10.4 热力学第二定律 课堂限时训练（Word版含解析）

热力学第二定律
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
2.(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
3.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.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
4.(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
E.功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程
5.(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.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
6.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
7.热力学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
8.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
能力提升
1.关于热现象和热学规律,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2.0×105 J,同时气体向外界放出热量1.5×105 J,则气体的内能增加了0.5×105 J
2.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
3.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
4.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
5.(2020全国卷Ⅱ)下列关于能量转换过程的叙述,违背热力学第一定律的有　　　　,不违背热力学第一定律,但违背热力学第二定律的有　　　　。(填正确答案标号)
A.汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热
B.冷水倒入保温杯后,冷水和杯子的温度都变得更低
C.某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功,而不产生其他影响
D.冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内
6.有人估算使地球上的海水降低0.1 ℃,就能放出5.8×1024 J的热量,这相当于1 800个功率为100万千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
参考答案：
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AD
2.(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ABC
3.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.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D
4.(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
E.功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程
解析改变内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ACE
5.(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.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BC
6.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C
7.热力学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B
8.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
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2.0×105 J,同时气体向外界放出热量1.5×105 J,则气体的内能增加了0.5×105 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D
2.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A
3.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ΔU=W+Q可知,W>0,ΔU不一定大于0,即内能不一定增加,D错。
答案A
4.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C
5.(2020全国卷Ⅱ)下列关于能量转换过程的叙述,违背热力学第一定律的有　　　　,不违背热力学第一定律,但违背热力学第二定律的有　　　　。(填正确答案标号)
A.汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热
B.冷水倒入保温杯后,冷水和杯子的温度都变得更低
C.某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功,而不产生其他影响
D.冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内
解析A、D项不违背热力学定律;B项中,冷水倒入保温杯后,若保温杯降温,则冷水必升温,若都降温,就违背了热力学第一定律;C项中,新型热机的效率也达不到100%,热量不可能全部转化为功而不产生其他影响,违背了热力学第二定律,但不违背热力学第一定律。
答案B　C
6.有人估算使地球上的海水降低0.1 ℃,就能放出5.8×1024 J的热量,这相当于1 800个功率为100万千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t2答案见解析。