第三节 能量转化的方向性（分层作业）物理沪科版选择性必修第三册

3． 能量转化的方向性 目录 【攻核心·技能提升】 1 一、 热力学第二定律 1 二、 能量的耗散与退降 3 【拓思维·重难突破】 4 【链高考·精准破局】 6 1、 热力学第二定律 1．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．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 C．功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功 D．凡是不违反能量守恒定律的过程都一定能实现 2．热力学第二定律表明（　　） A．不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用的动 B．在一个可逆过程中，工作物质净吸热等于对外做的功 C．热不能全部转变为功 D．热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体 3．下列说法中正确的是（　　） A．根据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 B．效率为100%的热机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律 C．不可能从单一热源吸收热量使之完全变成功，而不产生其他影响 D．第二类永动机不可能成功的原因是违反了能量守恒定律 4．（多选）如图所示，汽缸内盛有一定量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触处是光滑的，且不漏气。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。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 5．下列说法中，能够发生且不违背热力学定律的是（　　） A．一杯冷水自然放置，可以通过吸收空气中的热量变得比周围空气更热 B．将电冰箱放置在密闭的房间内，打开冰箱门让电冰箱工作，可以降低房间的温度 C．对蒸汽机不断革新，可以把蒸汽的内能尽量多地转化成机械能 D．利用降低海水温度放出大量的热量来发电，从而解决能源短缺的问题 6． 热量不能自发地从　 　 传到　 　 ，这就是热力学第二定律的克劳修斯表述，它阐述的是　 　 的方向性。 7．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 8．（多选）热传导的方向性是指（　　） A．热量只能从高温物体传递到低温物体，而不能从低温物体传递到高温物体 B．热量只能从低温物体传递到高温物体，而不能从高温物体传递到低温物体 C．热量既能从高温物体传递到低温物体，又可以从低温物体传递到高温物体 D．热量会自发地从高温物体传递到低温物体，而不会自发地从低温物体传递到高温物体 9．关于热力学第二定律，下列说法正确的是（　　） A．物体可以从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化 B．热传导是有方向性的 C．不可能使热量由低温物体传到高温物体 D．以上说法都不对 10．（多选）下列过程中，可能实现的是（　　） A．将海水温度自动下降时释放的内能全部转变为机械能 B．利用海洋不同深度的海水温度不同来制造一种机器，把海水的内能变为机械能 C．在粗糙水平面上运动的物体，它的动能转化为内能，使物体温度升高 D．静止在光滑水平面上的物体，温度降低时释放的内能可以转化为物体的动能，使物体运动起来 11．下列宏观过程不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填充到大米空隙中并且经过一段时间大米、小米也不会自动分开 B．将一滴红墨水滴入一杯清水中，墨水会均匀扩散到整杯水中，经过一段时间，墨水和清水也不会自动分开 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．汽车热机的效率不会达到100% 2、 能量的耗散与退降 12．（多选）热现象过程中不可避免地出现能量的耗散现象。关于能量的耗散，下列说法中正确的是（　　） A．在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了 B．能量守恒定律具有一定的局限性，存在是有前提条件的 C．大量能量的利用，导致能量的品质降低，从便于利用的能源变成不便于利用的能源 D．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 13．下列现象中能表明物理过程具有单向性的是（　　） ①摩擦生热 ②弹簧振子振动 ③热传递 ④气体自由膨胀 A．①、②和③ B．②、③和④ C．①、②和④ D．①、③和④ 14．下列现象不能够发生的是（　　） A．蒸汽机把内能全部转化成机械能 B．空调把热量从低温物体传到高温物体 C．电水壶把电能全部转化为内能 D．两种气体混合时自发形成均匀气体 15．下列哪些现象属于能量的耗散（　　） A．利用水能发电转变成电能 B．利用太阳能发电转变成电能 C．电池的化学能转变成电能 D．火炉把房间的温度升高 16．日常生活中使用的燃油汽车，其动力来源于发动机内部的气缸．在气缸内，通过气体燃烧将气体的内能转化为机械能，下列说法正确的是（　　） A．现代汽车技术已经非常先进，能够使气体燃烧释放的热量全部转化成机械能 B．气体燃烧过程符合热力学第二定律，内能无法全部用来做功以转化成机械能 C．气体燃烧释放的热量没有全部转化为机械能，故该过程不符合热力学第一定律 D．发动机工作时，若没有漏气和摩擦，也没有发动机的热量损失，则燃料产生的热量能够完全转化成机械能 17．（多选）地球上有很多的海水，它的总质量约为1.4×1018t，如果这些海水的温度降低0.1℃，将要放出5.88×1023J的热量，有人曾设想利用海水放出的热量使它完全变成机械能来解决能源危机，但这种机器是不能制成的，关于其原因下列说法不正确的是（　　） A．内能不能转化成机械能 B．内能转化成机械能不满足热力学第一定律 C．只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能的机械不满足热力学第二定律 D．机械能可全部转化为内能，内能不可能全部转化为机械能，同时不引起其他变化 18．某校中学生为参加电视台《异想天开》节目，提出了下列四个设想方案，从理论上讲可行的是（　　） A．制作一个装置从海水中吸收内能全部用来做功 B．制作一种制冷设备，使温度降至绝对零度以下 C．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发分离，既清洁了空气，又变废为宝 D．将屋顶盖上太阳能板，可直接用太阳能来解决照明和热水问题 19．两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如图所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象。关于这一现象，下列说法中正确的是（　　） A．这一实验过程违反了热力学第二定律 B．在实验过程中，热水和冷水的温差可以保持不变 C．在实验过程中，热水减少的内能等于冷水增加的内能 D．在实验过程中，热水减少的内能部分转化为电能，电能部分转化为冷水的内能 20．如图所示是压缩式电冰箱的工作原理示意图。经过干燥过滤器后液体制冷剂进入蒸发器，汽化吸收箱体内的热量，压缩机使低温低压的制冷剂气体变成高温高压的气体，然后制冷剂在冷凝器中液化放出热量到箱体外。电冰箱将热量从低温物体转移到高温物体的工作过程 　 　 （填“违背”或“不违背”）热力学第二定律。制冷剂在蒸发器中由液态变成气态的过程中，　 　 （选填“气体对外做功”“外界对气体做功”或“气体对外不做功”）。 21．（1）如图所示，氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射出能量为2.55eV的光子．问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图． （2）热力学第二定律常见的表述有两种． 第一种表述：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； 第二种表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化． 图（a）是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图：外界对制冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体．请你根据第二种表述完成示意图（b）．根据你的理解，热力学第二定律的实质是 　 　 ． 22．（2025·浙江高考）（多选）下列说法正确的是（　　） A．热量能自发地从低温物体传到高温物体 B．按照相对论的时间延缓效应，低速运动的微观粒子寿命比高速运动时更长 C．变压器原线圈中电流产生的变化磁场，在副线圈中激发感生电场，从而产生电动势 D．热敏电阻和电阻应变片两种传感器，都是通过测量电阻，确定与之相关的非电学量 23．（2023·浙江高考）（多选）下列说法正确的是（　　） A．热量能自发地从低温物体传到高温物体 B．液体的表面张力方向总是跟液面相切 C．在不同的惯性参考系中，物理规律的形式是不同的 D．当波源与观察者相互接近时，观察者观测到波的频率大于波源振动的频率 24．（2022·广东高考）利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程 　 　 （选填“是”或“不是”）自发过程。该过程空调消耗了电能，空调排放到室外环境的热量 　 　 （选填“大于”“等于”或“小于”）从室内吸收的热量。 25．（2022·新课标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 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 3． 能量转化的方向性 目录 【攻核心·技能提升】 1 一、 热力学第二定律 1 二、 能量的耗散与退降 5 【拓思维·重难突破】 7 【链高考·精准破局】 10 1、 热力学第二定律 1．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．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 C．功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功 D．凡是不违反能量守恒定律的过程都一定能实现 【答案】B 【解答】解：A、根据热力学第二定律，热量能够自发地从高温物体传到低温物体，但不能自发地从低温物体传到高温物体。故A错误； B、根据热力学第二定律，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。故B正确； C、根据热力学第二定律，功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功，而不引起其它变化。故C错误； D、第二类永动机不违反能量守恒定律，但却违反了热力学第二定律。故D错误； 2．热力学第二定律表明（　　） A．不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用的动 B．在一个可逆过程中，工作物质净吸热等于对外做的功 C．热不能全部转变为功 D．热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体 【答案】B 【解答】解： A．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功，但是会引起其他的变化，故A错误； B．在一个可逆过程中，当工作物质回到初状态时，内能没有发生改变，根据热力学第一定律可得，工作物质净吸热等于对外作的功，故B正确； C．热可以全部转变为功，但是会引起其他的变化，故C错误； D．热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体，若有外界做功的话，可以从低温物体传递到高温物体，比如冰箱；故D错误。 3．下列说法中正确的是（　　） A．根据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 B．效率为100%的热机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律 C．不可能从单一热源吸收热量使之完全变成功，而不产生其他影响 D．第二类永动机不可能成功的原因是违反了能量守恒定律 【答案】C 【解答】解：A．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但在以消耗其它能量为代价的条件下，热量也可以从低温物体传到高温物体，故A错误； B．效率为100%的热机不可能制成，没有违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，故B错误； C．根据热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸收热量使之完全变成功，而不产生其他影响，故C正确； D．第二类永动机不可能成功的原因是违反了热力学第二定律，并不是违反了能量守恒定律，故D错误。 4．（多选）如图所示，汽缸内盛有一定量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触处是光滑的，且不漏气。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。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 【答案】CD 【解答】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FF对活塞做功，此过程不可能发生，故AB错误，CD正确。 5．下列说法中，能够发生且不违背热力学定律的是（　　） A．一杯冷水自然放置，可以通过吸收空气中的热量变得比周围空气更热 B．将电冰箱放置在密闭的房间内，打开冰箱门让电冰箱工作，可以降低房间的温度 C．对蒸汽机不断革新，可以把蒸汽的内能尽量多地转化成机械能 D．利用降低海水温度放出大量的热量来发电，从而解决能源短缺的问题 【答案】C 【解答】解：A、一杯冷水自然放置，可以通过吸收空气中的热量使得和周围的空气温度相同，而不可能变得比周围空气更热，故A错误； B、由于和室外没有热交换，故热量仍在室内，并且压缩机工作时其电路中也会因为有电阻而产生热量，即产生的热量大于制冷量，故室内温度不降反升，故B错误； C、热机的效率不可能达到100%，但是对蒸汽机不断革新，可以把蒸汽的内能尽量多地转化成机械能，故C正确； D、根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸收热量并转化为功而不引起其他的变化，利用降低海水温度放出大量的热量来发电，降低海水温度的过程，消耗的能源更多，不能解决能源短缺的问题，故D错误。 6． 热量不能自发地从　 　 传到　 　 ，这就是热力学第二定律的克劳修斯表述，它阐述的是　 　 的方向性。 【答案】低温物体；高温物体；热传递 【解答】解：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，这就是热力学第二定律的克劳修斯表述，它阐述的是热传递的方向性。 7．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。 【解答】解：A、汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热的过程不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律； B、冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低需要对外放出热量或对外做功，而保温杯隔断了热传递过程，水也没有对外做功，所以该过程违背热力学第一定律； 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，该过程不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律； 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，但要消耗电能，引起了其它变化，该过程不违背热力学第一定律、也不违背热力学第二定律。 8．（多选）热传导的方向性是指（　　） A．热量只能从高温物体传递到低温物体，而不能从低温物体传递到高温物体 B．热量只能从低温物体传递到高温物体，而不能从高温物体传递到低温物体 C．热量既能从高温物体传递到低温物体，又可以从低温物体传递到高温物体 D．热量会自发地从高温物体传递到低温物体，而不会自发地从低温物体传递到高温物体 【答案】CD 【解答】解：热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，但却不能自发地从低温物体传递到高温物体，若能从低温物体传递到高温物体，必须依靠外界的帮助，则说明能量转移具有方向性；故CD正确，AB错误； 9．关于热力学第二定律，下列说法正确的是（　　） A．物体可以从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化 B．热传导是有方向性的 C．不可能使热量由低温物体传到高温物体 D．以上说法都不对 【答案】B 【解答】解：A、热力学第二定律的内容：一种表述：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响。故A错误。 B、自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。故B正确。 C、热量不能自发的由低温物体传到高温物体而不产生其他影响，即只要产生其他影响，热量就能从低温物体传到高温物体。故C错误。 10．（多选）下列过程中，可能实现的是（　　） A．将海水温度自动下降时释放的内能全部转变为机械能 B．利用海洋不同深度的海水温度不同来制造一种机器，把海水的内能变为机械能 C．在粗糙水平面上运动的物体，它的动能转化为内能，使物体温度升高 D．静止在光滑水平面上的物体，温度降低时释放的内能可以转化为物体的动能，使物体运动起来 【答案】BC 【解答】解：A、机械能可以全部转化为内能，而内能不可能全部转化为机械能，A错误； B、利用浅层海水和深层海水间的温度差制造出一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，符合热力学第二定律，B正确； C、在粗糙水平面上运动的物体，它的动能转化为内能，使物体温度升高，C正确 D、一切与热现象有关的物理过程是有方向性的，D错误； 11．下列宏观过程不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填充到大米空隙中并且经过一段时间大米、小米也不会自动分开 B．将一滴红墨水滴入一杯清水中，墨水会均匀扩散到整杯水中，经过一段时间，墨水和清水也不会自动分开 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．汽车热机的效率不会达到100% 【答案】A 【解答】解：A、自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，米和小米混合后小米能自发地填充到大米空隙中与热现象无关，所以不能用热力学第二定律解释。故A错误； B、热力学第二定律的内容可以表述为：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性；将一滴红墨水滴入一杯清水中，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。故B正确； C、热力学第二定律可表述为不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响，故C正确； D、热力学第二定律可表述为第二类永动机（效率100%）是不可能制成的。故D正确； 2、 能量的耗散与退降 12．（多选）热现象过程中不可避免地出现能量的耗散现象。关于能量的耗散，下列说法中正确的是（　　） A．在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了 B．能量守恒定律具有一定的局限性，存在是有前提条件的 C．大量能量的利用，导致能量的品质降低，从便于利用的能源变成不便于利用的能源 D．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 【答案】CD 【解答】解：A、能量虽然有耗散但总的能量是守恒的在转化的过程中总量不会减少，故A错误； B、能量守恒定律是自然界最基本、最普遍的规律之一，所有的物理、化学、生物等过程均遵守该规律，故B错误； C、能量耗散表明在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但是在可利用的品质上降低了，故C正确； D、根据热力学定律可知，宏观自然过程自发进行是有其方向性，能量耗散就是从能量转化的角度反映了这种方向性，故D正确。 13．下列现象中能表明物理过程具有单向性的是（　　） ①摩擦生热 ②弹簧振子振动 ③热传递 ④气体自由膨胀 A．①、②和③ B．②、③和④ C．①、②和④ D．①、③和④ 【答案】D 【解答】解：①、摩擦生热是其他能量转化为内能，可以达到百分百，而内能在转化为其他能量是有损失的； ②、简谐运动是理想化的模型，一般做简谐运动的物体的机械能是守恒的，没有损失，动能势能可相互转化； ③、不可能自发把热量从低温物体传到高温物体而不产生其他影响； ④、气体膨胀后，我们必须对气体做功，使之恢复原来的状态，所做的功转化为气体向外界传出的热量，根据热力学第二定律，我们无法通过循环过程再将这热量完全转化为功，所以这个过程是不可逆的， 所以①③④的物理过程具有单向性； 故ABC错误，D正确； 14．下列现象不能够发生的是（　　） A．蒸汽机把内能全部转化成机械能 B．空调把热量从低温物体传到高温物体 C．电水壶把电能全部转化为内能 D．两种气体混合时自发形成均匀气体 【答案】A 【解答】解：A、蒸汽机只能把工作介质的部分内能转化为机械能，而不能把工作介质的内能全部转化成机械能，故A选项符合； B、空调通电后由于压缩机做功从而将热量从低温物体传到箱外的高温物体，故B选项不符； C、电水壶能把电能全部转化为内能，故C选项不符； D、两种气体混合时会发生扩散现象，能自发形成均匀气体，故D选项不符； 15．下列哪些现象属于能量的耗散（　　） A．利用水能发电转变成电能 B．利用太阳能发电转变成电能 C．电池的化学能转变成电能 D．火炉把房间的温度升高 【答案】D 【解答】解：A．水力发电后，电能可以再利用，故A错误； B．太阳能发电，电能可以再利用，故B错误； C．化学能转变成电能，电能可以再利用，故C错误； D．火炉把房间的温度升高，能量无法再进一步利用，转变成不可回收的内能，即能量耗散了，故D正确。 16．日常生活中使用的燃油汽车，其动力来源于发动机内部的气缸．在气缸内，通过气体燃烧将气体的内能转化为机械能，下列说法正确的是（　　） A．现代汽车技术已经非常先进，能够使气体燃烧释放的热量全部转化成机械能 B．气体燃烧过程符合热力学第二定律，内能无法全部用来做功以转化成机械能 C．气体燃烧释放的热量没有全部转化为机械能，故该过程不符合热力学第一定律 D．发动机工作时，若没有漏气和摩擦，也没有发动机的热量损失，则燃料产生的热量能够完全转化成机械能 【答案】B 【解答】解：ABD、根据热力学第二定律可知，由于存在热量耗散现象，气体燃烧过程符合热力学第二定律，内能无法全部用来做功以转化成机械能，故AD错误，B正确； C、热力学第一定律为ΔU＝W+Q，所以虽然气体燃烧释放的热量没有全部转化为机械能，但仍然符合热力学第一定律，故C错误； 17．（多选）地球上有很多的海水，它的总质量约为1.4×1018t，如果这些海水的温度降低0.1℃，将要放出5.88×1023J的热量，有人曾设想利用海水放出的热量使它完全变成机械能来解决能源危机，但这种机器是不能制成的，关于其原因下列说法不正确的是（　　） A．内能不能转化成机械能 B．内能转化成机械能不满足热力学第一定律 C．只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能的机械不满足热力学第二定律 D．机械能可全部转化为内能，内能不可能全部转化为机械能，同时不引起其他变化 【答案】AB 【解答】解：根据热力学第二定律可知，耗散的能量不能重新收集起来进行利用，即自然界中与热有关的宏观自然过程具有方向性，所以这种机器是不能制成的，其原因是违背热力学第二定律，但不违背能量守恒定律和热力学第一定律，故AB错误、CD正确。 18．某校中学生为参加电视台《异想天开》节目，提出了下列四个设想方案，从理论上讲可行的是（　　） A．制作一个装置从海水中吸收内能全部用来做功 B．制作一种制冷设备，使温度降至绝对零度以下 C．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发分离，既清洁了空气，又变废为宝 D．将屋顶盖上太阳能板，可直接用太阳能来解决照明和热水问题 【答案】D 【解答】解：A．根据热力学第二定律开尔文表述可知：不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响。因此从海水中吸收内能全部用来做功而不产生其它影响是不可能实现的，故A错误； B．绝对零度是不可能达到的，故B错误； C．根据熵增加原理可知，混合气体不会自发分离变得有序，只能变得更为无序更混乱，故C错误； D．利用太阳能最有前途的领域是通过太阳电池将太阳能直接转化为电能再加以利用，故D正确。 19．两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如图所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象。关于这一现象，下列说法中正确的是（　　） A．这一实验过程违反了热力学第二定律 B．在实验过程中，热水和冷水的温差可以保持不变 C．在实验过程中，热水减少的内能等于冷水增加的内能 D．在实验过程中，热水减少的内能部分转化为电能，电能部分转化为冷水的内能 【答案】D 【解答】解：A、热力学第二定律是实际热现象总结而来，任何宏观的实际热现象都符合热力学第二定律，温差发电现象不违背热力学第二定律，故A错误； B、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，故热水一定会降温，冷水一定会升温，故B错误； CD、在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，有电阻的位置都会产生热能，电能部分转化为冷水的内能，故C错误、D正确。 20．如图所示是压缩式电冰箱的工作原理示意图。经过干燥过滤器后液体制冷剂进入蒸发器，汽化吸收箱体内的热量，压缩机使低温低压的制冷剂气体变成高温高压的气体，然后制冷剂在冷凝器中液化放出热量到箱体外。电冰箱将热量从低温物体转移到高温物体的工作过程 　不违背　 （填“违背”或“不违背”）热力学第二定律。制冷剂在蒸发器中由液态变成气态的过程中，　气体对外做功　 （选填“气体对外做功”“外界对气体做功”或“气体对外不做功”）。 【答案】①.不违背 ②.气体对外做功。 【解答】解：热力学第二定律的克劳修斯表述为热量不能自发地从低温物体传到高温物体，电冰箱依靠压缩机实现了将热量从低温物体转移到高温物体，不违背热力学第二定律。 制冷剂在蒸发器中由液态变成气态的过程中，体积膨胀，推动外部物体，故对外做功。 21．（1）如图所示，氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射出能量为2.55eV的光子．问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图． （2）热力学第二定律常见的表述有两种． 第一种表述：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； 第二种表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化． 图（a）是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图：外界对制冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体．请你根据第二种表述完成示意图（b）．根据你的理解，热力学第二定律的实质是 　自然界中进行的与热现象有关的宏观物理过程都具有方向性　 ． 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，满足： hν＝En﹣E2＝2.55eV （1） En＝hν+E2＝﹣0.85eV，所以n＝4 （2） 基态氢原子要跃迁到n＝4的能级，应提供： ΔE＝E4﹣E1＝12.75eV （3） 跃迁图见答图 （2）热量可以由高温驱动热机，同时会产生热量的耗散，故如图所示． 热力学第二定律的实质是：自然界中进行的与热现象有关的宏观物理过程都具有方向性． 故答案为：自然界中进行的与热现象有关的宏观物理过程都具有方向性． 22．（2025·浙江高考）（多选）下列说法正确的是（　　） A．热量能自发地从低温物体传到高温物体 B．按照相对论的时间延缓效应，低速运动的微观粒子寿命比高速运动时更长 C．变压器原线圈中电流产生的变化磁场，在副线圈中激发感生电场，从而产生电动势 D．热敏电阻和电阻应变片两种传感器，都是通过测量电阻，确定与之相关的非电学量 【答案】CD 【解答】解：A．根据热力学第二定律，热量能自发地从高温物体传到低温物体而不引起其他变化，热量却不能自发地从低温物体传到高温物体，故A错误； B．按照相对论的时间延缓效应，高速运动的微观粒子寿命比低速运动时更长，故B错误； C．变压器原线圈中电流产生的变化磁场，这个变化的磁场沿着变压器的铁芯穿过变压器的副线圈，在副线圈中激发感生电场，从而产生电动势，故C正确； D．热敏电阻可以把温度转化为电阻这个电学量，电阻应变片可以把压力转化为电阻这个电学量，因此热敏电阻和电阻应变片两种传感器，都是通过测量电阻，确定与之相关的非电学量，故D正确。 23．（2023·浙江高考）（多选）下列说法正确的是（　　） A．热量能自发地从低温物体传到高温物体 B．液体的表面张力方向总是跟液面相切 C．在不同的惯性参考系中，物理规律的形式是不同的 D．当波源与观察者相互接近时，观察者观测到波的频率大于波源振动的频率 【答案】D 【解答】解：A、根据热力学第二定律得，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，故A错误； B、液体的表面张力方向总是跟液面相切，故B正确； C、在不同的惯性参考系中，物理规律的形式是相同的，故C错误； D、根据多普勒效应的原理可知，当波源与观察者相互接近时，观察者接收到波的频率增大；反之，观察者接收到波的频率减小。 24．（2022·广东高考）利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程 　 　 （选填“是”或“不是”）自发过程。该过程空调消耗了电能，空调排放到室外环境的热量 　 　 （选填“大于”“等于”或“小于”）从室内吸收的热量。 【答案】不是；大于 【解答】解：利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，是以消耗电能为代价的，因此这个过程不是自发过程；因为空调消耗电能会产生一定的热量，根据能量守恒定律可知，空调排放到室外环境的热量大于从室内吸收的热量。 25．（2022·新课标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】BC 【解答】解：A、汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热的过程不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律； B、冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低需要对外放出热量或对外做功，而保温杯隔断了热传递过程，水也没有对外做功，所以该过程违背热力学第一定律； 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，该过程不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律； 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，但要消耗电能，引起了其它变化，该过程不违背热力学第一定律、也不违背热力学第二定律。 / 学科网（北京）股份有限公司 $