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第三章 热力学定律
学 习 目 标
1.理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵从的基本规律.（重点）
2.理解第一类永动机是不可能制成的.（难点）
3.知道热传递、扩散现象、机械能与内能的转化等都具有方向性.具有方向性的过程是不可逆的.（重点）
4.理解热力学第二定律的两种表述，并能用热力学第二定律解释第二类永动机不可能制成（难点、重点）
物 理 与 STSE
物理观念 1.一切与热现象有关的自然现象都具有方向性.
2.热力学第二定律的两种方式是等价的
B
90
8
B
90
8
高A…并鸡,:支
箱体
干燥过滤器
蒸发器
冷凝器
压缩机
00
自(热机
W相当
热机
W
地
图甲
图乙
箱体
燥过滤器
蒸发器
D/冷凝器
压缩机
义
用
定
第一类永动机
本
热传
热现象的
方向性
方向性
方向性
第二定
热力学第第二类永
定律的动机
两种表述能INCLUDEPICTURE"分级训练.tif" INCLUDEPICTURE "F:\\粤教物理选择性必修3\\分级训练.tif" \* MERGEFORMATINET
A级 合格达标
1.（多选）下列对能量守恒定律的认识正确的是（ ）
A.某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加
B.某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加
C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是可能制成的
D.石子从空中落下，最后静止在地面上，说明能量消失了
解析：根据能量守恒定律可知，能量不会凭空消失，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，故某种形式的能量减少，必然有其他形式的能量增加，某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加，A、B正确；第一类永动机违反了能量守恒定律，是不可能制成的，C错误；石子从空中落下，最后静止在地面上，石子的机械能转化为了内能，能量并没有消失，故D错误.
答案：AB
2.（多选）一物体获得一定初速度后，沿着一粗糙斜面上滑，在上滑过程中，物体和斜面组成的系统的下列说法中正确的是 （ ）
A.机械能守恒 B.总能量守恒
C.机械能和内能增加 D.机械能减少，内能增加
解析：物体沿斜面上滑的过程中，有摩擦力对物体做负功，所以物体的机械能减少.由能量转化和守恒定律知，内能应增加，能的总量不变，B、D正确.
答案：BD
3.（多选）下列说法不正确的是（ ）
A.热量不可能由低温物体传递到高温物体
B.外界对物体做功，物体的内能一定增加
C.第一类永动机违反了热力学第二定律
D.第二类永动机不能制成，说明自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性
解析：热量在一定的条件下可以由低温物体传递到高温物体，比如电冰箱，故A错误；由公式ΔU＝W＋Q知做功和热传递都能改变物体内能，外界对物体做功若物体同时放出热量，物体的内能不一定增加，故B错误；第一类永动机不消耗能量而对外做功，违反了能量守恒定律，故C错误；第二类永动机违背了热力学第二定律，说明自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性，故D正确.
答案：ABC
4.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地进行
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ΔU＝W＋Q可知，W>0，ΔU不一定大于0，即内能不一定增加，D错误.
答案：A
5.下列说法正确的是（ ）
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.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
C.功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功
D.凡是不违反能量守恒定律的过程都一定能实现
解析：热量能够自发从高温物体传到低温物体，也能在一定的条件下从低温物体传到高温物体，如电冰箱制冷过程，A错误；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，这是热力学第二定律的内容，B正确；功可以全部转化为热，热也可以全部转化为功，但会引起其他变化，C错误；不违背能量守恒定律的过程不一定遵循热力学第二定律，不一定都能实现，D错误.
答案：B
B级 等级提升
6.如图所示，用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在一杯热水中，接触点2插在一杯冷水中，此时灵敏电流计的指针会发生偏转，这就是温差发电现象，根据这一现象，下列说法中正确的是（ ）
A.这一过程违反了热力学第二定律
B.这一过程违反了热力学第一定律
C.热水和冷水的温度将发生变化
D.这一过程违反了能量守恒定律
解析：热力学第二定律由实际热现象总结而来，任何宏观的实际热现象都符合热力学第二定律，故A错误；吸、放热和做功均会改变内能，该过程没有违反热力学第一定律，故B错误；在实验过程中，热水内能减少，一部分转移到低温物体，一部分转化为电能，则热水一定会降温，冷水一定会升温，故C正确；在实验过程中，热水的内能部分转化成电能，部分传递给冷水，符合能量守恒定律，故D错误.
答案：C
7.（多选）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.其原因的下列说法不正确的是 （ ）
A.这违背了能量守恒定律
B.在任何条件下内能都不可能转化为机械能，只有机械能才会转化为内能
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.机械能可全部转化为内能，而内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化
解析：上述过程违背了热力学第二定律，不是违背了能量守恒定律，故A错误，根据热力学第二定律可知，机械能可以全部转化为内能，内能不可能全部转化为机械能而不引起其他变化，说明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，在一定条件下，内能也可以全部转化为内能，故B错误，C、D正确.
答案：AB
8.下列有关热力学第二定律的说法正确的是 （ ）
A.气体自发的扩散运动总是向着更为无序的方向进行，是可逆过程
B.第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的
C.空调能制冷，说明热量可以自发地由低温物体传到高温物体
D.一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵减小
解析：气体的自发扩散是不可逆的，故A错误；第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，是不能制造出来的，故B正确；热力学第二定律的内容可以表述为热量不能自发地由低温物体传到高温物体而不产生其他影响，即在产生其他影响的前提下，热量也可以从低温物体传到高温物体，故C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，故D错误.
答案：B
9.下列关于热力学第二定律微观意义的说法正确的是 （ ）
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会减小
解析：从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律，A正确；根据熵增加原理，一切自然过程总是向着分子热运动无序性增大的方向进行，B、C错误；根据热力学第二定律可知，在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵一定不会减小，D错误.
答案：A
10.（多选）关于热力学第二定律，下列说法正确的是（ ）
A.不可能使热量从低温物体传向高温物体
B.自然条件下，气体向真空膨胀的过程是不可逆过程
C.第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能
D.一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
解析：不可能使热量从低温物体传向高温物体而不引起其他的变化，选项A错误；根据热力学第二定律可知，自然条件下气体向真空膨胀的过程是不可逆过程，选项B正确；内能不可能全部转化为机械能而不引起其他变化，即能量之间的转化具有方向性才是第二类永动机不可能制成的原因，选项C错误；一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，选项D正确.
答案：BD
11.关于熵的说法错误的是 （ ）
A.熵是系统内分子运动无序性的量度
B.在自然过程中熵是增加的
C.热力学第二定律也叫熵减小原理
D.熵值越大代表越无序
解析：如果过程是可逆的，则熵不变；如果不可逆，则熵是增加的，而且一切自然过程都是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行.故C错误.
答案：C
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