第三章 4 热力学第二定律（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高二物理选择性必修第三册教师用书（人教版 苏京）

4　热力学第二定律 ［学习目标］　1.了解热力学第二定律的两种不同表述，以及两种表述的物理实质(重点)。2.能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移以及宏观自然过程的方向性问题(难点)。3.理解能量耗散，知道能源是有限的。 一、热力学第二定律 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。 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： (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。 (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。 1.传热的方向性能否简单理解为“热量不会从低温物体传给高温物体”？ 答案　不能。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，使高温物体的温度降低，低温物体的温度升高，这个过程是自发进行的，不需要任何外界的影响或者帮助。有时我们也能实现热量从低温物体传给高温物体，如电冰箱，但这不是自发地进行的，需要消耗电能。 2.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。 (1)只要满足能量守恒定律的物理过程都能实现。(　×　) (2)由热力学第二定律可知热量不可能从低温物体传到高温物体。(　×　) (3)不可能从单一热库吸收热量，使之全部变成功。(　×　) 例1　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 答案　C 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，不能自发逸出容器又自发跑进去，无法恢复原状，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，因此液体混合后不能自发地各自分开，D错误。 例2　(2023·南京市高二阶段练习)下列有关能量转化的说法中正确的是(　　) A.不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他的变化 B.只要对内燃机不断改进，就可以使内燃机的效率达到100% C.满足能量守恒定律的物理过程都能自发地进行 D.外界对物体做功，物体的内能必然增加 答案　A 解析　由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，A正确；根据热力学第二定律，不可以使内燃机的效率达到100%，B错误；满足能量守恒定律的物理过程不一定都能自发地进行，例如热量不能自发地从低温物体传到高温物体，C错误；根据热力学第一定律，内能的变化量由做功和传热共同决定，所以外界对物体做功，物体放热，物体的内能可能减少，D错误。 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。 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，但都不是自发地或都产生了其他影响。 二、热力学第一定律和热力学第二定律的比较 1.热力学两定律的比较 热力学第一定律 热力学第二定律 区别 是能量守恒定律在热力学中的表现，否定了创造能量和消灭能量的可能性，从而否定了第一类永动机 是关于在有限空间和时间内，一切和热现象有关的宏观自然过程具有不可逆性的经验总结，从而否定了第二类永动机 联系 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，二者既相互独立，又相互补充，都是热力学的理论基础 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 例3　(2020·全国卷Ⅱ)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 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。 三、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”。 3.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。 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。 例4　(2023·常州市高二阶段练习)关于能量和能量耗散，下列说法不正确的是(　　) 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.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.能量之间可以相互转化，故能源循环利用很方便 答案　D 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；常规能源的利用比新能源的利用对环境影响大，C正确；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。 课时对点练　［分值：50分］ 1~7题每题4分，共28分 考点一　对热力学第二定律的理解 1.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 答案　C 2.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 答案　B 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。 3.(2023·苏州市高二阶段练习)根据你学过的热学中的有关知识，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而不产生其他变化 B.第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机违背热力学第二定律，都不可以制造出来 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.随着科技不断进步，热机的效率能达到100% 答案　B 解析　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，但后者会引起其他变化，故A错误；第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机违背热力学第二定律，都不可以制造出来，故B正确；根据热力学第二定律可知，凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在传热中，热量能自发地从高温物体传递给低温物体，但在一定条件下也能从低温物体传递给高温物体，故C错误；尽管科技不断进步，但热机的效率也不能达到100%，故D错误。 4.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.电冰箱的工作原理违背热力学第一定律 D.电冰箱的工作原理违背热力学第二定律 答案　B 解析　根据热力学第二定律，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，故A错误，B正确；电冰箱的工作原理不违背热力学第一定律也不违背热力学第二定律，故C、D错误。 5.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，气体的内能不变 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” 答案　B 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错误；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。 考点二　能源与能量耗散 6.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 答案　D 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。 7.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.能量耗散过程中能量不守恒 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 答案　C 解析　能量在数量上虽然守恒，但其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；能量耗散过程中满足能量守恒，B错误；常规能源的利用对环境影响比新能源、核能大，C正确，D错误。 8~10题每题5分，共15分 8.(2023·常州市高二期中)关于能源与可持续发展，下列说法正确的是(　　) A.篮球从空中落下，最后静止在地面上，说明机械能消失了 B.大量使用天然气做燃料符合“低碳生活”理念 C.随着科技的发展，永动机是可以制成的 D.在火力发电中，燃气的内能不可能全部转变为电能 答案　D 解析　篮球从空中落下，最后静止在地面上，说明机械能转化为了篮球和周围其他物体的内能，或转化为其他形式的能，能量不会消失，A错误；因天然气主要成分是甲烷，完全燃烧时生成二氧化碳和水，不完全燃烧生成一氧化碳和水，因此大量使用天然气做燃料不符合“低碳生活”理念，B错误；永动机违背了能量守恒定律，永动机是不可能制成的，C错误；由热力学第二定律可知，任何机械都有效率的问题，因此燃气的内能不可能全部转变为电能，D正确。 9.热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一：不可能使热量自发地由低温物体传递到高温物体；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如图所示制冷机工作示意图来表示，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，则下列示意图中正确的是(　　) 答案　B 解析　对于第二种表述方式，热机工作时，从高温热库吸收热量，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热库，故选项B正确，A、C、D错误。 10.如图所示，水平横置汽缸内封闭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，活塞与汽缸壁之间无摩擦，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 答案　C 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，气体有足够时间与外界进行传热，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且内能不变，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。 (7分) 11.(2023·苏州市高二月考)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 答案　B 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Q1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。 学科网（北京）股份有限公司 $ DISANZHANG 第三章 4　热力学第二定律 1 1.了解热力学第二定律的两种不同表述，以及两种表述的物理实质(重点)。 2.能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移以及宏观自然过程的方向性问题(难点)。 3.理解能量耗散，知道能源是有限的。 学习目标 2 一、热力学第二定律 二、热力学第一定律和热力学第二定律的比较 课时对点练 内容索引 三、能源是有限的 3 热力学第二定律 一 4 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 的，即与热现象有关的宏观自然过程有 性。 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： (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 。 梳理与总结 不可逆 方向 自发 低 高 方向 化学能 内能 做功 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。 (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 。 小于 < 完全变成功 等价 方向性 1.传热的方向性能否简单理解为“热量不会从低温物体传给高温物体”？ 思考与讨论 答案　不能。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，使高温物体的温度降低，低温物体的温度升高，这个过程是自发进行的，不需要任何外界的影响或者帮助。有时我们也能实现热量从低温物体传给高温物体，如电冰箱，但这不是自发地进行的，需要消耗电能。 2.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？ 答案　不是，热量从低温热库传到高温热库时需要有外界做功。 (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　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。 (1)只要满足能量守恒定律的物理过程都能实现。(　　) (2)由热力学第二定律可知热量不可能从低温物体传到高温物体。 (　　) (3)不可能从单一热库吸收热量，使之全部变成功。(　　) × × × 易错辨析 　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 例1 √ 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，不能自发逸出容器又自发跑进去，无法恢复原状，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，因此液体混合后不能自发地各自分开，D错误。 　(2023·南京市高二阶段练习)下列有关能量转化的说法中正确的是 A.不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他的变化 B.只要对内燃机不断改进，就可以使内燃机的效率达到100% C.满足能量守恒定律的物理过程都能自发地进行 D.外界对物体做功，物体的内能必然增加 例2 √ 由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，A正确； 根据热力学第二定律，不可以使内燃机的效率达到100%，B错误； 满足能量守恒定律的物理过程不一定都能自发地进行，例如热量不能自发地从低温物体传到高温物体，C错误； 根据热力学第一定律，内能的变化量由做功和传热共同决定，所以外界对物体做功，物体放热，物体的内能可能减少，D错误。 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。 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，但都不是自发地或都产生了其他影响。 总结提升 返回 热力学第一定律和热力学第二定律的比较 二 16 1.热力学两定律的比较   热力学第一定律 热力学第二定律 区别 是能量守恒定律在热力学中的表现，否定了创造能量和消灭能量的可能性，从而否定了第一类永动机 是关于在有限空间和时间内，一切和热现象有关的宏观自然过程具有不可逆性的经验总结，从而否定了第二类永动机 联系 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，二者既相互独立，又相互补充，都是热力学的理论基础 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 　(2020·全国卷Ⅱ)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 例3 B C 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。 返回 能源是有限的 三 21 1.能源：具有 的容易利用的储能物质。 2.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”。 3.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， 减少了。 高品质 能源 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？ 思考与讨论 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。 　(2023·常州市高二阶段练习)关于能量和能量耗散，下列说法不正确 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.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.能量之间可以相互转化，故能源循环利用很方便 例4 √ 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； 常规能源的利用比新能源的利用对环境影响大，C正确； 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。 返回 课时对点练 四 26 考点一　对热力学第二定律的理解 1.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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 基础对点练 √ 2.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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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。 3.(2023·苏州市高二阶段练习)根据你学过的热学中的有关知识，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 而不产生其他变化 B.第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机违背热力学第二定律， 都不可以制造出来 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.随着科技不断进步，热机的效率能达到100% √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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，但后者会引起其他变化，故A错误； 第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机违背热力学第二定律，都不可以制造出来，故B正确； 根据热力学第二定律可知，凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在传热中，热量能自发地从高温物体传递给低温物体，但在一定条件下也能从低温物体传递给高温物体，故C错误； 尽管科技不断进步，但热机的效率也不能达到100%，故D错误。 4.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.电冰箱的工作原理违背热力学第一定律 D.电冰箱的工作原理违背热力学第二定律 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 根据热力学第二定律，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，故A错误，B正确； 电冰箱的工作原理不违背热力学第一定律也不违背热力学第二定律，故C、D错误。 5.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，气体的内能不变 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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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错误； 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。 考点二　能源与能量耗散 6.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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 7.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.能量耗散过程中能量不守恒 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 能量在数量上虽然守恒，但其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； 能量耗散过程中满足能量守恒，B错误； 常规能源的利用对环境影响比新能源、核能大，C正确，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 8.(2023·常州市高二期中)关于能源与可持续发展，下列说法正确的是 A.篮球从空中落下，最后静止在地面上，说明机械能消失了 B.大量使用天然气做燃料符合“低碳生活”理念 C.随着科技的发展，永动机是可以制成的 D.在火力发电中，燃气的内能不可能全部转变为电能 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 能力综合练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 篮球从空中落下，最后静止在地面上，说明机械能转化为了篮球和周围其他物体的内能，或转化为其他形式的能，能量不会消失，A错误； 因天然气主要成分是甲烷，完全燃烧时生成二氧化碳和水，不完全燃烧生成一氧化碳和水，因此大量使用天然气做燃料不符合“低碳生活”理念，B错误； 永动机违背了能量守恒定律，永动机是不可能制成的，C错误； 由热力学第二定律可知，任何机械都有效率的问题，因此燃气的内能不可能全部转变为电能，D正确。 9.热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一：不可能使热量自发地由低温物体传递到高温物体；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如图所示制冷机工作示意图来表示，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，则下列示意图中正确的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 对于第二种表述方式，热机工作时，从高温热库吸收热量，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热库，故选项B正确，A、C、D错误。 10.如图所示，水平横置汽缸内封闭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，活塞与汽缸壁之间无摩擦，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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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，气体有足够时间与 外界进行传热，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且内能不变，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。 11.(2023·苏州市高二月考)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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 尖子生选练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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Q1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。 返回 $