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1、14 热力学第二定律课后篇巩固提升基础巩固1.(多选)根据热力学第二定律,下列说法中正确的是 ( )A.不可能从单一热源吸热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而不引起其他变化D.在火力发电中,燃气的内能不可能全部变成电能解析 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,A 对;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有外界的帮助,故 B 错;冰箱向外传递热量时消耗了电能,故 C 错;火力

2、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 D 对。答案 AD2.(多选)关于空调机,下列说法正确的是( )A.制冷空调机工作时,热量从低温物体传到高温物体B.制暖空调机工作时,热量从高温物体传到低温物体C.冷暖空调机工作时,热量既可以从低温物体传到高温物体,也可以从高温物体传到低温物体D.冷暖空调机工作时,热量只能从低温物体传到高温物体解析 空调机工作时,热量可以从低温物体传到高温物体,因为这里有外界做功。答案 ABC3.第二类永动机不可能制成的原因是( )A.违背了能量守恒定律B.热量总是从高温物体传递到低温物体C

3、.机械能不能全部转化为内能D.内能不能全部转化为机械能而不引起其他变化解析 第二类永动机的设想并不违背能量守恒定律,但是却违背了热力学第二定律,故选项 A 错误;在引起其他变化的情况下,热量也可由低温物体非自发地传递到高温物体,选项 B 错误;机械能可以全部转化为内能,如物体克服摩擦力做功的过程,选项 C 错误。答案 D4.(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2E.功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程解析 改变内

4、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;根据热力学第二定律可知,选项 E 正确。答案 ACE5.(多选)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

5、.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.电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律D.电冰箱的工作原理违反热力学第一定律解析 热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律,是能量守恒定律的具体表现,适用于所有的热学过程,故 C 项正确,D 项错误;由热力学第二定律可知,热量不能自发地从低温物体传到高温物体,除非有外界的影响或帮助,电冰箱把热量从低温的内部传到高温的外部,需要压缩机的帮助并消耗电能,故 B 项正确,A 项错误。答案 BC6.下列关于热现象的描述正确的是( )A.根据热力学定律,热机的效率可能达到 100%B.做

6、功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的C.温度是描述热运动的物理量,一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同D.根据热力学第二定律可知,热量能够从高温物体传到低温物体,但不可能从低温物体传到高温物体解析 根据热力学定律,热机的效率不可能达到 100%,故 A 错误;做功是通过能量转化的方式改变系统内能,热传递是通过能量转移的方式改变系统内能,实质不同,故 B 错误;达到热平衡的两系统温度相同,故 C 正确;由热力学第二定律知,热量能够自发地从高温物体传到低温物体,热量不可以自发地从低温物体传到高温物体,但在外界的影响下热量能从低温物体传到高温物体,故 D 错误。答案 C7.热力学

7、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:不可能从单一热源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3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着压缩机的做功,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,选项 A、C、D 错误。答案 B8.下列说法正确的是( )A.第二类永动机不可能制造成功的原因是

8、因为能量不能凭空产生,也不会凭空消失,只能从一个物体转移到另一物体,或从一种形式转化为另一种形式B.所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性C.因为能量守恒,所以能源危机是不可能的D.摩擦力做功的过程,必定有机械能转化为内能4解析 第二类永动机是指只需从单一热源吸收热能便能永远对外做功的动力机械,虽然不违反能量守恒,但是违反了机械能和内能转化的方向性,故 A 错误;所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性,故B 正确;能量虽然是守恒的,总量不变,但是可以利用的能源是有限的,故一定要注意节约能源,防止能源危机,故 C 错误;静摩擦力做功,没有机械能转化为内能,故 D 错误。答案 B能力提升1.关于热

9、现象和热学规律,下列说法正确的是( )A.随着低温技术的发展,我们可以使温度逐渐降低,并达到绝对零度,最终实现热机效率 100%B.热量是不可能从低温物体传递给高温物体的C.第二类永动机遵从能量守恒故能做成D.用活塞压缩汽缸里的气体,对气体做功 2.0105 J,同时气体向外界放出热量 1.5105 J,则气体的内能增加了 0.5105 J解析 由热力学第二定律知,B、C 错误;绝对零度不可能达到,A 错误;由热力学第一定律知 D 正确。答案 D2.根据你学过的热学中的有关知识,判断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B.凡与热现象有关的宏观

10、过程都具有方向性,在热传递中,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C.尽管科技不断进步,热机的效率仍不能达到 100%,制冷机却可以使温度降到 -293 D.第一类永动机违背能量守恒定律,第二类永动机不违背能量守恒定律,随着科技的进步和发展,第二类永动机可以制造出来解析 机械能可以全部转化为内能,而内能在引起其他变化时也可以全部转化为机械能,A 正确;凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性,在热传递中,热量可以自发地从高温物体传递给低温物体,也能从低温物体传递给高温物体,但必须借助外界的帮助,B 错误;尽管科技不断进步,热机的效率仍不能达到 100%,制冷机也不能使温

11、度降到 -293 ,只能无限接近 -273.15 ,C 错误;第一类永动机违背能量守恒定律,第二类永动机不违背能量守恒定律,而是违背了热力学第二定律,第二类永动机不可能制造出来,D 错误。答案 A3.随着世界经济的快速发展,能源短缺问题日显突出,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.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,就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能C.满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行D.外界对物体做功,物体的内能必然增加解析 由热力学第二定律的开尔文表述可知 A 正确。热机效率总低于

12、100%,B 错误。满足能量守恒的过程未必能自发进行,任何过程一定都满足热力学第二定律,则 C 错误。由热力学第一定律 U=W+Q可知, W0, U 不一定大于 0,即内能不一定增加,D 错。答案 A54.下列过程可能发生的是( )A.某工作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,使低温物体的温度更低,高温物体的温度更高D.两瓶不同液体自发混合,然后又自发地各自分开解析 根据热力学第二定律,热量不可能从低温物体自发地传给高温物体,而不产生其他影响,但通过一些物体过程是可以实

13、现的,故选项 C 正确;内能自发地全部转化为机械能而不产生其他影响是不可能的,故选项 A 错误;气体膨胀具有方向性,故选项 B 错误;扩散现象也有方向性,选项 D 错误。答案 C5.汽车关闭发动机后,沿斜面匀速下滑的过程中( )A.汽车的机械能守恒B.汽车的动能和势能相互转化C.汽车的机械能转化成内能,汽车的总能量减少D.汽车的机械能逐渐转化为内能,汽车的总能量守恒解析 汽车能匀速下滑,一定受阻力作用,克服阻力做功,机械能转化为内能,一部分内能散发出去,汽车的总能量减少。答案 C6.有人估算使地球上的海水降低 0.1 ,就能放出 5.81024 J 的热量,这相当于 1 800 个功率为100

14、 万千瓦的核电站一年的发电量。假定整个海洋都具有同一温度,你能设计一种只靠吸收海水的热量推动轮船航行,而不需要燃料的机器吗?解析 这种靠吸收海水热量推动轮船航行的热机基本结构如图所示。设大气温度为 t2,海水温度为 t1,在不同的温差下,热机的工作情况不同。当 t2 t1时,热机无法从海水中吸取热量对外做功,否则将需要一个用于放热的更低温的热源。当 t2t1时,热机从海水中吸取的热量一部分变成推动轮船前进的动力功,一部分对大气放热,水面附近大气的温度升高,同时由于轮船(螺旋桨)克服水的阻力做的功也转化为内能,很快使热机的温度也升高,而此过程中海水温度下降,故很快达到热平衡,导致温差消失,热机不能再继续工作。答案 见解析。6