第四节热力学第二定律课时训练17热力学第二定律基础夯实1.热力学第二定律使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程()A.都具有方向性B.只有部分具有方向性C.没有方向性D.无法确定答案A解析自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性,例如,热传导、气体自由膨胀等.2.关于第二类永动机,下列说法正确的是()A.它既不违反热力学第一定律,也不违反热力学第二定律B.它既违反了热力学第一定律,也违反了热力学第二定律C.它不违反热力学第一定律,却违反了热力学第二定律D.它只违反热力学第一定律,不违反热力学第二定律答案C解析第二类永动机仍然遵循能量守恒定律,所以不违反热力学第一定律,但能量的转化和转移具有一定的方向性,它违反了热力学第二定律.故C正确.3.(多选)下图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,制冷剂被汽化,汽化时吸收箱体内的热量,汽化的制冷剂经过冷凝器,制冷剂被液化,放出热量到箱体外.下列说法正确的是()A.热量可以自发地从电冰箱内传递到电冰箱外B.电冰箱的工作原理违反热力学第二定律C.电冰箱的工作原理不违反能量守恒定律D.电冰箱的制冷系统能够不断地把电冰箱内的热量传到外界,是因为其消耗了电能答案CD解析由热力学第二定律知,热量不能自发地从低温物体传到高温物体,除非施加外部的影响和帮助.电冰箱把热量从低温的内部传到高温外部,需要压缩机的帮助并消耗电能,故选项A、B错误;而在这一过程中,是消耗了电能,而使压缩机做功,故不违反能量守恒定律,故选项C、D正确.4.(多选)用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,正确的说法是()A.这一实验过程不违反热力学第二定律B.在实验过程中,热水一定降温,冷水一定升温C.在实验过程中,热水内能全部转化成电能,电能则部分转化成冷水的内能D.在实验过程中,热水的内能只有部分转化成电能,电能则全部转化成冷水的内能答案AB解析温差发电现象中产生了电能是因为热水中的内能减少,一部分转化为电能,一部分传递给冷水,转化效率低于100%,不违反热力学第二定律.热水温度降低,冷水温度升高,故选项A、B正确,选项C、D错误.能力提升5.(多选)对“覆水难收”的叙述正确的是()A.盛在盆中的水是一种宏观态,因盆子的因素,对应的微观态数目较少,较为有序B.盛在盆中的水是一种宏观态,因盆子的因素,对应的微观态数目较多,较为无序C.泼出的水是一种宏观态,因不受器具的限制,对应的微观态数目较多,较为无序D.泼出的水是一种宏观态,因不受器具的限制,对应的微观态数目较少,较为有序答案AC解析一切自然的过程总是从有序转化为无序,因此盆中的水是有序的,泼出的水是无序的.6.(多选)下列现象中,能够发生并且不违背热力学第二定律的是()A.一杯热茶在打开杯盖后,茶会自动变得更热B.蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能C.桶中浑浊的泥水在静置一段时间后,泥沙下沉,上面的水变清澈,泥、水自动分离D.电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体答案CD解析A、B都违背了热力学第二定律,都不能发生.C中系统的势能减少了,D中消耗了电能,所以不违背热力学第二定律,均能发生.7.(多选)下列关于热力学第二定律微观意义的说法中,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.有的自然过程沿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.在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小答案AD解析从热力学第二定律的微观本质看,一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动无序程度增大的方向进行,选项B、C错误.热力学第二定律是一个统计规律,选项A正确.任何自然过程总是朝着无序程度增大的方向进行,也就是熵增加的方向进行,故选项D正确.8.(多选)下列说法中,正确的是()A.气体向真空中扩散时,气体分子变成均匀分布的可能性最大B.我们所说的有序状态,指的是对应着较多微观态那样的宏观态C.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D.熵越大,表示宏观态所对应的微观态数目越少答案AC解析气体向真空中扩散时,气体分子变成均匀分布的可能性最大,选项A正确.我们所说的有序状态,指的是对应着较少微观态的那样的宏观态,选项B错误.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,根据熵增加原理则表示宏观态所对应的微观态数目越多,即选项C正确,D错误.9.(多选)下列说法正确的是()A.热量能自发地从高温物体传给低温物体B.热量不能从低温物体传到高温物体C.热传导是有方向性的D.气体向真空中膨胀的过程是有方向性的答案ACD解析如果是自发的过程,热量只能从高温物体传到低温物体,但这并不是说热量不能从低温物体传到高温物体,只是不能自发地进行,在外界条件的帮助下,热量也能从低温物体传到高温物体,选项A、C对,B错;气体向真空中膨胀的过程是不可逆的,具有方向性,选项D对.10.(多选)关于热力学定律,下列说法正确的是()A.为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量B.对某物体做功,必定会使该物体的内能增加C.可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功D.不可能使热量从低温物体传向高温物体答案AC解析改变内能的方法有做功和热传递两种,所以为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量,选项A正确;对物体做功的同时向外界放热,则物体的内能可能不变或减小,选项B错误;根据热力学第二定律可知,在对外界有影响的前提下,可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功,选项C正确;在有外界做功的条件下,可以使热量从低温物体传递到高温物体,选项D错误.11.(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,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.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%答案BCD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的规律,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.12.在研究性学习的过程中,同学们提出了以下四个活动方案,从理论上讲可行的是()A.改进热机的生产工艺,总有一天热机的效率可达到100%B.发明一种制冷设备,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,想办法使它们自发地分离,既清洁了空气,又变废为宝D.将房屋顶盖上太阳能板,可直接用太阳能来解决照明和热水问题答案D解析热机的效率不可能达到100%,A错;绝对零度不可能达到,B错;汽车尾气中有害气体不会与空气自动分离,C错;太阳能可以发电和进行加热,D对.13.热力学第二定律常见的表述有以下两种:第一种表述:热量不能自发地从低温物体传到高温物体;第二种表述: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.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.答案如图所示一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性解析从低温物体向高温物体传递热量是通过制冷机来完成的,所以外界对物体做功;反过来从高温物体向低温物体传递热量,热机应对外界做功.14.一辆汽车的发动机输出功率为66.15 kW,每小时耗(柴)油14 kg,请计算发动机的效率.(柴油的热值为4.3107 J/kg)答案39.5%解析计算发动机的热效率可根据热机效率的定义,先求出发动机做的有用功和消耗的燃料完全燃烧放出的能量.然后再求效率.发动机每小时做的功W=Pt=66150W3600s=2.38108J,完全燃烧14kg柴油放出的能量Q总=4.3107J/kg14kg=6.02108J,做有用功的能量Q有=W=2.38108J,所以=Q有Q总=2.38108 J6.02108 J100%=39.5%.发动机的效率是39.5%.资