1、1第 4 节 热力学第二定律对点训练考点 1 对热力学第二定律的理解 1.(多选)随着世界经济的快速发展，能源短缺问题日显突出，近期油价不断攀升，已对各国人民的日常生活造成了各种影响，如排长队等待加油的情景已经多次在世界各地发生，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中错误的是( )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的进行D.外界对物体做功，物体的内能必然增加答案 BCD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
2、100%，B 错误。满足能量守恒的过程未必能自发进行，任何过程一定满足热力学第二定律，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 错误。2.我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化成动能，使这个物体运动起来，其原因是 ( )A.违反了能量守恒定律B.在任何条件下内能不可能转化为机械能，只有机械能转化成内能C.机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D.以上说法均不正确答案 C解析 虽然不违背能量守恒定律，但违背热力学第二定律，因而不可能发生，故 C 正确。3.(多选)下列哪些现象能够发生
3、，并且不违背热力学第二定律( )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.桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，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。24.(多选)根据热力学第二定律，可知下列说法中正确的有( )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，也可能从低温物体传到高温物体C.机械能可以全部转化为内能，但内
4、能不可能全部转化为机械能D.机械能可以全部转化为内能，内能也可能全部转化为机械能答案 BD解析 根据热传递规律可知热量不可能自发地从低温物体传到高温物体。但在一定条件下，热量也可以从低温物体传到高温物体，例如电冰箱等就是这样的装置。因此选项 B正确，A 错误；机械能可以全部转化为内能，在一定条件下，内能也可以全部转化为机械能。例如气体的等温膨胀，就是将吸收来的热量全部用来对外做功，但是它引起了一定的变化，那就是气体膨胀了，要使气体回到原来状态，就必须对气体做功。因此选项 D 正确，C 错误。5.(多选)用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示，充气袋四周被挤压时，假设袋内气体与外界无热
5、交换，则袋内气体( )A.体积减小，内能增大 B体积减小，压强减小C.对外界做负功，内能增大 D对外界做正功，压强减小答案 AC解析 袋内气体与外界无热交换即 Q0，袋四周被挤压时，体积 V 减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律 U W Q，气体内能增大，则温度升高，由 C 知压强增pVT大，选项 A、C 正确，B、D 错误。考点 2 热力学第二定律的应用6.(多选)下列说法中正确的是( )A.第一类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律B.第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律C.热力学第一定律和热力学第二定律是相互独立的D.热力学第二定律的两种表述是等效的答案 ACD3
6、解析 本题的关键是要了解第一、第二类永动机是在什么情况下设想的，及对热力学两大定律的理解。第一类永动机是想“创生”能量，违反了能量守恒定律；第二类永动机是想使热机效率 1，违反了热力学第二定律(没有违反能量守恒定律)。热力学第一定律是能量守恒定律在内能与其他形式能转换时的具体表达，热力学第二定律指出自然界中与热现象有关的宏观过程都具有方向性，它们分别从不同侧面揭示了热现象的本质，是相互独立的。热力学第二定律的两种表述是等效的，故选项 A、C、D 正确。7.(多选)下列说法中正确的是( )A.满足能量守恒定律的客观过程并不是都可以自发地进行的B.一切宏观热力学过程都具有方向性C.制冷系统将冰箱内
7、温度较低的食品的热量传给外界较高温度的空气，这违反了“热量只能从温度较高的物体传到温度较低的物体”的规律D.电冰箱从箱内温度较低的食品吸收的热量等于冰箱向外界空气释放的热量答案 AB解析 由热力学第二定律知，A、B 正确；热量只能自发地从高温物体传向低温物体，但在满足了一定条件后，热量也能够从低温物体传向高温物体非自发性的传导，C 错误；在电冰箱制冷过程中，由于做功效率无法达到 100%，所以电冰箱从箱内低温食品吸收的热量小于冰箱向外界释放的热量，D 错误。8图中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是光滑的，但不漏气。现将活塞杆与外界连接使缓慢地向
8、右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功。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.A、B、C 三种说法都不对答案 C4解析 “汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温”说明气体内能不变，因此吸收的热量全部用来做功，但这并不违背热力学第二定律，因为有杆对外做功。C 正确。9.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
9、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.其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律答案 B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表现，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，两者表述的角度不同，本质不同，相互补充，并不矛盾，故 A、C、D 错误，B 正确。综合训练10.(多选)如图为电冰箱的工作原理示意图。
10、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答案 BC解析 电冰箱能够从低温物体吸收热量，是因为电流做了功，消耗了电能，它不违反热力学第一定律。11.17 世纪 70 年代，英国赛斯特城的主教约翰维尔金斯设计了一种磁力“永动机” ，其结构如图所示，在斜面顶端放一块强磁铁 M，斜面上、下端各有一个小孔 P
11、、 Q，斜面下5有一个连接两小孔的弯曲轨道。维尔金斯认为：如果在斜坡底放一个铁球，那么在磁铁的引力作用下，铁球会沿斜面向上运动，当球运动到 P 孔时，它会漏下，再沿着弯曲轨道返回到 Q，由于这时球具有速度可以对外做功。然后又被磁铁吸引回到上端，到 P 处又漏下。对于这个设计，下列判断中正确的是( )A.满足能量守恒定律，所以可行B.不满足热力学第二定律，所以不可行C.不满足机械能守恒定律，所以不可行D.不满足能量守恒定律，所以不可行答案 D解析 该设计违背了能量守恒定律，故不可行。12.下列过程中，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，其内气体自发溢出后又自发溢进去，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答案 C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递给高温物体，而不引起其他的变化，但通过一些物理手段是可以实现的，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影响，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。
