3.3热力学第二定律 课时练习（Word版含答案）

3.3热力学第二定律 课时练习（解析版）
一、选择题
1．下列关于能量转化或转移过程的叙述中，正确的是（　　）
A．汽车的内燃机通过燃烧汽油而对外做功，同时还向空气中散热，这违背热力学第一定律
B．冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低，这是不可能的，因为违背热力学第一定律
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，这不违背热力学第一定律、也不违背热力学第二定律
D．冰箱的制冷机工作时实现了热量从箱内低温环境散发到箱外温度较高的室内，这违背热力学第二定律
2．如图所示，两种不同的金属组成一个回路，接触头1置于热水杯中，接触头2置于冷水杯中，此时回路中电流计发生偏转，这是温差电现象假设此过程电流做功为W，接触头1从热水中吸收的热量为Q1，冷水从接触头2吸收的热量为Q2，根据热力学第二定律可得（　　）
A．Q1=W B．Q1>W C．Q13．下列说法中正确的是（　　）
A．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加
B．热量不可能从低温物体传到高温物体
C．第二类永动机没有违背能量守恒定律，所以可以制造出来
D．温度越高的物体，分子热运动的平均动能越大
4．下列说法中正确的是（　　）
A．布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动
B．气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增大
C．一定质量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能减小
D．空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作不遵循热力学第二定律
5．下列关于能量转换过程的叙述，不违背热力学第一定律，但违背热力学第二定律的有（　　）
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．下列说法正确的是
A．只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏加德罗常数
B．悬浮微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多，布朗运动越明显
C．温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，所有分子的速率都增大
D．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
7．下列说法中正确的是（　　）
A．无摩擦、无漏气等能量损失，就能使热机效率达到100%
B．热量不能从低温物体传到高温物体
C．一切物理过程都具有方向性
D．由热力学定律可推断出某个物理过程是否能自发进行
8．下列说法正确的是（　　）
A．已知铜的密度、摩尔质量和阿伏伽德罗常数，不可以估算铜分子的直径
B．热量不可能从低温物体传到高温物体
C．一定质量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能增加，吸收热量
D．在一定的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，但非晶体一定不可以转化为晶体
9．关于热力学定律，下列说法中正确的是（　　）
A．在一定条件下物体的温度可以降到绝对零度
B．第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律
C．热机的效率可以达到100%
D．在热传递中，热量不可能自发地从低温物体传给高温物体
10．下列说法不正确的是（　　）
A．晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点
B．表面张力是液体表面层分子间的相互作用
C．一定质量的理想气体，若体积不变，当分子热运动变得剧烈时，压强一定变大
D．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功
11．关于热学知识，以下说法中正确的是（ ）
A．一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减小的方向进行
B．在绝热条件下压缩理想气体，气体的内能一定增加
C．布朗运动是在显微镜中看到的液体分子的无规则运动
D．空气中水蒸气的实际压强与相同温度下饱和汽压相差越大，越不利于蒸发
12．根据热力学第二定律，下列现象能够发生的是
A．一杯热茶打开杯盖后，茶会自动变得更热
B．氮气和氧气混合后会自动分开
C．桶中混浊的泥水静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清
D．电冰箱不通电时热量也会自发从低温的箱内传到高温的箱外
13．下列说法正确的是（　　）
A．悬浮在水中的花粉颗粒越大，撞击花粉颗粒的水分子越多，布朗运动越明显
B．液晶既具有液体的流动性，又具有光学各向异性
C．晶体熔化过程中吸收热量，分子平均动能一定增大
D．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小
E.零摄氏度的水比等质量的零摄氏度的冰分子势能大
14．下列说法正确的是（　　）
A．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体
B．饱和汽压与分子密度有关，与温度无关
C．相对湿度越大，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越慢
D．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零
15．下列论述正确的是（　　）
A．气体很容易充满整个容器，这是分子间存在斥力的宏观表现
B．从单一热源吸收热量，可能使之完全变成功
C．温度高的物体分子的平均速度一定大
D．一定质量的理想气体，如果在某个过程中温度保持不变而吸收热量，则在该过程中气体的压强一定减小
E.一辆空载的卡车停于水平地面上，在缓慢装沙过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体向外界放热
二、解答题
16．如图所示的“大象闯进宠器店”两幅图片。试根据图片中提供的信息，完成下列问题：
(1)这两幅图片生动而形象地揭示了什么规律？
(2)请你再列举三个自然界和日常生活中与上述揭示的规律一样的例子。
17．在当今世界，研制各种机器都必需考虑节约能源和治理废气污染这一重要课题。在内燃机中，废气带走了很多能量，如果能将这些能量再利用起来，会使内燃机的效率提高许多。某工厂科研人员研制生产的四冲程汽车专用柴油发动机，就采用了很多新技术。其中最重要的一项叫“增压”技术，它是利用“废气涡轮增压器”使排气冲程中排出的高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转，它同时又带动同轴的进气系统中的“进气涡轮”也高速旋转，从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压，使做功冲程中柴油燃烧的更充分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的有害物质，达到提高柴油发动机效率和减少废气污染的目的。这种柴油发动机有6个气缸，气缸直径为110mm，活塞行程为135mm，当转速为2300r/min时，发动机功率为220kW，最低油耗可达240g/(kW·h)，柴油的热值为4.3×107J/kg。请回答下列问题：
（1）该柴油发动机的效率最高可达多少？
（2）在做功冲程中气缸内的平均压强是多少？
（3）如果将我国这种机型的汽车柴油发动机都安装“增压器”后，能使它们的平均效率由原来约31%提高到近35%，安装前按每年消耗3亿吨柴油估算，这项技术每年能为我国节约多少吨柴油？
（4）如果目前我国柴油的平均价格为3750元/吨，根据上面的估算结果，计算使用“增压”技术后仅节约柴油一项可使我国每年节约多少资金。由此你有哪些认识？
参考答案
1．B
【详解】
A．燃烧汽油产生的内能一方面向机械能转化，同时热传递向空气转移，既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律，选项A错误；
B．冷水倒入保温杯后，没有对外做功，同时也没有热传递，内能不可能减少，故违背热力学第一定律，选项B正确；
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，必然产生其他影响故违背热力学第二定律，选项C错误；
D．制冷机消耗电能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，发生了内能的转移，同时对外界产生了影响.既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律，选项D错误。
故选B。
2．B
【详解】
根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸收热量使之全部用来做功，而不产生其他影响；所以从热水中吸收的热量Q1应该大于电流做的功W，即
根据能量守恒定律和热力学第二定律，从热水中吸收的热量转化成了两部分，一部分电能W，另一部分是冷水吸收的热量Q2
故选B。
3．D
【详解】
A．改变物体内能的方式有两种，做功和热传递，对某物体做功，如果同时物体向外放出热量，则物体的内能可能不变或减小，A错误；
B．有外力做功时，热量可能从低温物体传到高温物体，B错误；
C．第二类永动机虽然没有违背能量守恒定律，但是违背了热力学第二定律，所以不可能制造出来，C错误；
D．温度越高的物体，分子热运动的平均动能越大，D正确。
故选D。
4．A
【详解】
A．布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动，选项A正确；
B．气体的温度升高，气体分子的平均速率变大，并非每个气体分子运动的速率都增大，选项B错误；
C．一定质量100℃的水变成100℃的水蒸气，分子的平均动能不变，但是由于吸收热量，则其分子之间的势能增加，选项C错误；
D．空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，由于要消耗电能，所以制冷机的工作仍遵循热力学第二定律，选项D错误。
故选A。
5．C
【详解】
A选项符合热力学第一、第二定律．B选项的不可能，冷水和杯子的温度不可能都变低，只能是一个升高、一个降低，或温度都不变，B项描述违背了热力学第一定律．C选项的描述虽然不违背热力学第一定律，但违背了热力学第二定律．D选项中冰箱消耗电能从而可以从低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，不违背热力学第二定律．
故选C。
6．A
【解析】
【详解】
A．设水的摩尔质量为M，水分子的质量为m，则阿伏加德罗常数
从而可计算出阿伏加德罗常数，故A正确。
B．悬浮微粒越小，在某一瞬间撞击它的液体分子数越少，微粒受力越不平衡，则布朗运动越明显，故B错误。
C．温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，大部分分子的速率增大，极个别分子速率有可能不变，也有可能减小，故C错误；
D．电冰箱致冷时通过消耗电能把热量从低温物体传到高温物体，并不违背热力学第二定律，故D错误。
7．D
【详解】
A．对任何热机在工作时都不可避免地要向冷凝器的周围环境散发热量，总有能量的损失，因此其效率无法达到100%，A错误；
B．热量能从低温物体传到高温物体，但必须有外界的帮助，B错误；
C．一切涉及热现象的物理过程都具有方向性，C错误；
D．在热力学定律的基础上可以导出其他过程的方向性，如气体的扩散、气体向真空的膨胀等，D正确。
故选D。
8．C
【详解】
A．铜分子的摩尔体积
单个铜分子的体积
单个铜分子体积可解，根据
可求得铜分子的直径，故A错误；
B．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，如果有外界做功，热量可以从低温物体传到高温物体，故B错误；
C．一定质量的某种理想气体在等压膨胀过程中，根据盖-吕萨克定律
可知理想气体气体体积增大，温度升高，内能增大，根据热力学第一定律
体积膨胀，气体对外界做功，一定吸热，故C正确；
D．晶体与非晶体在一定的条件下可以相互转化，故D错误。
故选C。
9．D
【详解】
A．热力学第三定律告诉我们，绝对零度永远无法达到，A错误；
B．第一类永动机违反能量守恒定律，第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反热力学第二定律，B错误；
C．不可能从单一热源吸收热量使之全部用来做功而不产生其他影响，热机效率无法达到100%，C错误；
D．热量可以从低温物体传到高温物体，但是不可能自发的从低温传到高温物体，D正确。
故选D。
10．D
【详解】
A．晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，故A不符合题意；
B． 表面张力是液体表面层分子间的相互作用，而不是液体各部分间的相互作用，故B不符合题意；
C ．一定质量的理想气体，若体积不变，当分子热运动变得剧烈时，说明温度升高，根据
pV=CT
知压强一定变大，故C不符合题意；
D．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，故D符合题意。
故选D。
11．B
【详解】
A．一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行，故A错误；
B．在绝热条件下压缩理想气体，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体的内能一定增加，故B正确；
C．布朗运动是在显微镜中看到的固体微粒的无规则运动，故C错误；
D．空气中水蒸气的实际压强与相同温度下饱和汽压相差越大，越利于蒸发，故D错误；
故选B。
12．C
【详解】
A．热传递具有方向性，热量能自发的从高温物体传到低温物体，故一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得凉；故A错误.
B．一切自然现象都具有方向性，氮气和氧气混合后不能自动分开；故B错误.
C．桶中混浊的泥水静置一段时间后，泥沙在重力的作用下下沉，上面的水变清，出现了泥、水自动分离现象；故C正确.
D．电冰箱只有通电工作，在消耗电能的情况下把热量从内部低温物体传到冰箱外部的高温物体；故D错误.
13．BDE
【详解】
A．悬浮在水中的花粉颗粒越小，撞击花粉颗粒的水分子越多，布朗运动越明显，A错误；
B．液晶既具有液体的流动性，又具有光学各向异性，B正确；
C．晶体熔化过程中吸收热量，但温度不变，故分子平均动能不变，C错误；
D．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小，D正确；
E．零摄氏度的水结成等质量的零摄氏度的冰，会放出热量，内能减少，由于温度不变，平均动能不变，故分子势减小，E正确。
故选BDE。
14．AC
【详解】
A．由热力学第二定律可知，热量一定不能自发地从温度低的物体传递到温度高的物体，故A正确；
B．饱和汽压只与温度有关，故B错误；
C．相对湿度是某一被测蒸气压与相同温度下的饱和蒸气压的比值的百分数。相对湿度越大，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越慢，故C正确；
D．气体对容器壁的压强是分子对容器壁的碰撞产生的，与重力无关。在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强仍然存在，故D错误。
故选AC。
15．BDE
【详解】
A．气体总是很容易充满整个容器，这是分子热运动的宏观表现，故A错误；
B．从单一热源吸收热量，如果有外界参与产生了其他影响时，是可以使之完全变成功的，故选项B正确；
C．温度高的物体分子平均动能一定大，但分子的平均速度不一定大，故C错误；
D．一定质量的理想气体，如果在某个过程中温度保持不变而吸收热量，根据热力学第一定律，气体一定对外做功，体积增大；再根据理想气体状态方程，温度不变，体积增大，则在该过程中气体的压强一定减小，故D正确；
E．胎内气体质量一定、温度不变，则内能不变。在缓慢装沙过程中，外界对气体做功，故气体应向外界放热，故E正确。
故选BDE。
16．(1)见解析；(2)见解析
【详解】
(1)上述两幅图片揭示了实际过程都具有“单向性”或“不可逆性”这一规律（事实）。
(2)人死不能复生，破镜不能重圆，覆水难收，生米煮成熟饭等，这些说法都反映了实际过程具有“单向性”或“不可逆性”规律。
17．（1）35%；（2） ；（3）0.34亿吨；（4）见解析
【详解】
(1)有题意可知1kW·h=3.6×106J；该发动机的效率最高为
(2)根据题意可知
每秒钟的做功冲程数为
设做功冲程中的平均压强为p，则有用功率P为
代入数据可得
(3)已知，，亿吨。因为安装“增压器”前后有用功是相同的，所以有
可得
亿吨
(4)安装“增压器”后，仅节约柴油一项每年可为国家节约的资金为
0.34亿吨×3750元/吨＝1275亿元
由此可以看出，如果这项技术能得到广泛的应用，会给人类带来巨大的利益。但是，任何新技术在实际中的应用会受到各方面条件的影响和制约。应该说，节约和有效利用能源始终是人类需要努力的。