第3章 4.热力学第二定律-【优学精讲】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册教用课件（人教版）

该高中物理课件聚焦热力学第二定律，通过滚动足球、三峡电站等情境导入，引导学生从能量转化现象（如机械能与内能转化）出发，逐步理解定律的两种表述、方向性及能量耗散，构建从具体到抽象的学习支架。 其亮点在于采用对比表格（热力学第一、二定律，两类永动机）和实例分析（热机、制冷机），结合物理观念中的能量观念、科学思维中的科学推理，帮助学生掌握规律。通过“即学即练”和课时作业强化应用，渗透能源有限的科学态度，助力学生深化理解，教师教学更具针对性。

4.热力学第二定律 1.知道传热、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，并会用热力学第二定律解释自然界中的能量转移、转化的方向性问题。 3.知道能量耗散和能源利用的相关知识。 学习目标 01 知识点一 热力学第二定律 02 知识点二 热力学第一定律、第二定律及两类永动机的比较 03 知识点三 能源是有限的 04 素养培优 目 录 05 随堂演练 06 课时作业 01 PART 知识点一 热力学第二定律 目 录 情境：如图所示，在水平地面上滚动的足球。 问题：（1）在水平地面上滚动的足球，摩擦力做负功，其动能转化为内 能，最终停了下来，同时产生的热量散失在周围的环境中。会不会有这样 的现象：静止在水平地面上的足球和地面、周围的空气自发地降低温度释 放内能，并将释放出的内能全部转化为足球的动能，让足球又滚动起来？ 提示：不会。 物理·选择性必修第三册 目 录 （2）通过上述事例能得出什么结论？ 提示：机械能可以自发地转化为内能，内能不能自发地转化为机械能。也 就是说能量的转化具有方向性。 物理·选择性必修第三册 目 录 1. 热现象的方向性：一切与热现象有关的宏观自然过程都是 ⁠ ⁠。 2. 热力学第二定律的克劳修斯表述：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 ⁠。 不可逆 的　 方向性　 物理·选择性必修第三册 目 录 3. 热力学第二定律的开尔文表述 （1）热机 ①热机的工作分为两个阶段：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 ；第二个阶段是工作物质对外做功，把自己的内 能变成 ⁠。 内能　 机械能　 ②热机用于做功的热量一定 它从高温热库吸收的热量，即 W Q。 小于　 ＜　 （2）开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之 ⁠， 而不产生其他影响。该表述阐述了机械能与内能转化的 ⁠。 完全变成功　 方向性　 物理·选择性必修第三册 目 录 1. 几个概念的含义 （1）“自发地”是指热量从高温物体“自发地”传给低温物体的方向 性，在传递过程中不需要其他物体的帮助或借助其他物体提供能量等。 （2）“不产生其他影响”的含义是指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. 热力学第二定律的实质 热力学第二定律的两种表述是等价的，都揭示了大量分子参与宏观过程的 方向性，使人们认识到自然界中进行的凡涉及热现象的宏观过程都具有方 向性。 物理·选择性必修第三册 目 录 3. 热力学过程方向性实例 （1）高温物体 低温物体 （2）功 热 （3）气体体积V1 气体体积V2（较大） （4）不同气体A和B 混合气体A、B 物理·选择性必修第三册 目 录 【例1】　（热力学第二定律）〔多选〕根据热力学第二定律可知，下列 说法正确的是（　　） A. 在火力发电中，燃气的内能不可能全部变成电能 B. 没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源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. 制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气过程中，不引起其他 变化 D. 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 √ √ 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：火力发电时，能量转化的过程为内能→机械能→电能，因为内能向 机械能转化的过程中会对外放出热量，故燃气的内能必然不会全部变为电 能，故A正确；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，而内能要全部转化为机械能必须借助外部的帮助，即会引起其 他变化，B错误；传热过程也具有方向性，热量能自发地从高温物体传给 低温物体，但是热量要从低温物体传到高温物体，必然要引起其他变化 （外界对系统做功），C错误，D正确。 物理·选择性必修第三册 目 录 （2）热力学第二定律的两种表述分别对应着一种“不可能”，但都有一 个前提条件“自发地”或“不产生其他影响”，如果去掉这种前提条件， 就都是有可能的。例如电冰箱的作用就是使热量从低温物体传到高温物 体，等温膨胀就是从单一热库吸收热量，使之完全用来做功，但不是自发 地或是产生了其他影响。 总结提升 （1）一切物理过程均遵循能量守恒定律，但遵循能量守恒定律的物理过 程不一定均能实现。 物理·选择性必修第三册 目 录 1. 〔多选〕下列哪些过程具有方向性（　　） A. 传热过程 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：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，它们都具有方向性，故A、C、D正确；动能向势能的转化与热现象无关，不具有方向性，故B错误。 √ √ √ 物理·选择性必修第三册 目 录 2. 根据热力学第二定律，下列说法正确的是（　　） A. 电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递而不造 成任何影响 B. 机械能可以全部转化为内能，内能也可以自发地全部转化为机械能 C. 可以制成一种热机，从热源吸取一定的热量而对外做功 D. 冰可以融化为水，水也可以结成冰，这个现象违背了热力学第二定律 √ 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递，在该过程中压缩机做功，即会产生其他的变化，故A错误；机械能可以全部转化为内能，内能不可以自发地全部转化为机械能，故B错误；可以制成一种热机，由热源吸取一定的热量而对外做功，如各种内燃机，但注意吸收的热量不是全部用来对外做功，故C正确；冰可以融化成水，水也可以结成冰，这两个过程伴随能量的转移，不是自发进行的，这个现象没有违背热力学第二定律，故D错误。 物理·选择性必修第三册 目 录 02 PART 知识点二 热力学第一定律、第二定律及两类永动机的比较 目 录 1. 热力学第一定律与第二定律的比较 项目 热力学第一定律 热力学第二定律 定律揭示 的问题 它从能量守恒的角度揭示了功、热量和内能改变量三者间的定量关系 它指出自然界中与热现象有 关的宏观过程是有方向性的 机械能和 内能的转化 当摩擦力做功时，机械能可以全部转化为内能 内能不可能在不引起其他变化的情况下全部转化为机械能 物理·选择性必修第三册 目 录 项目 热力学第一定律 热力学第二定律 热量 的传递 热量可以从高温物体自发地传到低温物体 说明热量不能自发地从低温物体传 到高温物体 表述形式 只有一种表述形式 有多种表述形式 联系 两定律都是热力学基本定律，分别从不同角度揭示了与热现象有关的物理过程所遵循的规律，二者相互独立，又相互补充，都是热力学的理论基础 物理·选择性必修第三册 目 录 2. 两类永动机的比较 第一类永动机 第二类永动机 设计要求 不消耗任何能量，可以 不断做功 将内能全部转化为机械能，而不引 起其他变化 不可能的 原因 违背了能量守恒定律 违背了热力学第二定律 物理·选择性必修第三册 目 录 【例2】　（热力学第一定律、第二定律）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. 一定质量的气体膨胀对外做功100 J，同时从外界吸收80 J的热量，则它 的内能增大20 J 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，在传热中，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 D. 热现象过程中不可避免地出现能量耗散现象，能量耗散符合热力学第 二定律 √ 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：根据热力学第一定律知ΔU＝W＋Q＝－100 J＋80 J＝－20 J，它的内 能减小20 J，故A错误；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，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；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；能量耗散过程体现了宏观自然过程的方向性，符合热力学 第二定律，故D正确。 物理·选择性必修第三册 目 录 关于两类永动机和热力学两大定律，下列说法正确的是（　　） A. 第二类永动机不可能制成是因为违背了热力学第一定律 B. 第一类永动机不可能制成是因为违背了热力学第二定律 C. 由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，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 D. 由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单 一热库吸收热量，完全变成功也是可能的 √ 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：　第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背热力学 第二定律，A、B错误；由热力学第一定律可知W≠0，Q≠0，但ΔU＝W＋ Q可以等于0，C错误；由热力学第二定律可知选项D中的现象是可能的， 但会产生其他影响，D正确。 物理·选择性必修第三册 目 录 03 PART 知识点三 能源是有限的 目 录 　情境：如图所示，为三峡电站水利发电原理图。 物理·选择性必修第三册 目 录 问题：（1）三峡水电站将水的重力势能转化为电能供我们使用，能量是 守恒的，这些电能的最终去向是哪里？ 提示：在人类各种各样的活动中，电能同机械能、光能、声能、化学能、 核能、生物能等一样，最终都转化成内能，流散到周围的环境中，使环境 温度上升。 （2）通过上述事例能得出什么结论？ 提示：流失的能量无法自发的收集起来应用，说明能源是有限的，应该节 约利用能源。 物理·选择性必修第三册 目 录 1. 能量耗散：分散在环境中的内能不能自动聚集起来驱动机器 ⁠， 这样的转化过程叫作“能量耗散”。 2. 能源：是指具有高品质的容易利用的储能物质。能源的使用过程中虽然 能的总量保持守恒，但能量的 下降了。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。 做功　 品质　 物理·选择性必修第三册 目 录 1. 能量耗散是指能源的开发和利用使得能量转化为内能，分散到环境中无 法重新收集起来加以利用的现象。 2. 能量耗散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。 3. 能量耗散虽然不会使能量的总量减少，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形式降级为不大有用的形式。 4. 能量耗散导致可利用能源减少，所以要节约能源。 物理·选择性必修第三册 目 录 【例3】　（能量和能源）关于能量和能源，下列说法中正确的是（　　） A. 化石能源是清洁能源，水能是可再生能源 B. 能量的转化和转移具有方向性 C. 人类在不断地开发新能源，所以能量可以被创造 D. 能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失 √ 解析：化石能源不是清洁能源，水能是可再生能源，故A错误；根据热力 学第二定律可知，不同形式的能量之间可以相互转化，能量在转化和转移 中具有方向性，故B正确；能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它只 会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在 转化和转移的过程中，能量的总量保持不变，故C、D错误。 物理·选择性必修第三册 目 录 方法技巧 能量与能源的区别 （1）能量是守恒的，既不会增加也不会减少。 （2）能源是能够提供可利用能量的物质。 （3）能量耗散，能量总量不变，但能量品质会下降即能源减少，故我们 要节约能源。 物理·选择性必修第三册 目 录 〔多选〕关于能源的开发和利用，下列观点正确的是（　　） A. 无节制地利用能源，是一种盲目的短期行为 B. 根据能量守恒定律，能源是取之不尽、用之不竭的 C. 能源的开发和利用，必须同时加强对环境的保护 D. 不断开发新能源，是缓解能源危机的主要途径 解析：能源是有限的，必须合理利用能源，A正确；尽管能量守恒，但使用过程中会有能量耗散，常规能源并不是取之不尽、用之不竭的，B错误；能源利用推动人类进步的同时会破坏人类生存的环境，必须加强环境保护，C正确；开发新能源可以缓解常规能源的不足，D正确。 √ √ √ 物理·选择性必修第三册 目 录 04 PART 素养培优 目 录 熵与熵增加原理 1. 孤立系统：在物理学中，不与外界进行物质和能量交换的系统叫作孤立 系统。 2. 熵：熵（S）是热力学中描述系统无序程度的物理量，系统的无序程度 越高，熵越大。 3. 熵增加原理：在自发过程中，系统总是自发地向无序方向发展，即一个 孤立系统的熵值总是不减少的，这就是熵增加原理。 （1）系统从有序向无序的发展过程中熵在增加。 （2）孤立系统的熵永不减少，不可逆过程熵增加，可逆过程熵不变。 （3）固态物质分子排列有序，熵较小；气态物质分子运动自由，熵较大。 物理·选择性必修第三册 目 录 4. 热力学第二定律的微观解释：热力学第二定律是统计规律，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，或者说，一个系统总是 自发地从有序状态向无序的混乱状态发展。 物理·选择性必修第三册 目 录 【典例1】　关于热力学第二定律微观意义，下列说法正确的是（　　） A. 从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律 B. 一切自然过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行 C. 有的自然过程向着分子热运动无序性增大的方向进行，有的自然过程沿 着分子热运动无序性减小的方向进行 D. 在自然过程中，一个孤立系统的总熵可能减小 √ 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律，故A正确；根 据熵增加原理，一切自然过程总是向着分子热运动无序性增大的方向进 行，故B、C错误；根据热力学第二定律可知，在任何自然过程中，一个孤 立系统的总熵一定不会减小，故D错误。 物理·选择性必修第三册 目 录 【典例2】　下列说法正确的是（　　） A. 可以从单一热库吸收热量使之完全变成功 B. 一定质量的理想气体在等温膨胀过程中吸收的热量大于对外界做的功 C. 一个系统总是从有序状态向混乱的无序状态发展 D. 热量能自发地从低温物体传向高温物体 √ 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：根据热力学第二定律，从单一热库吸收热量可以完全变成功，但要 引起其他的变化，故A正确；一定质量的理想气体在等温膨胀过程中，由 于温度不变，故内能不变，膨胀过程中气体对外做功，故该过程中吸收的 热量等于对外界做的功，故B错误；一切自发的过程总是从有序状态向混 乱的无序状态发展，故C错误；根据热力学第二定律可知，热量不能自发 地从低温物体传向高温物体，故D错误。 物理·选择性必修第三册 目 录 05 PART 随堂演练 目 录 1. （能源是有限的）〔多选〕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耗散的能量重新收集、 重新加以利用。下列关于能量耗散的说法正确的是（　　） A. 能量耗散说明能量不守恒 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. 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 解析：能量耗散说明能量转化的宏观过程具有方向性，符合热力学第二定律，B错误，D正确；能量耗散过程中，能量并没有消失，能量仍然守恒，A错误，C正确。 √ √ 物理·选择性必修第三册 目 录 2. （热力学第二定律）〔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，其内能不会自发地转化为 机械能而动起来 D. 即使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％ √ √ √ 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：　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，A错误；由热力学第二定律可知B、C、D正确。 物理·选择性必修第三册 目 录 3. （热力学第一、第二定律比较）〔多选〕（2024·浙江台州高二期中） 下列现象及关于热力学第一、第二定律的叙述正确的是（　　） A. 一定质量的理想气体在等温膨胀过程中，气体一定从外界吸收热量 B. 热力学第一定律和热力学第二定律是从不同角度阐述了能量守恒定律 C. 0 ℃的冰融化为0 ℃的水，此过程系统吸收热量，内能增加 D. “覆水难收（泼出去的水难以收回）”反映了与热现象有关的宏观过 程具有方向性 √ √ √ 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：一定质量的理想气体在等温膨胀过程中，内能不变，即ΔU＝0，而W＜0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，则Q＞0，气体一定从外界吸收热量，故A正确；热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的体现，热力学第二定律则指出了能量转化的方向性，故B错误；0 ℃的冰融化为0 ℃的水，系统分子势能增加，分子平均动能不变，分子总动能不变，系统内能增加，故C正确；热力学第二定律的微观意义是一切自发过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行，泼出去的水相比盆中的水，分子无序性增加了，反映了与热现象有关的宏观过程具有方向性，故D正确。 物理·选择性必修第三册 目 录 4. （热力学第二定律应用）如图所示是制冷机和热机的工作过程示意图， 请在图片基础上思考以下问题： （1）制冷机工作时热量是自发地从低温热库传到高温热库吗？ 答案：不是　 解析：热量从低温热库传到高温热库 需要有外界做功。 物理·选择性必修第三册 目 录 （2）热机工作时是否将从高温热库吸收的热量全部用来做功？ 答案：否 解析：否。热机工作时，只将从高温热库吸收热量的一部分用来做功，剩余的释放到低温热库。 物理·选择性必修第三册 目 录 课堂小结 物理·选择性必修第三册 目 录 06 PART 课时作业 目 录 知识点一　热力学第二定律 1. （2025·绍兴市高二期末）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，但不能从低温物体传到高温物体 B. 内能可以全部转化为机械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都一定能实现 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：热量能够自发地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，A错误；根据热力学第二定律，机械能可能全部转化为内能而不引起其他变化，反过来则不行，B错误；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，而不引起其他任何变化，C正确；凡是不违反能量守恒定律的过程也不一定能实现，因为它可能违反热力学第二定律，例如第二类永动机，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 2. 把水和酒精混合后，用蒸发的方式又可以分开，然后液化恢复到原来的 状态，这说明（　　） A. 扩散现象没有方向 B. 将水和酒精分开时，引起了其他变化，故扩散具有方向性 C. 将水和酒精分开时，并没有引起化学变化，故扩散现象没有方向性 D. 用本题的实验，无法说明扩散现象是否具有方向性 解析：　由题意可知，两者混合时是自动发生的，但两者分离时，要先 加热后冷却，也就是说，向分离与向混合这两个方向的发展是可以通过过 程是否自动完成、是否需要外加其他手段才能完成来区分的，因此，可以 证明扩散是有方向性的，B正确，A、C、D错误。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 3. 〔多选〕电冰箱能够不断地把热量从温度较低的冰箱内部传给温度较高 的外界空气，这说明（　　） A. 热量能自发地从低温物体传给高温物体 B. 在一定条件下，热量可以从低温物体传给高温物体 C. 热量的传递过程不具有方向性 D. 在自发的条件下热量的传递过程具有方向性 解析：一切自发过程都具有方向性，如传热，热量总是由高温物体自发地传向低温物体；在外界帮助下，热量可以从低温物体传向高温物体，电冰箱就是借助外界做功把热量从低温物体（冷冻食品）传向高温物体（周围的大气）。故B、D正确，A、C错误。 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 知识点二　热力学第一定律、第二定律及两类永动机的比较 4. 〔多选〕有人想制造一种使用于轮船上的机器，它从海水中吸热全部转 变为功，而不产生其他影响，关于这种设想，下列说法正确的是（　　） A. 这种机器能造成 B. 这种机器不能造成 C. 这种机器违反了热力学第一定律 D. 这种机器违反了热力学第二定律 解析：这种机器从海水中吸热全部转变为功，而不产生其他影响，这相当于第二类永动机，第二类永动机不违反热力学第一定律，但违反了热力学第二定律，不能造成，故B、D正确。 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 5. 〔多选〕关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列说法正确的是 （　　） A. 一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，气体的内能减少 B. 气体向真空的自由膨胀是不可逆的 C. 第一类永动机不可能制成是因为违背了热力学第二定律 D. 热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体” √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，Q＝0，W＜0，根据ΔU＝W＋Q可知，气体的内能减小，故A正确；热力学第二定律表明：自然界中进行的凡涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的，故气体向真空的自由膨胀是不可逆的，故B正确；第一类永动机不可能制成是因为违背了能量守恒定律，故C错误；热力学第二定律可描述为“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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 6. （2025·湖州市高二期末）下列现象或说法中，符合能量守恒定律但违 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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 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不符合题 意；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符合题意；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不符合题意；传热具有方向性，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不符合题意。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 知识点三　能源是有限的 7. 〔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：尽管能量守恒，但能量耗散后无法重新收集利用，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。 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 8. 下列说法正确的是（　　） A. 人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造 B. 在能源的利用过程中，由于能量在数量上并未减少，所以不需要节约能源 C. 自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性 D. 能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能量的总量并不减 少，但能量品质提升了 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：　根据能量守恒定律，能量是不能被创造的，选项A错误；在能源 的利用过程中，虽然能量在数量上并未减少，但是能源的品质在降低，所 以还需要节约能源，选项B错误；根据热力学第二定律可知，自然界中只 要涉及热现象的宏观过程都具有方向性，选项C正确；能量耗散现象说 明：在能量转化的过程中，虽然能量的总量并不减少，但能量品质降低 了，选项D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 9. 随着世界经济的快速发展，能源短缺问题日显突出，油价的不断攀升， 已对各国人民的日常生活造成了各种影响，如排长队等待加油的情景已经 多次在世界各地发生，能源成为困扰世界经济发展的重大难题之一。下列 有关能量转化的说法正确的是（　　） A. 只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的内能全部转化为机械能 B. 满足能量守恒定律的物理过程都能自发地进行 C. 可以直接利用空气中的内能，减少“温室效应” D. 物体吸收热量，物体的内能可能减小 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：内燃机工作时，燃料不可能全部燃烧，尾气要带走部分热量，零件之间存在摩擦生热，发动机本身需要散热等等，故发动机不可能将所有内能转化为机械能，A错误；由于能量的转移和转化具有方向性，满足能量守恒定律的物理过程不一定能自发地进行，B错误；空气中的内能并不能直接被利用，如果需要利用，则需要热泵，例如空调、空气能热水器等，热泵工作同时消耗电能，引起了其他变化，C错误；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，物体吸收热量的同时，物体对外界做功，则物体的内能有可能减少，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 10. 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处是光滑的，但不漏气。现将活塞杆 与外界连接并缓慢地向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功。 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，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，全部用来对外做功，但此过程 不违反热力学第二定律 D. 以上三种说法都不对 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：由于汽缸壁是导热的，外界温度不变，活塞杆与外界连接并使活塞缓慢地向右移动过程中，有足够时间进行传热，汽缸内的气体温度不变，即内能不变。该过程气体是从单一热源即外部环境吸收热量，全部用来对外做功并保证内能不变，但此过程并不违反热力学第二定律，这是因为此过程需要外力对活塞做功来维持，如果没有外力对活塞做功，此过程不可能自发进行，故选项C正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 11. 如图所示，两种不同的金属组成一个回路，接触头1置于热水杯中，接 触头2置于冷水杯中，此时回路中电流计发生偏转，这是温差发电现象， 假设此过程电流做功为W，接触头1从热水中吸收的热量为Q1，冷水从接触 头2吸收的热量为Q2，根据热力学第二定律可得（　　） A. Q1＝W B. Q1＞W C. Q1＜Q2 D. Q1＋Q2＝W √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：　根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸收热量使之全部用 来做功，而不产生其他影响，所以从热水中吸收的热量Q1应该大于电流做 的功W，即Q1＞W。根据能量守恒定律和热力学第二定律，从热水中吸收的热量转化成了两部分，一部分是电能W，另一部分是冷水吸收的热量Q2，故选B。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 12. 〔多选〕如图，用绝热材料制成的密闭容器被隔板K分成Ⅰ、Ⅱ两部分， 一定质量的某理想气体处于Ⅰ中，Ⅱ内为真空。抽取隔板K，气体进入Ⅱ中， 最终整个容器均匀地分布了这种气体。则此过程，该气体系统（　　） A. 对外做功，体积膨胀 B. 对外不做功，最终压强减小 C. 内能减少，最终温度降低 D. 无序度变大，熵增大 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 解析：绝热容器内的气体与外界没有热交换，则Q＝0，气体向真空扩散，没有对外界做功，则W＝0，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知气体的内能不变，温度不变，气体体积变大，气体无序度变大，熵增大。根据理想气体状态方程＝C，可知压强减小。故选B、D。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第三册 目 录 $