第十二章 热力学定律 第5讲 热力学第二定律 讲义-2025-2026学年高二下学期物理沪科版选择性必修第三册

普高物理2021新教材选修3第12章 热力学定律 第5讲 热力学第二定律（讲义）--教师版 （定稿） 普高物理2021新教材选修3第12章 热力学定律 第5讲 热力学第二定律（讲义） 知识点1、热力学第二定律 情景导学： 一滴黑色颜料滴进一杯清水中扩散，整杯水将均匀地变黑。从系统的角度来看， 扩散之前是一种状态，扩散后是另一种状态。那么，水中扩散后的颜料能否自发地重新聚集在一起，而其余部分又变成清水？这说明了什么？ 答案　不能，说明扩散有方向性。 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不可逆的，即与热现象有关的宏观自然过程有方向性。 反映宏观自然过程方向性的定律就是热力学第二定律。 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。阐述的是传热的方向性。 3、热力学第二定律的开尔文表述： 3.1、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热机用于做功的热量一定小于它从高温热库吸收的热量，即W < Q。 3.2、热力学第二定律的开尔文表述：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) 4、热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述是等价(选填“等价”或“不等价”)的。 5、热力学第二定律的实质：揭示了宏观自然过程的方向性。 6、在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不产生其他影响”“单一热库”“不可能”的含义 6.1、“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。在传递过程中不会对其他物体产生影响或借助其他物体提供能量等。 6.2、“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。 6.3、“单一热库”：指温度均匀并且恒定不变的系统。若一系统各部分温度不相同或者温度不稳定，则构成机器的工作物质可以在不同温度的两部分之间工作，从而可以对外做功。据报道，有些国家已在研究利用海水上下温度不同来发电。 6.4、“不可能”：实际上热机或制冷机系统循环时，除了从单一热库吸收热量对外做功，以及热量从低温热库传到高温热库以外，过程所产生的其他一切影响，不论用任何的办法都不可能加以消除。 7、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的宏观过程的方向性，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。 8、热力学过程的方向性实例 8.1热传导具有方向性 两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，而低温物体不可能自发地将热量传给高温物体，要实现低温物体向高温物体传递热量，必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化． 8.2气体的扩散现象具有方向性 两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，决不会自发地分开，成为两种不同的气体． 8.3机械能和内能的转化过程具有方向性 物体在地面上运动，因摩擦而逐渐停止下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，在地面上重新运动起来． 8.4气体向真空膨胀具有方向性 气体可自发地向真空容器内膨胀，但绝不可能出现气体自发地从容器中流出，使容器内变为真空． 思考：如图所示是制冷机和热机的工作过程示意图，通过此图思考以下问题： (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？ (2)热机工作时能否将从高温热库吸收的热量全部用于做功？ 答案　(1)不是，热量从低温热库传到高温热库时需要有外界做功。 (2)不能，热机工作时只能将从高温热库吸收热量的一部分用来做功，剩余的部分释放到低温热库。 9、总结： 9.1．一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。 9.2．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。 特别提醒　(1)热力学第二定律的两种表述是等价的． (2)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，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． 专题讲练1 1、(多选)下列说法正确的是( 　AC ) A.一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性 B.一切不违反能量守恒定律的物理过程都是可能实现的 C.由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行 D.一切物理过程都不可能自发地进行 解析　热力学第二定律指出了热现象的方向性，A正确；不违反能量守恒定律但违反热力学第二定律的物理过程不可能实现，B错误；热力学第二定律反映宏观自然过程的方向性，C正确，D错误。 2、 (多选)根据热力学第二定律，可知下列说法中正确的是(　BC　) 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，也可以从低温物体传到高温物体 C.机械能可以全部转化为内能 D.内能可以全部转化为机械能而不引起其他变化 解析　根据热传导的规律可知，热量可以自发地从高温物体传到低温物体，却不能自发地(不需要外界帮助)从低温物体传到高温物体，但是如果借助外界的帮助，热量可以从低温物体传到高温物体，故A错误，B正确；机械能可以全部转化为内能(如一个运动物体克服摩擦力做功且最终停止运动时，机械能全部转化为内能)，内能无法全部转化为机械能而不引起其他变化，故C正确，D错误。 3、(多选)根据热力学第二定律可知，下列说法中正确的是(　AD　) 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.制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气中，而不引起其他变化 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 解析　热力学第二定律揭示了与热现象有关的物理过程的方向性，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，选项A正确，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)，选项C错误，D正确。 4、下列过程中可能发生的是(　C　) A．某种物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他影响 B．打开一高压密闭容器，其内气体自发逸出后又自发跑进去，恢复原状 C．利用其他手段，使低温物体的温度更低，高温物体的温度更高 D．将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开 解析　根据热力学第二定律，热量自发地全部转化为机械能是不可能的，A错误；气体膨胀具有方向性，不能自发逸出又自发跑进去，使其恢复原状，B错误；根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传递给高温物体，而不引起其他的变化，但通过一些手段是可以实现的，C正确；扩散现象有方向性，因此混合后不能自发地各自分开，D错误。 5、(多选)下列宏观过程能用热力学第二定律解释的是(　BCD　) 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.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% 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。 6、(多选)关于两类永动机和热力学两大定律，下列说法正确的是(　ABD　) A.热力学第一定律和热力学第二定律是相互独立的 B.热力学第二定律的两种表述是等效的 C.第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律 D.第二类永动机违背了能量转化的方向性 解析　热力学第二定律有几种不同的表述形式，但它们是等效的，它与热力学第一定律是各自独立的，A、B正确；第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了能量转化的方向性，故C错误，D正确。 7、关于自然过程中的方向性，下列说法正确的是(　C　) A．摩擦生热的过程是可逆的 B．凡是符合能量守恒的过程一般都是可逆的 C．涉及热现象的宏观自然过程都具有“单向性”或“不可逆性” D．空调机既能制冷又能制热，说明传热不存在方向性 8、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(　B　) 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。 9、(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(　BD　) 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。 10、(多选)若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(　BD　) 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。 11、以下现象违背热力学第二定律的是(　B　) A．一杯热茶在打开盖后，茶会自动变凉 B．没有漏气、没有摩擦的理想热机，其效率可能是100% C．桶中浑浊的泥水静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离 D．在地面上运动的物体逐渐停下来，机械能全部变为内能 解析　热茶自动变凉是热量从高温物体传递到低温物体，不违背热力学第二定律；任何热机效率都不可能达到100%，违背热力学第二定律；泥、水分离是机械能向内能的转化，不违背热力学第二定律；物体因摩擦力而停下来，是机械能向内能的转化，是自发过程，不违背热力学第二定律，故选B。 12、(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(　AB　) 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” 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。 13、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(　C　) A．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，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 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。 14、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(　B　) A．Q1＝W B．Q1>W C．Q1<Q2 D．Q1＋Q2＝W 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。 15、(多选)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(　AB　) 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 解析　依题意，中心部位为热运动速率较低的气体，与挡板作用后反弹，从A端流出，而边缘部分为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，故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率小于从B端流出的，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，故B正确，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，并不是自发进行的，没有违背热力学第二定律；温度较低的从A端流出、较高的从B端流出，也符合能量守恒定律，故D错误。 16、下列过程中可能发生的是(　C　) A.某种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，其内气体自发逸出后又自发跑进去，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.将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开 解析　根据热力学第二定律，热量从低温物体传递给高温物体，不可能不引起其他的影响，但通过一些其他手段是可以实现的，故C项正确；内能转化为机械能不可能自发地进行，要使内能全部转化为机械能必定要引起其他变化，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，故D项错误。 17、(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，这说明了(　BD　) A.热量能自发地从低温物体传到高温物体 B.在一定条件下，热量可以从低温物体传到高温物体 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；又如扩散，气体总是自发地由密度大的地方向密度小的地方扩散。如果在外界帮助下，气体可以由密度小的地方向密度大的地方扩散，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。 18、我国建成后的“天宫”空间站，是“天和核心舱”、“问天实验舱”和“梦天实验舱”的三舱组合体，三舱皆有“气闸舱”；航天员出站时，要途经“气闸舱”“减压”后才能出站；从太空返回空间站时要途经“气闸舱”“升压”后才能进站。“气闸舱”的原理如图所示，相通的两容器A、B之间装有阀门K，A内充满气体，B内为真空；打开阀门K后，A内的气体进入B中，达到平衡后，再关闭阀门K；B即为“气闸舱”。若整个系统跟外界没有热交换，气体为理想气体，则(　D　) A．容器A内的气体进入容器B的过程中，气体膨胀，对外做了功 B．容器A内的气体进入容器B的过程中，气体膨胀，温度降低 C．容器A内的气体进入容器B的过程中，气体分子势能减少 D．即使阀门K一直处于打开状态，容器B中气体也不可能自发地全部退回到容器A中 解析　当阀门K被打开时，容器A中的气体进入容器B中，由于容器B中为真空，所以气体体积膨胀，对外不做功，又因为系统与外界无热交换，所以气体内能不变，气体为理想气体，分子势能不变，则气体的温度也不变，故A、B、C错误；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，容器B中气体不能自发地全部退回到容器A中，故D正确。 知识点2、　能源是有限的 1、能源：具有高品质的容易利用的储能物质。 2、能量的转移和转化具有方向性：在各种生产生活中，人们利用的各种形式的能最终都转化成内能流散到周围的环境中。 3、能量耗散：使用的能源转化成内能分散在环境中不能自动聚集起来驱动机器做功，这样的转化过程叫作“能量耗散”。 根据热力学第二定律，分散在环境中的内能不管数量多么巨大，它也只不过能使地球、大气稍稍变暖一点，却再也不能自动聚集起来驱动机器做功了。这样的转化过程叫作“能量耗散”。 4、能源的使用过程中虽然能的总量保持守恒，但能量的品质下降了，能源减少了。 5、能源及分类 5.1、能源：能够提供可利用能量的物质资源 5.2、能源分类 （1）常规能源：人们把煤炭、石油、天然气等在技术上比较成熟、使用较普遍的能源叫做常规能源。 （2）新能源：近几十年才开始利用或正在研究开发的能源叫做新能源，如太阳能、核能、地热能。 （3）一次能源：直接来自自然界的能源叫做一次能源，如煤炭、石油等。 （4）二次能源：从一次能源直接或间接转化而来的能源叫做二次能源，如电能等。 类别 一次能源 二次能源 新能源 核能、太阳能、风能、海洋能、潮汐能、地热能 沼气 常规能源 煤碳、石油、天然气、油砂、生物燃料、水能 煤气、汽油、柴油、甲醇、酒精、电能、蒸汽 （5）可再生能源 可再生能源是清洁能源，是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源，它对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用。主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。 （6）不可再生能源 泛指人类开发利用后，在现阶段不可能再生的能源资源，叫“不可再生能源”。如煤和石油都是古生物的遗体被掩压在地下深层中，经过漫长的地质年代而形成的（故也称为“化石燃料”），一旦被燃烧耗用后，不可能在数百年乃至数万年内再生，因而属于“不可再生能源”。 6、能量与能源的区别 6.1.能量是守恒的，既不会增加也不会减少。 6.2.能源是能够提供可利用能量的物质。 6.3.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。 思考1．流动的水带动水磨做功，由于磨盘和粮食之间的摩擦和挤压，使磨盘和粮食的温度升高，水流的一部分机械能转变成了内能，这些内能最终流散到周围的环境中，我们没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用。可见，内能与机械能相比，哪种能量的品质低？ 答案　内能。 思考2．如图所示是两幅宣传节约能源的图片。请问：既然能量是守恒的，我们为什么还要节约能源？ 答案　能量是守恒的，但能量耗散却导致能量品质的降低，在利用它们的时候，高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的能量。 专题讲练2 1、 (多选)关于能量和能量耗散，下列说法正确的是(　AB　) A.能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中自发过程的方向性 B.能量耗散表明能源的利用是有条件的，也是有代价的 C.能量的总量守恒，不会消失，所以没有必要节约能源 D.能量之间可以相互转化，故能源循环利用很方便 解析　能量守恒定律是普遍规律，能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的自发过程具有方向性，耗散过程中能量也是守恒的，故A正确；能量耗散表明能源的利用是有条件的，也是有代价的，如煤炭和石油燃烧会造成空气污染和温室效应，故B正确；能源不是能量，自然界总的能量是守恒的，但能源是有限的，需要节约能源，故C错误；能量之间可以相互转化，但是这种转化有方向性，耗散的能量很难再收集起来重新利用，故D错误。 2、关于能量和能源，下列说法中正确的是(　D　) A.能量在转化和转移过程中，其总量有可能增加 B.能量在转化和转移过程中，其总量会不断减少 C.能量在转化和转移过程中总量保持不变，故节约能源没有必要 D.能量的转化和转移具有方向性，且现有可利用的能源有限，故必须节约能源 析　能量在转化和转移过程中，总量是守恒的，A、B错误；能量在转化和转移过程中总量保持不变，但能量的转化和转移具有方向性，耗散的能量难以收集再利用，且现有可利用的能源有限，所以我们要注意节约能源，C错误，D正确。 3、下列说法正确的是(　C　) 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 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。 4、(多选)关于能源的开发和利用，下列观点正确的是(　ACD　) 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。 5、关于能量和能源，下列说法中正确的是(　D　) A．能量在转化和转移过程中，其总量有可能增加 B．能量在转化和转移过程中，其总量会不断减少 C．能量在转化和转移过程中总量保持不变，故节约能源没有必要 D．能量的转化和转移具有方向性，且现有可利用的能源有限，故必须节约能源 解析　能量在转化和转移过程中，总量是守恒的，但品质降低了，且现有可利用的能源有限，故我们要注意节约能源，选项D正确。 6、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散失的能量重新收集、加以利用。下列关于能量耗散的说法中正确的是(　D　) A．能量耗散说明能量守恒定律不正确 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不守恒 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　能量耗散是指能量在转化和转移的过程中扩散到周围环境中无法再收集起来，其满足能量守恒定律，也符合热力学第二定律，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了；能量耗散反应了涉及热现象的宏观过程都具有方向性，所以A、B、C错误，D正确。 7、(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流散的能量重新收集、重新加以利用。下列关于能量耗散的说法正确的是(　CD　) 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。 8、(多选)下列关于能源的说法中正确的是(　BC　) 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，但耗散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。 9、下列现象属于能量耗散的是(　D　) A.水的机械能转化成电能 B.电能通过灯泡中的电阻丝转化为光能 C.电池的化学能转化为电能 D.火炉把房子烤暖 解析　能量耗散是指其他形式的能转化为内能，最终流散在周围环境中无法重新收集并加以利用的现象，能够重新收集并加以利用的转化过程不能称为能量耗散。本题中的电能、光能都可以重新收集并加以利用，如用光作为能源的手表等，当用电灯照明时的光能被墙壁吸收之后转化为周围环境的内能时，无法重新吸收并加以利用，但本题没有指出光能用来做什么，故不属于能量耗散，火炉把房子烤暖，使燃料的化学能转化成内能并流散在周围的环境中，无法重新收集并加以利用，属于能量耗散。故选项D正确。 10、关于自然过程中的方向性，下列说法正确的是(　C　) A.摩擦生热的过程是可逆的 B.凡是符合能量守恒的过程一般都是可逆的 C.实际的宏观过程都具有“单向性”或“不可逆性” D.空调机既能制冷又能制热，说明热传递不存在方向性 解析　摩擦生热的过程是不可逆的，故A错误；能量守恒具有单向性，一般是不可逆的，故B错误；实际的宏观过程都具有“单向性”或“不可逆性”，故C正确；空调机既能制冷又能制热，并不能说明热传递不存在方向性，而是在相应的过程中，要引起其他方面的变化，故D错误。 11、关于能量和能源，下列说法中正确的是(　D　) A．能量在转化和转移过程中，其总量有可能增加 B．能量在转化和转移过程中，其总量会不断减少 C．能量在转化和转移过程中总量保持不变，故节约能源没有必要 D．能量的转化和转移具有方向性．且现有可利用的能源有限，故必须节约能源 12、关于能量和能源，下列说法正确的是(　C　) 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 13、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散失的能量重新收集、加以利用．下列关于能量耗散的说法中正确的是(　D　) 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．能量耗散使能量的总量减少 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　能量耗散是指能量在转化和转移的过程中扩散到周围环境中无法再收集起来，满足能量守恒定律，也符合热力学第二定律，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了．能量耗散反应了涉及热运动的宏观过程都具有方向性，所以A、B、C错误，D正确． 知识点3、热力学第一定律和热力学第二定律的比较 1、热力学第一定律和热力学第二定律的比较 定律 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的定量关系 它指出自然界中出现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完全转化为机械能 热量的传递 热量可以从高温物体自发地传向低温物体 热量不能自发地从低温物体传向高温物体 表述形式 只有一种表述形式 有多种表述形式 两定律的关系 在热力学中，两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，两定律既相互独立，又互为补充，共同构成了热力学知识的理论基础 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(或只给予很少的能量启动后，可以永远运动下去) 将内能全部转化为机械能，而不引起其他变化(或只有一个热库，实现内能向机械能的转化) 不可能制 成的原因 违背了能量守恒定律 违背了热力学第二定律 专题讲练3 1、 关于两类永动机和热力学两大定律，下列说法正确的是(　D　) 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 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。 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(　B　) 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.能量守恒定律包含了热力学第一定律和热力学第二定律 解析　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，B正确，A、C、D错误。 3、下列说法正确的是(　D　) A.热量不可以从低温物体传给高温物体 B.第一类永动机违背了热力学第一定律 C.机械能可以自发地全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能而不引起其他变化 D.第二类永动机是不能制造出来的，尽管它不违反能量守恒定律，但它违反了热力学第二定律 解析　两个温度不同的物体相互接触时，热量能自发地从高温物体传给低温物体，不能自发地从低温物体传给高温物体，但是可以通过外力做功将热量从低温物体传给高温物体，故A错误；第一类永动机违背了能量守恒定律，不能被制造出来，故B错误；机械能可以自发地全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能，但会引起其他变化，C错误；第二类永动机不违背能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，同样不能被制造成功，故D正确。 4、关于两类永动机和热力学两大定律，下列说法正确的是(　D　) 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 解析　第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了热力学第二定律，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。 5、下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有____B____，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有___C_____。(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 解析　A项符合热力学第一、第二定律。冷水和杯子温度不可能都变低，只能是一个升高一个降低，或温度都不变，B项描述违背了热力学第一定律。C项描述虽然不违背热力学第一定律，但违背了热力学第二定律。D项中冰箱消耗电能从而可以从低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，不违背热力学第二定律 6、(多选)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(　ACD　) 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 解析　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A、D正确，B错误；空气能热水器在工作时遵守热力学第一定律，故C正确。 7、(多选)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(　AC　) A.一定质量的气体膨胀对外做功100 J，同时从外界吸收120 J热量，则它的内能增加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.第二类永动机违反了热力学第二定律，没有违反热力学第一定律 D.凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在传热中，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 解析　根据热力学第一定律知，ΔU＝W＋Q＝－100 J＋120 J＝20 J，说明内能增加了20 J，故A正确；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知ΔU>0，内能增加，ΔU<0，内能减小，ΔU的大小由W、Q共同决定，说明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；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C正确；通过做功的方式可以使热量从低温物体传递给高温物体，如电冰箱制冷时热量从低温物体传递给高温物体，故D错误。 8、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，汽缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触面是光滑的，但不漏气。现将活塞与杆连接，使其缓慢地向右移动，这样气体将等温膨胀并对外做功。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(　C　) A.气体是从单一热库吸热，全部用来对外做功，所以此过程违反了热力学第二定律 B.气体是从单一热库吸热，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.气体是从单一热库吸热，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 9、热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一：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；其二：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。第一种表述方式可以用图甲来表示，根据你对第二种表述的理解，如果也用类似的示意图来表示，你认为图乙示意图中正确的是(　B　) 甲 乙 解析　由题图甲可知，使热量由低温物体传递到高温物体必伴随压缩机的做功，即引起其他变化；对于第二种方式，热机工作时，从高温物体吸收热量，只有一部分用来对外做功，转变为机械能，另一部分热量要排放给低温物体，故选项B正确，A、C、D错误。 10、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．下列说法中正确的是(　B　) 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．电冰箱的工作原理违背了热力学第二定律 D．电冰箱的工作原理违背了热力学第一定律 11、如图所示，用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在一杯热水中，接触点2插在一杯冷水中，此时灵敏电流计的指针会发生偏转，这就是温差发电现象，根据这一现象，下列说法中正确的是(　C　) A．这一过程违反了热力学第二定律 B．这一过程违反了热力学第一定律 C．热水和冷水的温度将发生变化 D．这一过程违反了能量守恒定律 解析　任何宏观的实际热现象都符合热力学第二定律，故A错误；吸放热和做功均会改变内能，该过程没有违反热力学第一定律，故B错误；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，热水一定会降温，冷水一定会升温，故C正确；能量守恒定律是普适定律，在实验过程中，热水的内能部分转化成电能，电能也部分转化成冷水的内能，符合能量守恒定律，故D错误． 12、关于热力学定律，下列说法正确的是（　A　） A．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功 B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加 C．为了增加物体的内能，只能向它传递热量 D．不可能使热量从低温物体传向高温物体 解：A、根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化，引起其他变化是可能的，故A正确； B、根据热力学第一定律，对某物体做功，物体可能同时会放热，故不一定会使该物体的内能增加，故B错误； C、根据热力学第一定律，为了增加物体的内能，对物体做功或向它传递热量都可以，故C错误； D、根据热力学第二定律，可能使热量从低温物体传向高温物体，比如电冰箱要耗电，故D错误； 13、如图所示为制冷机（如空调）工作循环过程的p﹣v图象，其中1→2和3→4为绝热过程，2→3和4→1为等温过程。假设一定质量的理想气体经历了图示的循环过程，则下列说法正确的是（AC）（多选） A．过程1→2中，气体分子的平均动能增大 B．气体在状态2的内能和在状态4的内能相等 C．气体在过程2→3中对外界放的热大于过程4→1中从外界吸的热 D．气体在过程4→1中，将从外界吸的热全部用于对外界做功，该过程不遵循热力学第二定律 解：A、根据热力学第一定律△U＝W+Q，1→2是绝热过程（Q＝0），体积减小（W＞0），内能增大（△U＞0），气体分子的平均动能增大。故A正确； B、根据热力学第一定律△U＝W+Q，3→4为绝热过程（Q＝0），气体体积增大（W＜0），内能减小（△U＜0），而2→3中是等温过程（△U＝0），所以气体在状态2的内能和在状态4的内能不相等。故B错误； C、P﹣V图象和坐标轴围成的面积表示气体做功，设2→3过程外界对气体做功为W1，4→1过程外界对气体做功为W2，根据图象可知，W1＞W2；2→3和4→1为等温过程，内能不变，根据热力学第一定律△U＝W+Q，气体在过程2→3中对外界放的热大于过程4→1中从外界吸的热。故C正确； D、气体在过程4→1中，将从外界吸的热全部用于对外界做功，但引起了气体体积的膨胀，所以该过程并不违反热力学第二定律。故D错误。 14、如图，一定质量的理想气体从状态1等温变化到状态2，再从状态2绝热变化到状态3，此后，从状态3等温变化到状态4，最后从状态4绝热变化回到状态1。这种循环称为卡诺循环。下列说法正确的是（　ABD　） A. 从1到2的过程中气体吸收热量 B. 从2到3的过程中气体对外界做功 C. 一次卡诺循环中，气体对外界做的总功大于气体从外界吸收的总热量 D. 一次卡诺循环中气体向外界释放的热量小于吸收的热量 15、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(　D　) 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 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。 1 物理学习的核心在于思维 最基本的知识、方法才是最重要的； 30%兴趣+30%信心+30%方法+10%勤奋+l%天赋>100%成功初三物理暑假课程 学科网（北京）股份有限公司 $普高物理2021新教材选修3第12章 热力学定律 第5讲 热力学第二定律（讲义）--学生版 （定稿） 普高物理2021新教材选修3第12章 热力学定律 第5讲 热力学第二定律（讲义） 知识点1、热力学第二定律 情景导学： 一滴黑色颜料滴进一杯清水中扩散，整杯水将均匀地变黑。从系统的角度来看， 扩散之前是一种状态，扩散后是另一种状态。那么，水中扩散后的颜料能否自发地重新聚集在一起，而其余部分又变成清水？这说明了什么？ 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 的，即与热现象有关的宏观自然过程有 性。 反映宏观自然过程 性的定律就是热力学第二定律。 2、热力学第二定律的克劳修斯表述： 热量不能 地从 温物体传到 温物体。阐述的是传热的 性。 3、热力学第二定律的开尔文表述： 3.1、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 变成工作物质的 ；第二个阶段是工作物质对外 ，把自己的内能变成 。 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。 3.2、热力学第二定律的开尔文表述：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方向性) 4、热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述是 (选填“等价”或“不等价”)的。 5、热力学第二定律的实质：揭示了宏观自然过程的 。 6、在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不产生其他影响”“单一热库”“不可能”的含义 6.1、“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。在传递过程中不会对其他物体产生影响或借助其他物体提供能量等。 6.2、“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。 6.3、“单一热库”：指温度均匀并且恒定不变的系统。若一系统各部分温度不相同或者温度不稳定，则构成机器的工作物质可以在不同温度的两部分之间工作，从而可以对外做功。据报道，有些国家已在研究利用海水上下温度不同来发电。 6.4、“不可能”：实际上热机或制冷机系统循环时，除了从单一热库吸收热量对外做功，以及热量从低温热库传到高温热库以外，过程所产生的其他一切影响，不论用任何的办法都不可能加以消除。 7、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的宏观过程的方向性，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。 8、热力学过程的方向性实例 8.1热传导具有方向性 两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，而低温物体不可能自发地将热量传给高温物体，要实现低温物体向高温物体传递热量，必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化． 8.2气体的扩散现象具有方向性 两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，决不会自发地分开，成为两种不同的气体． 8.3机械能和内能的转化过程具有方向性 物体在地面上运动，因摩擦而逐渐停止下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，在地面上重新运动起来． 8.4气体向真空膨胀具有方向性 气体可自发地向真空容器内膨胀，但绝不可能出现气体自发地从容器中流出，使容器内变为真空． 思考：如图所示是制冷机和热机的工作过程示意图，通过此图思考以下问题： (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？ (2)热机工作时能否将从高温热库吸收的热量全部用于做功？ 9、总结： 9.1．一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。 9.2．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。 特别提醒　(1)热力学第二定律的两种表述是等价的． (2)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，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． 专题讲练1 1、(多选)下列说法正确的是( 　 ) A.一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性 B.一切不违反能量守恒定律的物理过程都是可能实现的 C.由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行 D.一切物理过程都不可能自发地进行 2、 (多选)根据热力学第二定律，可知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.热量能够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 C.机械能可以全部转化为内能 D.内能可以全部转化为机械能而不引起其他变化 3、(多选)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.制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气中，而不引起其他变化 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 4、下列过程中可能发生的是(　 　) A．某种物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他影响 B．打开一高压密闭容器，其内气体自发逸出后又自发跑进去，恢复原状 C．利用其他手段，使低温物体的温度更低，高温物体的温度更高 D．将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开 5、(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.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% 6、(多选)关于两类永动机和热力学两大定律，下列说法正确的是(　 　) A.热力学第一定律和热力学第二定律是相互独立的 B.热力学第二定律的两种表述是等效的 C.第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律 D.第二类永动机违背了能量转化的方向性 7、关于自然过程中的方向性，下列说法正确的是(　 　) A．摩擦生热的过程是可逆的 B．凡是符合能量守恒的过程一般都是可逆的 C．涉及热现象的宏观自然过程都具有“单向性”或“不可逆性” D．空调机既能制冷又能制热，说明传热不存在方向性 8、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 9、(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 10、(多选)若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 11、以下现象违背热力学第二定律的是(　 　) A．一杯热茶在打开盖后，茶会自动变凉 B．没有漏气、没有摩擦的理想热机，其效率可能是100% C．桶中浑浊的泥水静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离 D．在地面上运动的物体逐渐停下来，机械能全部变为内能 12、(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” 13、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 14、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 15、(多选)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 16、下列过程中可能发生的是(　 　) A.某种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，其内气体自发逸出后又自发跑进去，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.将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开 17、(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，这说明了(　 　) A.热量能自发地从低温物体传到高温物体 B.在一定条件下，热量可以从低温物体传到高温物体 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 18、我国建成后的“天宫”空间站，是“天和核心舱”、“问天实验舱”和“梦天实验舱”的三舱组合体，三舱皆有“气闸舱”；航天员出站时，要途经“气闸舱”“减压”后才能出站；从太空返回空间站时要途经“气闸舱”“升压”后才能进站。“气闸舱”的原理如图所示，相通的两容器A、B之间装有阀门K，A内充满气体，B内为真空；打开阀门K后，A内的气体进入B中，达到平衡后，再关闭阀门K；B即为“气闸舱”。若整个系统跟外界没有热交换，气体为理想气体，则(　 　) A．容器A内的气体进入容器B的过程中，气体膨胀，对外做了功 B．容器A内的气体进入容器B的过程中，气体膨胀，温度降低 C．容器A内的气体进入容器B的过程中，气体分子势能减少 D．即使阀门K一直处于打开状态，容器B中气体也不可能自发地全部退回到容器A中 知识点2、　能源是有限的 1、能源：具有 的容易利用的储能物质。 2、能量的转移和转化具有方向性：在各种生产生活中，人们利用的各种形式的能最终都转化成 流散到周围的环境中。 3、能量耗散：使用的能源转化成内能分散在环境中不能自动聚集起来驱动机器做功，这样的转化过程叫作“能量耗散”。 根据热力学第二定律，分散在环境中的内能不管数量多么巨大，它也只不过能使地球、大气稍稍变暖一点，却再也不能 驱动机器做功了。这样的转化过程叫作“能量耗散”。 4、能源的使用过程中虽然能的总量保持守恒，但能量的品质下降了，能源减少了。 5、能源及分类 5.1、能源：能够提供可利用能量的物质资源 5.2、能源分类 （1）常规能源：人们把煤炭、石油、天然气等在技术上比较成熟、使用较普遍的能源叫做常规能源。 （2）新能源：近几十年才开始利用或正在研究开发的能源叫做新能源，如太阳能、核能、地热能。 （3）一次能源：直接来自自然界的能源叫做一次能源，如煤炭、石油等。 （4）二次能源：从一次能源直接或间接转化而来的能源叫做二次能源，如电能等。 类别 一次能源 二次能源 新能源 核能、太阳能、风能、海洋能、潮汐能、地热能 沼气 常规能源 煤碳、石油、天然气、油砂、生物燃料、水能 煤气、汽油、柴油、甲醇、酒精、电能、蒸汽 （5）可再生能源 可再生能源是清洁能源，是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源，它对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用。主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。 （6）不可再生能源 泛指人类开发利用后，在现阶段不可能再生的能源资源，叫“不可再生能源”。如煤和石油都是古生物的遗体被掩压在地下深层中，经过漫长的地质年代而形成的（故也称为“化石燃料”），一旦被燃烧耗用后，不可能在数百年乃至数万年内再生，因而属于“不可再生能源”。 6、能量与能源的区别 6.1.能量是守恒的，既不会增加也不会减少。 6.2.能源是能够提供可利用能量的物质。 6.3.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。 思考1．流动的水带动水磨做功，由于磨盘和粮食之间的摩擦和挤压，使磨盘和粮食的温度升高，水流的一部分机械能转变成了内能，这些内能最终流散到周围的环境中，我们没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用。可见，内能与机械能相比，哪种能量的品质低？ 思考2．如图所示是两幅宣传节约能源的图片。请问：既然能量是守恒的，我们为什么还要节约能源？ 专题讲练2 1、 (多选)关于能量和能量耗散，下列说法正确的是(　 　) A.能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中自发过程的方向性 B.能量耗散表明能源的利用是有条件的，也是有代价的 C.能量的总量守恒，不会消失，所以没有必要节约能源 D.能量之间可以相互转化，故能源循环利用很方便 2、关于能量和能源，下列说法中正确的是( ) A.能量在转化和转移过程中，其总量有可能增加 B.能量在转化和转移过程中，其总量会不断减少 C.能量在转化和转移过程中总量保持不变，故节约能源没有必要 D.能量的转化和转移具有方向性，且现有可利用的能源有限，故必须节约能源 3、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 4、(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 5、关于能量和能源，下列说法中正确的是(　 　) A．能量在转化和转移过程中，其总量有可能增加 B．能量在转化和转移过程中，其总量会不断减少 C．能量在转化和转移过程中总量保持不变，故节约能源没有必要 D．能量的转化和转移具有方向性，且现有可利用的能源有限，故必须节约能源 6、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散失的能量重新收集、加以利用。下列关于能量耗散的说法中正确的是(　 　) A．能量耗散说明能量守恒定律不正确 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不守恒 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 7、(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流散的能量重新收集、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 8、(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 9、下列现象属于能量耗散的是(　 　) A.水的机械能转化成电能 B.电能通过灯泡中的电阻丝转化为光能 C.电池的化学能转化为电能 D.火炉把房子烤暖 10、关于自然过程中的方向性，下列说法正确的是(　 　) A.摩擦生热的过程是可逆的 B.凡是符合能量守恒的过程一般都是可逆的 C.实际的宏观过程都具有“单向性”或“不可逆性” D.空调机既能制冷又能制热，说明热传递不存在方向性 11、关于能量和能源，下列说法中正确的是(　 　) A．能量在转化和转移过程中，其总量有可能增加 B．能量在转化和转移过程中，其总量会不断减少 C．能量在转化和转移过程中总量保持不变，故节约能源没有必要 D．能量的转化和转移具有方向性．且现有可利用的能源有限，故必须节约能源 12、关于能量和能源，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 13、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散失的能量重新收集、加以利用．下列关于能量耗散的说法中正确的是(　 　) 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．能量耗散使能量的总量减少 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 知识点3、热力学第一定律和热力学第二定律的比较 1、热力学第一定律和热力学第二定律的比较 定律 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的定量关系 它指出自然界中出现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完全转化为机械能 热量的传递 热量可以从高温物体自发地传向低温物体 热量不能自发地从低温物体传向高温物体 表述形式 只有一种表述形式 有多种表述形式 两定律的关系 在热力学中，两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，两定律既相互独立，又互为补充，共同构成了热力学知识的理论基础 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(或只给予很少的能量启动后，可以永远运动下去) 将内能全部转化为机械能，而不引起其他变化(或只有一个热库，实现内能向机械能的转化) 不可能制 成的原因 违背了能量守恒定律 违背了热力学第二定律 专题讲练3 1、 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 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.能量守恒定律包含了热力学第一定律和热力学第二定律 3、下列说法正确的是(　 　) A.热量不可以从低温物体传给高温物体 B.第一类永动机违背了热力学第一定律 C.机械能可以自发地全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能而不引起其他变化 D.第二类永动机是不能制造出来的，尽管它不违反能量守恒定律，但它违反了热力学第二定律 4、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 5、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 6、(多选)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 7、(多选)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120 J热量，则它的内能增加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.第二类永动机违反了热力学第二定律，没有违反热力学第一定律 D.凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在传热中，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 8、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，汽缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触面是光滑的，但不漏气。现将活塞与杆连接，使其缓慢地向右移动，这样气体将等温膨胀并对外做功。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.气体是从单一热库吸热，全部用来对外做功，所以此过程违反了热力学第二定律 B.气体是从单一热库吸热，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.气体是从单一热库吸热，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 9、热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一：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；其二：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。第一种表述方式可以用图甲来表示，根据你对第二种表述的理解，如果也用类似的示意图来表示，你认为图乙示意图中正确的是(　 　) 甲 乙 10、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．下列说法中正确的是(　 　) 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．电冰箱的工作原理违背了热力学第二定律 D．电冰箱的工作原理违背了热力学第一定律 11、如图所示，用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在一杯热水中，接触点2插在一杯冷水中，此时灵敏电流计的指针会发生偏转，这就是温差发电现象，根据这一现象，下列说法中正确的是(　 　) A．这一过程违反了热力学第二定律 B．这一过程违反了热力学第一定律 C．热水和冷水的温度将发生变化 D．这一过程违反了能量守恒定律 12、关于热力学定律，下列说法正确的是（　 　） A．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功 B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加 C．为了增加物体的内能，只能向它传递热量 D．不可能使热量从低温物体传向高温物体 13、如图所示为制冷机（如空调）工作循环过程的p﹣v图象，其中1→2和3→4为绝热过程，2→3和4→1为等温过程。假设一定质量的理想气体经历了图示的循环过程，则下列说法正确的是（ ）（多选） A．过程1→2中，气体分子的平均动能增大 B．气体在状态2的内能和在状态4的内能相等 C．气体在过程2→3中对外界放的热大于过程4→1中从外界吸的热 D．气体在过程4→1中，将从外界吸的热全部用于对外界做功，该过程不遵循热力学第二定律 14、如图，一定质量的理想气体从状态1等温变化到状态2，再从状态2绝热变化到状态3，此后，从状态3等温变化到状态4，最后从状态4绝热变化回到状态1。这种循环称为卡诺循环。下列说法正确的是（　 　） A. 从1到2的过程中气体吸收热量 B. 从2到3的过程中气体对外界做功 C. 一次卡诺循环中，气体对外界做的总功大于气体从外界吸收的总热量 D. 一次卡诺循环中气体向外界释放的热量小于吸收的热量 15、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 1 物理学习的核心在于思维 最基本的知识、方法才是最重要的； 30%兴趣+30%信心+30%方法+10%勤奋+l%天赋>100%成功初三物理暑假课程 学科网（北京）股份有限公司 $