第四节 热力学第二定律 新课标 人教版

第四节 热力学第二定律 新课标 人教版

第四节 热力学第二定律 ‎ ‎【指路问津】‎ ‎（1）什么是第一类永动机？什么是第二类永动机？‎ ‎（2）你能给出热力学第二定律的哪几种表述？这几种表述有什么关系？‎ ‎【典型例题】‎ ‎1．下列说法正确的是 A．机械能全部变成内能是不可能的，内能全部变成机械能也是不可能的 B．第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转成另一种形式 C．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 D．任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能，从单一热源吸收的热量全部变成功在一定条件下是可能的 ‎[精与解] 热力学第二定律告诉我们：第二类永动机并不违背能量守恒定律，只是机械能和内能在相互转化的过程中具有方向性，机械能可以全部转化为内能，内能却不能全部转化为机械能同时不引起其他变化．故A、B选项都不对。热量不可能从低温物体传到高温物体，在有外界做功的情况下是可能的。从单一热源吸热并全部转变成功，在有外界变化的情况下也是可能的，故C错D对。‎ ‎[解后思] 热力学第二定律的两种表述：（1）热量不能自发地由低温物体传递到高温物体。（2）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。这里的“不能”、“不可能”在一定条件下是可能的，空调、电冰箱都是通过外界做功使热量由低温物体传递到高温物体，但是这一过程消耗了额外的能量。同理，从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，必定要引起其他变化。分析热力学第二定律相关问题时要予以关注。‎ ‎[评注] 热力学第二定律揭示了一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。宣告了第二类永动机是不可能制造成功的。‎ ‎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二种表述画出的示意图：任何热机要维持运行必须与外界有两个通道(热源）交换热量；机器从一个通道(高温热源）中吸取能量，一部分用来完成人们需要它做的功，另一部分不可避免地从另外一个通道(低温热源）中散发开去。请你根据第一种表述完成示意图(b）。根据你的理解，热力学第二定律的实质是______________ ___________ 。‎ 制冷机 低温物体 高温物体 图（b）‎ 热机 低温物体 高温物体 图（a）‎ W Q1‎ Q2‎ 制冷机 低温物体 高温物体 W Q1‎ Q2‎ 图（c）‎ ‎[精与解] 观察图（b）可知，制冷机是通过外力做功把热量从低温物体传递到高温物体的，其示意图见图（c）。这说明热量不能自发地从低温物体传给高温物体，但在一定条件下，热量可以从低温物体传给高温物体。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。‎ ‎【阶梯训练】‎ ‎[梯次一]‎ ‎1．根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法中正确的是 ( )‎ A．理想气体在等温变化时，内能不改变，因而与外界不发生热交换 B．一定质量理想气体，若体积增大，则气体分子间作用力将增大，气体内能将增大 C．因为第一类永动机不遵循能的转化及守恒定律，故不能制成 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 ‎2．下列说法正确的是 （ ）‎ A．外界对物体做功，物体的内能一定增加 B．机械能可以全部转化为内能而不引起其他变化 C．自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性 D．第二类永动机不可能制成，是因为它违反了热力学第二定律 ‎3．下列说法正确的是 （ ）‎ A．物体放出热量，温度一定降低　　　　　　　B．物体内能增加，温度一定升高 C．热量能自发地从低温物体传给低温物体　　　D．热量能自发地从高温物体传给低温物体 ‎4．下列说法正确的是 ( )‎ A．在自然条件下，热传递的过程是不可逆的 B．热量不可能由高温物体传递给低温物体 C．气体的扩散过程具有方向性 D．一切形式能量转化都不具有方向性 ‎5．下列说法中可行的是 ( )‎ ‎① 将地球上所有海水的温度降低0.1℃，以放出大量内能供人类使用 ‎② 制造一种机器，把物体与地面摩擦所产生的热量全部收集起来再全部加以使用 ‎③ 建造一只可以从海洋中提取热量的船，把热量转化为机械能，驱动螺旋桨旋转 ‎④ 制造一种效率为100％的热机 A.．①可行 B．①④可行 C．②④可行 D．①②③④都不可行 ‎6．第二类永动机不可以制成，是因为（ ）‎ A．违背了能量的守恒定律 B．热量总是从高温物体传递到低温物体 C．机械能不能全部转变为内能 D．内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化 ‎7．关于第二类永动机，下列说法中正确的是 ( )‎ 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，只违反热力学第二定律 D．它只违反热力学第一定律，不违反热力学第二定律 ‎8．关于热机说法正确的是 ( )‎ A．热机是内能转化为机械能的装置 B．热机是机械能转化为内能的装置 C．只要对内燃机不断进行改进，它可以把气体的内能全部转化为机械能 D．即使没有漏气，也没有摩擦的能量损失，内燃机也不可能把内能全部转化为机械能 ‎9．下列说法中可行的是 ( )‎ A．将地球上所有海水的温度降低‎0.1℃‎，以放出大量内能供人类使用 B．制造一种机器，把物体与地面摩擦所产生的热量全部收集起来再全部加以使用 C．只要对内燃机不断进行改进，它可以把气体的内能全部转化为机械能 D．即使没有漏气，也没有摩擦的能量损失，内燃机也不可能把内能全部转化为机械能 ‎10．根据热力学第二定律，可知下列说法中正确的是（ ）‎ A．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化 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，而不引起其它的变化的热机是可实现的 C．致冷系统能将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气中而不引起其它变化 D．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 ‎11．下列说法正确的是（ ）‎ A．热力学第二定律只在一定前提条件下才能成立 B．热力学第二定律揭示了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 C．能量耗散是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 D．热力学第二定律揭示了有大量分子参与宏观过程的方向性 ‎12．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为动能，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成机械能，只有机械能才能转化成内能 C．机械能和内能转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的 D．凡是不违背能量守恒定律的过程都一定能实现 ‎[梯次二]‎ ‎13．下列关于热现象的论述中不正确的是 ( )‎ A．根据热力学第一定律，物体从外界吸热后内能不一定增加 B．给自行车车胎打气时，活塞要克服空气分子间的作用力做功 C．布朗运动的剧烈程度是随温度升高面增加的 D．根据热力学第二定律，热机的效率不可能提高到100%‎ ‎14．电冰箱能够不断地把热量从温度较低的冰箱内部传给温度较高的外界空气，这说明了 ( )‎ A．热量能自发地从低温物体传给高温物体 B．在一定条件下，热量可以从低温物体传给高温物体 C．热量的传导过程具有方向性 D．热量的传导过程不具有方向性 ‎15．下列关于热现象的说法，正确的是（ ）‎ A．外界对物体做功，物体的内能一定增加 B．第二类永动机与第一类永动机一样违背了能量守恒定律 C．任何条件下，热量都不会由低温物体传递到高温物体 D．任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能 ‎16．根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法中正确的是（ 　）‎ A．我们可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其它变化 B．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的 C．分子间的作用力总是随分子间的距离增大而减小 D．温度升高时，物体中每个分子的运动速率都将增大 第17题 ‎17． 图中气缸内盛有定量的理想气体，气缸壁是导热的，活塞与气缸壁接触处是光槽的，但不漏气。在气缸外部气体压强保持不变的前提下，缓慢地升高气缸外部气体的温度。已知理想气体的内能只与温度有关则下列说法中正确的是（ ）‎ A．缸内气体从单一热源吸热，全部用来对外做功 B．缸内气体从单一热源吸热，但并未全部用来对外做功 C．缸内气体从单一热源吸热，全部用来增加内能 D．缸内气体从单一热源吸热，但并未全部用来增加内能 康铜丝 铜丝 第18题 ‎18．用两种不同的金属丝组成一个回路，触点1插在热水中，触点2插在冷水中，如图所示，电流表指针会发生偏转，这就是温差发电现象。下列有关温差发电现象的说法中，正确的是（ ）‎ A．该实验符合能量转化守恒定律，但违背了热力学第二定律 B．该实验中有部分内能转化为电路的电能 C．该实验中热水的温度降低，冷水的温度不变 D．该实验中热水的温度降低，冷水的温度升高 第19题 ‎19．如图所示文艺复兴时期意大利的达·芬奇造了一个永动机装置。他设计时认为，右边的重球比左边的重球离轮心更远些，在两边不均衡的作用下会使轮子沿箭头方向转动不息 ( )‎ A．这是第一类永动机 B．这是第二类永动机 C．它不可能成功，因为违反能的转化及守恒定律 D．它不可能成功，因为违反热力学第二定律 ‎20．设想发明一种热机，用它把物体与地面摩擦产生的热量全部都吸过来，并再对该物体做功，将内能全部转化为动能，使因摩擦而停止运动的物体重新运动起来，而不引起其他变化，这是否违背了能量守恒定律? 那么这种热机能造出来吗? 为什么？‎ ‎[参考答案]‎ ‎1．C 2．CD 3．BCD 4．AC 5．D 6．D 7．C 8．D 9．D 10．AD ‎11．BCD 12．C 13．B 14．B 15．D 16．B 17．BD 18．BD 19．AC ‎20．不违背；不能；违背了热力学第二定律 ‎