2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册 3.4熵——系统无序程度的度量 跟踪训练（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册
3.4熵——系统无序程度的度量 跟踪训练（解析版）
1．某城市人口密度大，汽车等交通工具向大气中排放大量碳氢化合物、氮的氧化物等有害物质，最有可能发生的是（　　）
A．酸雨 B．臭氧层空洞
C．光化学烟雾 D．温室效应
2．对热现象的认识和应用，下列说法正确的是（　　）
A．热量不能从低温物体传到高温物体
B．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向同性的特点
C．改变物体内能的方法有做功和热传递
D．一切能源都取之不尽，用之不竭
3．抽水蓄能电站是利用用电低谷期的多余清洁能源进行抽水，在用电高峰期的时候代替部分火力发电。浙江是抽水蓄能电站已建和在建较多的省份，其中丽水缙云的抽水蓄能电站预计2026年全部投产发电，该电站设计年抽水电量24亿千瓦时，设计年发电量为18亿千瓦时，大大减少了二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等排放，具有显著的环境效益和经济效益，被称为“超级绿色蓄电池”。根据发改委提供的数据为火电厂平均每千瓦时供电耗煤约为320g标准煤，而每吨标准煤产生的二氧化碳为2620kg，则该蓄电站建成后每年可减少二氧化碳的排放量约为（　　）
A．15万吨 B．150万吨 C．20万吨 D．200万吨
4．电能被广泛应用在动力、照明、化学、纺织、通信、广播等各个领域，是科学技术发展、人民经济飞跃的主要动力。如图所示为火电站电能产生与使用过程中各阶段的能量转化效率，已知标准煤完全燃烧时产生的热量约为。则（　　）
A．发电站的发电效率约为40%
B．提高输送电压可以提高发电站的发电效率
C．标准煤完全燃烧能输送到用户端的电能约为
D．用户端消耗的电能，发电站需要烧的标准煤
5．下列说法正确的是（? ）
A．一个长方体铜板三个对面间电阻不同，说明铜具有导电性能各向异性
B．半导体元件的制作可通过高温扩散的方法在单晶硅中掺入其它元素
C．当液晶处于电场中时，光学性质不会发生变化
D．生物质能是新能源，沼气作为燃料不会加剧温室效应
6．下列说法中正确的是（　　）
A．相互间达到热平衡的两物体的内能一定相等
B．民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，方法是将点燃的纸片放入火罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上。其原因是火罐内的气体体积不变时，温度降低，压强减小
C．空调既能制热又能制冷，说明在不自发的条件下，热传递可以逆向
D．自发的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
E.随着科学技术的发展，人类终会制造出效率为100%的热机
7．对于孤立体系中发生的实际过程，下列说法中正确的是（　　）
A．系统的总熵只能增大，不可能减小
B．系统的总熵可能增大，可能不变，还可能减小
C．系统逐渐从比较有序的状态向更无序的状态发展
D．系统逐渐从比较无序的状态向更有序的状态发展
8．下列说法正确的是______。
A．热量可以从低温物体传到高温物体
B．第二类永动机违反能量守恒定律，所以是制造不出来的
C．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵是不会减少的
D．一定质量的理想气体放热的同时对外做功，其内能一定减小
E.减小一定质量的理想气体的体积时其内能一定增大
9．关于热力学定律，下列说法中错误的是 。
A．对物体持续降温冷却后可以把它的温度降为绝对零度
B．三个系统a、b、c，若a与b内能相等，b与c内能相等，则根据热平衡定律a与c接触时一定不会发生热交换
C．热量可以从低温物体传递到高温物体
D．自然界的能量是守恒的，所以我们可以不必节约能源
E.一定量的理想气体经过绝热压缩其内能一定增大
10．某瓶0℃的冰溶化为0℃的水的过程中，分子的总动能______（填“增大”，“减少”或“不变”），分子的总势能______（填“增大”，“减少”或“不变”）。再往这瓶水中滴入红墨水，一段时间后，整杯水都变成了红色，这个过程是沿着分子热运动的无序性______（填“增大”，“减少”或“不变”）的方向进行的。
11．如图所示是两幅宣传节约能源的图片，请问：既然能量是守恒的，我们为什么还要节约能源？
12．试想，如果分子的运动可自发地从无序变为有序，会有什么现象发生？这些现象会自然发生吗？为什么？请与同学讨论交流。
13．为什么说热传导是无序程度增大的过程？在热传导过程中能量是否发生了退降？为什么？
14．一只完好的杯子从高处落到地上摔碎了（图），这是一个可逆过程还是不可逆过程？在这个过程中熵是增加还是减少？为什么？请说说生活中的其他例子。
15．整洁有序的书本，如果不注意整理，就会变得杂乱无序（图）。如何才能使它回到有序状态？
16．寒冷的冬季，室外的水很容易结冰。液态水分子的无序度比冰高。那么，结冰的过程违反熵增加原理吗？为什么？
17．图是架在屋顶的太阳能热水器。已知单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量为。一台热水器的聚热面积为，若每天相当于太阳直射热水器，太阳能的可转化为水的内能，那么这个热水器一天内最多能利用的太阳能为多少？
18．据《中国环境报》报道：从一份简单科技攻关课题研究结果显示，1999年我国酸雨区已占国土面积的40%以上，研究结果还表明，我国农业每年因遭受酸雨而造成的经济损失高达15亿多元。为了有效控制酸雨，目前国务院已批准《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案》等法规。在英国进行的一项研究结果表明：高烟囱可有效地降低地面SO2浓度。在20世纪的60~70年代的10年间，由发电厂排放的SO2增加了35%，但由于建造高烟囱的结果，地面浓度降低了30%之多。
（1）请你从全球环境保护的角度，分析这种做法是否可取？说明其理由并举出几种控制酸雨的有效途径。
（2）用传统的煤、石油作燃料，其主要缺点是什么？与传统的煤、石油作燃料相比，哪种物质可以作为新能源？主要优点是什么，缺点又是什么？
参考答案
1．C
【详解】
氮的氧化物和碳氢化合物在大气中受到阳光中强烈的紫外线的照射后，产生二次污染物质——光化学烟雾。
故选C。
2．C
【详解】
A．根据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，但是在外界条件的干预下热量能地从低温物体传到高温物体，例如电冰箱，A错误；
B．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，B错误；
C．改变物体内能的方法有做功和热传递，C正确；
D．能源可分为可再生能源与不可再生能源，如化石能源是不可再生能源，虽然地球上化石能源非常丰富，但总有枯竭的时候，水能、风能等属于可再生能源，源非常丰富，D错误。
故选C。
3．B
【详解】
年发电量为18亿千瓦时需耗煤
则每年可减少二氧化碳的排放量为
故选B。
4．C
【详解】
A．发电站的发电效率约为，A错误；
B．提高输送电压并不能提高发电站的发电效率，B错误；
C．标准煤完全燃烧能输送到用户端的电能约为
C正确；
D．由于
用户端消耗的电能，发电站需要烧约的标准煤，D错误。
故选C。
5．B
【分析】
由电阻定律即可说明一个长方体铜板三个对面间电阻不同；在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其它元素来制作元件；液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性；沼气作为生物质能是新能源，在燃料时同样放出二氧化碳．
【详解】
根据电阻定律可知，一个长方体铜板三个对面间电阻不同，是由于铜的电阻率不变，长方体的各边的长度以及相应的横截面积不同的原因，A错误；半导体的导电性能介于导体与绝缘体之间，在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其它元素来制作元件，B正确；液晶像液体一样可以流动，又具有某些晶体结构特征的一类物质．所以液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，当液晶处于电场中时，光学性质会发生变化，C错误；沼气作为生物质能是新能源，在燃料时同样放出二氧化碳，会加剧温室效应，D错误．
6．BCD
【详解】
A．相互间达到热平衡的两物体的温度相同，内能不一定相等，故A错误；
B．火罐内气体压强小于大气压强，所以火罐能“吸”在皮肤上，故B正确；
C．根据热力学第二定律可知，热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体，在有外界做功的条件热传递可以逆向，故C正确；
D．根据热力学第二定律可知，自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，故D正确；
E．根据热力学第二定律可知，人类不可能制造出效率为100%的热机，故E错误；
故选BCD。
7．AC
【详解】
AB．在孤立体系中发生的实际过程，其系统的总熵是增加的，它不可能减小，故A正确，B错误；
CD．根据熵增加原理，系统总是自发的从比较有序的状态向更无序的状态发展，故C正确，D错误。
故选AC。
8．ACD
【详解】
A．根据热力学第二定律可知热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，但若有外界的帮助，热量可以从低温物体传递到高温物体，例如工作中的电冰箱，故A正确；
B．第二类永动机不违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律，故B错误；
C．根据熵增加原理，在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少，故C正确；
D．一定质量的理想气体放热时，对外做功时，根据热力学第一定律可知，即内能一定减小，故D正确；
E．一定质量的理想气体的体积减小，即外界对气体做功，则，但如果向外放出的热量在数量上大于，则气体内能会减小，故E错误。
故选ACD。
9．ABD
【详解】
A．绝对零度是不可能达到的，故A错误；
B．热平衡状态即为两物体的温度相同，但两物体内能相同时，温度不一定相同，故B错误；
C．热量可以从低温物体传递到高温物体，例如电冰箱，但需要消耗电能，故C正确；
D．自然界中有的能量便于利用，有的不便于利用，因此要节约能源，故D错误；
E．一定质量的理想气体经过绝热压缩，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体的内能增大，故E正确。
本题选错误的，故选ABD。
10．不变 增大 增大
【详解】
[1]温度是分子平均动能的标志，所以0℃的冰和0℃的水分子的总动能相等，即不变；
[2]将0℃的冰溶为0℃的水，需要吸收热量，所以0℃的冰的内能小于0℃的水的内能，而物体内能是分子的总动能和分子的总势能之和，所以0℃的冰分子的总势能小于0℃的水分子的总势能，即将0℃的冰溶为0℃的水，分子的总势能增大；
[3]由热力学第二定律可知，分子热运动总是沿着无序性增大的方向进行。
11．能量是守恒的，但能量耗散却导致能量品质的降低，在利用它们的时候，高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的能量
【详解】
略
12．见解析
【详解】
如果分子的运动可以自发地从无序变为有序，那么内能会自发地全部转化为机械能，低温物体会自发地将热量传递到高温物体等现象将会发生，这违背了热力学第二定律，这些现象将不可能自然发生。
13．见解析
【详解】
熵是物体内分子运动无序程度的量度，熵值越大，表明系统内分子运动越无序，任何自然过程一定总是沿着熵增加的方向进行的，即热传导过程总是沿着无序程度增加的方向进行的。
在一个孤立的热力学系统中，对一个不可逆的过程，比如热传导过程，根据熵增加原理可知，该系统的熵值增加，同时，有一部分能量变得不再可以做功，能量发生退降现象。
14．不可逆过程，增加，见解析
【详解】
一只完好的杯子从高处落到地上摔碎了，它不可能再自发地恢复成一只完好的杯子，故此过程是一个不可逆过程；在这个过程中，无序程度增加，熵增加了。比如一本书掉到地板上是不可逆过程，这个过程能量是守恒的，熵增加了。
15．见解析
【详解】
对杂乱无序的房间，我们可以通过人为的整理使它回到有序状态，让它自发地回到有序状态是不可能的，必须施加外界的影响。
16．不违反；见解析
【详解】
不违反熵增加原理；液体的水比冰的无序度大，但我们看孤立系统的熵，而不是看个别不孤立的物体。一盆水在寒冷的天气中并不是孤立系统，因为水和外界大气及地面有能量交换。熵增加原理指的是孤立遵守能量守恒的系统。本说法中，水与大气及地面为一个孤立系统，水结冰时放热，使周围大气以及地面内能增加，无序度增加，系统总熵值还是增加的，并没有违反熵增加原理。
17．
【详解】
这个热水器一天内最多能利用的太阳能为
18．（1）不可取；一是对煤、石油等传统能源进行处理，使其燃烧过程不产生SO2；二是对SO2回收；三是开辟“绿色能源”，主要是氢能源；（2）①煤，石油是不易再生的化工燃料，其资源是有限的；②燃烧后产生的SO2、NO2等严重污染大气，进而形成酸雨；③燃烧后产生的CO2又会造成温室效应。与传统的燃料相比，氢可以作为目前最理想的燃料，优点：①H2可以用水作为原料来制取，取之不尽，用之不竭；②H2燃烧时放热多，放出的热量约为同质量汽油的3倍；③氢燃料的最大优点是燃烧产物为水，不易污染环境，还可循环使用。
缺点：氢能源的提取、开发和利用的技术发明成为当务之急。
【详解】
（1）这种做法不可取。建设高烟囱只能降低地面SO2的浓度，不能从根本上降低大气中SO2的浓度。控制酸雨的途径主要有三个：一是对煤、石油等传统能源进行处理，使其燃烧过程不产生SO2；二是对SO2回收；三是开辟“绿色能源”，主要是氢能源。
（2）传统的燃料主要缺点是：①煤，石油是不易再生的化工燃料，其资源是有限的；②燃烧后产生的SO2、NO2等严重污染大气，进而形成酸雨；③燃烧后产生的CO2又会造成温室效应。与传统的燃料相比，氢可以作为目前最理想的燃料，优点：①H2可以用水作为原料来制取，取之不尽，用之不竭；②H2燃烧时放热多，放出的热量约为同质量汽油的3倍；③氢燃料的最大优点是燃烧产物为水，不易污染环境，还可循环使用。
缺点：氢能源的提取、开发和利用的技术发明成为当务之急。