动能 → 内能 结论： 机械能与内能的转化具有方向性。 机械能可以全部转化为内能。 内能无法全部用来做功转化为机械能，而不产生其他影响。 补充内容 热机：1.热机是把内能转化成机械能的装置。其原理是热机从热源吸收热量Q1，推动活塞做功W，然后向冷凝器释放热量Q2。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。由能量守恒定律可得： Q1=W+Q2 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＝。 第二类永动机 1.第二类永动机：只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热机。第二类永动机不可能制成，表示尽管机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化为机械能而同时不引起其他变化。 2.第二类永动机不可能制成的原因：不违背热力学第一定律，不违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律。 三、扩散的方向性 1．实例：容器 A（有气体）与容器 B（真空）连通，气体会自发从 A 向 B 扩散，最终充满两容器。 结论：气体不会自发从 B 回流到 A并让 B 恢复真空，扩散过程具有方向性、不可逆。 理解：1.有序和无序：只要确定了某种规则，符合这个规则的就叫做有序，不符合某种确定规则的称为无序；无序意味着各处都一样，平均、没有差别，有序则相反． 2.宏观态和微观态：在统计物理学中，符合某种规则的状态，叫做热力学系统的宏观态．一个规则下，即一个宏观态下，可能有不同方案，每个方案就是一个微观态即与一个宏观态对应的微观态可能不止一个，如果一个宏观态对应的微观态比较多，就说这个宏观态是比较无序的． 3.熵：①物理意义:系统内分子运动无序性的量度．熵的大小表征热力学系统内粒子热运动的杂乱无章的程度。 4.熵增加原理：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小 四、热力学第二定律 1. 核心内容自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，热力学第二定律就是描述这些宏观过程方向性的定律。 2.两种经典表述 克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。 开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其他影响 1.开尔文表述阐述了机械能与内能转化的方向性：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换成机械能。 2.热力学第二定律的微观意义：热力学第二定律是一个统计规律，一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值较大代表着较为无序，所以自发的宏观过程总是向无序度更大的方向发展．即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． 3.对热力学第二定律的微观意义的理解：热力学过程就是大量分子无序运动状态的变化。从微观看，在功转化为热的过程中，自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程，但其逆过程却不能自发的进行，即不可能由大量分子无规则的热运动自发转变为有序运动； 考点一：热力学第二定律 例1.河北石家庄、邢台等地夏季常出现35℃以上高温天气。高温天气，家庭使用空调制冷时，下列说法正确的是（    ） A．热量能够自发地从低温的室内传到高温的室外 B．电能全部转化为内能 C．将热量从低温的室内传到高温的室外，违背了热力学第二定律 D．需要压缩机做功，将热量从低温室内传到高温室外 【答案】D 【详解】A．根据热力学第二定律克劳修斯表述，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，故A错误； B．在空调制冷过程中，电能主要用于驱动压缩机做功，部分电能转化为机械能，部分转化为内能，并非全部转化为内能，故B错误； C．将热量从低温室内传到高温室外需要外部做功，这符合热力学第二定律，故C错误； D．空调通过压缩机做功，驱动制冷剂循环，实现热量从低温室内向高温室外的强制转移，故D正确。 故选D。 例2.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 【答案】ABC 【详解】空调机制冷，压缩机消耗电能是把热量从低温物体传到高温物体的；空调机制暖时，消耗电能，使发热装置发热，热量从发热的高温物体传递到低温的物体。故冷暖空调机工作时，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。 故选ABC。 例3. 下列说法中正确的是（　　） A．热量能够从高温物体传到低温物体 B．机械能可以全部转化为内能而不引起其他变化 C．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化 D．凡是不违背能量守恒定律的过程一定都能实现 【答案】ABC 【详解】A．热量能够自发的从高温物体传到低温物体；热量也能在一定条件下从低温物体传到高温物体，但要引起其他的变化，选项A正确； B．机械能可以全部转化为内能而不引起其他变化，反过来则不行，选项B正确； C．根据热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它任何变化，选项C正确； D.凡是不违反能量守恒定律的过程不一定能实现，例如第二类永动机，选项D错误； 故选ABC。 考点二：第二类永动机 例1.关于对永动机的认识，下列说法正确的是（    ） A．随着科技的不断发展，永动机是可以制成的 B．永动机指的是在摩擦力趋于零的条件下一直运动的机器，它不需要对外做功 C．两类永动机的实质和工作原理是相同的，都是人们的美好设想，是永远不会实现的 D．虽然第二类永动机不违反能量守恒定律，但仍不可制成 【答案】D 【详解】A．第一类永动机违反了能量的转化与守恒，不可能实现，故A错误； B．永动机需要对外做功，故B错误； D．第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，但仍不可制成，D正确； C．两类永动机的实质和工作原理是不相同的，故C错误。 故选D。 例2.下列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 【答案】B 【详解】A．第二类永动机不违反能量守恒定律（热力学第一定律），因为能量转化过程在理论上守恒，故A错误； B．第二类永动机违反热力学第二定律（开尔文表述），因为机械能和内能的转化过程具有方向性，即不可能从单一热源吸热并全部转化为功而不引起其他变化，故B正确； C．第二类永动机仅违反热力学第二定律，不违反能量守恒定律，故C错误； D．第二类永动机不可能制成是由于物理定律（热力学第二定律）的限制，而非工艺问题，故D错误。 故选B。 例3.如图是空气能热水器的工作原理示意图，它主要由储水箱、毛细管、蒸发器、压缩机、冷凝器等部件组成。制冷剂在毛细管、蒸发器、压缩机、冷凝器之间循环过程与我们所熟悉的电冰箱的制冷循环过程相同，其工作过程如下： ①液态制冷剂经过一段很细的毛细管缓慢地进入蒸发器，在蒸发器中迅速汽化，并从低温的空气中吸收热量。 ②制冷剂汽化生成的蒸汽被压缩机压缩后变成高温高压的蒸汽进入冷凝器。 ③在冷凝器中，高温高压的蒸汽将热量传递给水并发生液化。制冷剂以此不断循环流动，使水的温度不断上升。下列说法正确的是（　　） A．空气能热水器实现了“热量由低温物体（空气）传向高温物体（水）” B．空气能热水器中的水被加热是由电直接加热的 C．空气能热水器的工作原理不违反热力学第一定律 D．空气能热水器的制热系统能够不断地把空气的内能传给水，是因为其消耗了电能 【答案】ACD 【详解】ABD．空气能热水器工作时将外界低温空气中的热收集起来然后通过压缩机再传给里面温度较高的水，使水的温度升高，故AD正确，B错误； C．空气能热水器与空调的工作原理类似，它们在工作时都遵守热力学第一定律，故C正确。 故选ACD。 考点三：熵和熵增加原理 例1.“覆水难收”意指泼出去的水不能自发回到原来的状态，其蕴含的物理规律是（　　） A．热平衡定律 B．热力学第一定律 C．热力学第二定律 D．机械能守恒定律 【答案】C 【详解】‌“覆水难收”蕴含的物理规律是熵增加原理‌，即热力学第二定律。 故选C。 例2. 气闸舱的原理如图。座舱A与气闸舱B间装有阀门K，A中充满空气，B内为真空。航天员由太空返回到B时，将B封闭，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡。假设此过程中系统保持温度不变，舱内气体可视为理想气体，不考虑航天员的影响，则此过程中（　　） A．气体膨胀做功，内能减小 B．气体分子在单位时间内对A舱壁单位面积碰撞的次数不变 C．气体分子对B舱壁的压强小于原来对A舱壁的压强 D．一段时间后，B内气体的密度可以自发地恢复到原来真空状态 【答案】C 【详解】A．系统温度不变，则理想气体的温度不变，内能不变，气体自由扩散，没有对外做功，故A错误； BC．气体温度不变，则分子热运动的剧烈程度不变，体积增大，则分子的密集程度变小，气体分子在单位时间内对A舱壁单位面积碰撞次数减少，对B舱壁的压强小于原来对A舱壁的压强，故B错误，C正确； D．根据熵增加原理可知一切宏观热现象均具有方向性，故B中气体不可能自发地全部退回到A中，B内气体的密度不可以自发地恢复到原来真空状态，故D错误。 故选C。 例3.在潜水活动中，氧气瓶通过减压阀释放高压氧气供呼吸使用。当氧气迅速喷出时，下列说法正确的是（　　） A．该过程将机械能转化为内能 B．气体分子冲出阀门后能全部自发回到瓶内 C．气体通过做功方式改变了自身的内能 D．气体温度可能升高 【答案】C 【详解】AD．当高压氧气迅速喷出时，还来不及与外界发生热交换，即 气体体积膨胀对外做功，外界对气体做负功，即 根据热力学第一定律 可知 则内能减少，温度降低，该过程是内能转化为机械能，故AD错误； B．气体扩散后无法自发全部返回，违背热力学第二定律的熵增原理，故B错误； C．内能变化由气体做功引起（绝热条件下仅做功导致），故C正确。 故选C。 一、单选题 1．下列说法正确的是（　　） A．第二类永动机违背了能量守恒定律 B．第二类永动机违背了热力学第二定律 C．根据能量守恒定律，经过不断地技术改造，热机的效率有可能达到100% D．电冰箱和空调机工作时，热量从低温热源传到高温热源，违背了热力学第二定律 【答案】B 【详解】AB．第二类永动机的定义是从单一热源吸热并全部转化为功而不引起其他变化的机器。它不违背能量守恒定律（热力学第一定律），但违背热力学第二定律的开尔文表述（即不可能从单一热源吸热使之完全变为有用功而不产生其他影响），故A错误，B正确。 C．根据热力学第二定律（卡诺定理），热机的效率不可能达到100%，因为总有一部分热量要排放到低温热源，即使技术改进也无法突破这一极限。能量守恒定律仅保证能量总量不变，但不保证效率可达100%，故C错误。 D．电冰箱和空调机工作时，通过外部做功（如压缩机耗电），实现了热量从低温热源向高温热源的传递，这并不违背热力学第二定律，因为该过程需要外界能量输入（即不“自发”），故D错误。 故选B。 2．下列有关热学的说法中正确的是（　　） A．热量不可以从低温物体传递到高温物体 B．气体吸收热量，其分子平均动能一定增加 C．气体温度降低，其分子平均动能一定减小 D．随着科学的进步，可以将物体的温度降到℃ 【答案】C 【详解】A．热量可以从低温物体传递到高温物体，但要引起其他的变化，例如电冰箱就是将热量从低温物体传递到高温物体，故A错误； B．根据热力学第一定律，气体吸收热量，但由于不知道气体对外做功情况，所以内能变化无法确定，从而无法确定其分子平均动能的变化，故B错误； C．温度是分子平均动能的标志，气体温度降低，其分子平均动能一定减小，故C正确； D．绝对零度℃无法达到，所以随着科学的进步，不可能将物体的温度降到℃，故D错误。 故选C。 3．关于热力学定律，下列说法正确的是（　　） A．绝对零度是可以达到的 B．热量不能从低温物体传递到高温物体 C．热机的效率可以提高但不能达到 D．不可能将从热源吸收的热量全部用来做功 【答案】C 【详解】A．绝对零度是不可以达到的，选项A错误； B．热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但是只要外界提供能量，热量可以从低温物体传递到高温物体，比如冰箱的工作原理，选项B错误； C．热机效率可以提高，但小于，选项C正确； D．根据热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化，选项D错误。 故选C。 4．关于热力学定律，下面说法正确的是（　　） A．第二类永动机不能制成，是因为违背了能量守恒定律 B．在孤立系统中，一个自发的过程总是向熵增加的方向进行 C．内能可全部转换为机械能，而不引起其他变化 D．物体向外界释放热量，物体的温度一定会降低 【答案】B 【详解】A．第二类永动机不能制成，是因为违背了热力学第二定律，但不违背能量守恒定律，选项A错误； B．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，即向熵增大的方向进行，所以热力学第二定律也叫熵增加原理，故B正确； C．根据热力学第二定律可知，内能可全部转换为机械能，但要引起其他变化，选项C错误； D．物体向外界释放热量，若外界对物体做功，则物体的温度不一定会降低，选项D错误。 故选B。 5．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．气体是从单一热源吸热，并全部用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律 B．气体是从单一热源吸热，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．气体是从单一热源吸热，并全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律 D．气体不是从单一热源吸热，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 【详解】汽缸壁是导热的，外界环境温度不变，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库即外部环境吸收热量，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。 故选C。 6．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，甲、乙、丙、丁4名同学争论不休。 甲：第二类永动机不违反能量守恒定律，应该可以制造成功。 乙：虽然内能不可能全部转化为机械能，但在转化过程中可以不引起其他变化。 丙：摩擦、漏气等因素导致能量损失，第二类永动机也因此才不能制成。 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。 你认为以上说法正确的是（　　） A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 【答案】D 【详解】第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，甲同学说法错误；内能在转化为机械能的过程中要生热，所以要引起其他变化，乙同学说法错误；第二类永动机不能制成的原因是违反了热力学第二定律，丙同学说法错误；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，丁同学说法正确。 故选D。 7．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．对气体做功是改变其内能的唯一方式 C．理想气体等压膨胀过程一定放热 D．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体 【答案】D 【详解】A．根据热力学第一定律，气体吸热（）时，若同时对外做功（），内能可能不变或减小，温度不一定升高，故A错误； B．改变内能的方式有做功和热传递两种，对气体做功仅是其中一种方式，故B错误； C．理想气体等压膨胀时，由知体积增大导致温度升高，内能；同时气体对外做功，可得，由得，气体吸热，故C错误； D．热力学第二定律指出，热量不可能自发地（不引起其他变化）从低温物体传到高温物体，故D正确。 故选D。 8．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。 二、多选题 9．根据热力学第二定律可知，下列说法中正确的是（　　） A．不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化 B．没有冷凝器，只有单一的热库，能将从单一热库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 C．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 D．如果没有摩擦、漏气等，热机效率可以达到100% 【答案】AC 【详解】A．根据热力学第二定律的开尔文表述，不可能从单一热源吸收热量并全部转化为功而不引起其他变化。故A正确。 B．若热机仅从单一热库吸热并全部做功，这违反了开尔文表述（第二类永动机不可能实现），即使没有冷凝器也无法实现，故B错误； C．根据克劳修斯表述，热量不能自发从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。若需实现此过程（如制冷机），必须外界做功（引起其他变化），故C正确； D．热机必须将部分热量排放到低温热源（如环境），以维持循环过程。不可能将吸收的热量全部转化为功，否则违反热力学第二定律（开尔文表述）。故D错误。 故选AC。 10．根据热学中的有关知识，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．自发的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的 C．尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到－293 ℃ D．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，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以被制造出来 E．空调既能制热又能制冷，说明在不自发的条件下，热量可以逆向传递 【答案】ABE 【详解】A．机械能可以全部转化为内能，而内能也可以全部转化为机械能，只是在这个过程中会引起其他变化，A正确； B．根据热力学第二定律可知，自发的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，B正确； C．尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达100%，制冷机也不能使温度降到－293℃，只能接近－273.15 ℃，却不可能达到，C错误； D．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被制造出来，D错误； E．根据热力学第二定律可知，热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但在不自发的条件下，能从低温物体传递到高温物体，E正确。 故选ABE。 11．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．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 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．制冷剂在蒸发器中的状态可以看成理想气体 D．制冷剂在通过冷凝器的过程中分子势能和分子动能都降低 【答案】BD 【详解】A．根据热力学第一定律，（从低温物体吸收的热量）（压缩机对系统做的功）（向高温物体释放的热量），故A错误； B．这一过程不是自发完成的，整个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，故B正确； C．制冷剂在蒸发器中虽然是气体状态，但是不满足远离液化的状态，不能看成理想气体，故C错误； D．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正确。 故选BD。 12．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反热力学第一定律 D．电冰箱的工作原理违反热力学第二定律 【答案】BC 【详解】ABD．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物体传到高温物体，需要压缩机的帮助并消耗了电能，故B正确，AD错误； C．热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化或内能转移的规律，是能量的转化和守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，故C正确。 故选BC。 14 学科网（北京）股份有限公司 $