3.3热力学第二定律 同步作业（Word版含答案）

3.3热力学第二定律 同步作业（解析版）
一、选择题
1．下列说法正确的是（　　）
A．一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增加的方向进行
B．外界对物体做功，物体的内能必定增加
C．第二类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律
D．热量不能由低温物体传递到高温物体
2．下列关于热学中的一些说法，正确的是（　　）
A．水的表面张力是由于水表面层的分子间的引力使水表面绷紧
B．加速运动汽车中的座椅动能增大，说明座椅的温度升高
C．胡椒粉在开水中剧烈翻滚的运动就是布朗运动
D．蒸汽机有可能把蒸汽的内能全部转化成机械能
3．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．做功和传热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
4．下列说法中正确的是
A．若物体的温度增加1℃，也就是增加274K
B．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并最终达到绝对零度
C．我们可以根据铂的电阻随温度的变化来制造金属电阻温度计
D．常见的体温计是根据玻璃泡的热膨胀原理制成的
5．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
6．下列说法正确的是（　　）
A．体积和温度都相同的气体，内能一定相同
B．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加
C．一切过程都是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
D．从单一热源吸收热量，使之完全变为功是提高机械效率的常用手段
7．下列说法正确的是（ ）
A．布朗运动就是液体分子的热运动
B．在实验室中可以得到－273.15 ℃的低温
C．一定质量的气体被压缩时，气体压强不一定增大
D．热量一定是从高温物体传送到低温物体
8．下列说法正确的是（　　）
A．热量不可能从低温物体传到高温物体
B．机械能全部转化成内能的实际宏观过程是不可逆过程
C．当分子力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的增大而增大
D．已知气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数，可计算出分子直径大小
9．由热学知识可知下列说法中正确的是（ ）.
A．布朗运动是液体分子的运动，它说明液体分子永不停息地做无规则运动
B．随着科技的发展，永动机是有可能被制造出来的
C．气体密封在坚固的容器中且温度升高，则分子对器壁单位面积的平均作用力增大
D．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
10．关于热现象，下列说法正确的是（　　）
A．两个邻近的分子之间同时存在着引力和斥力，引力和斥力都随着分子间距离的增大而减小
B．液晶像液体一样具有流动性，其光学性质与某些晶体相似，具有各向同性
C．热量可以自发地从低温物体向高温物体传递
D．液面上部的蒸汽达到饱和时，就没有液体分子从液面飞出，所以从宏观上看液体不再蒸发
11．图中气缸内盛有定量的理想气体，气缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与气缸壁的接触是光滑的，但不漏气．现将活塞杆与外界连接使其缓慢的向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功．若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是（ ）
A．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律
B．气体是从单一热源吸热，但并未全用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律
C．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律
D．ABC三种说法都不对
12．地球上有很多的海水，它的总质量约为1.4×1018吨，如果这些海水的温度降低0.1 ℃，将要放出5.8×1023焦耳的热量，有人曾设想将海水放出的热量完全变成机械能来解决能源危机，但这种机器是不能制成的，其原因是（　　）
A．内能不能转化成机械能
B．内能转化成机械能不满足热力学第一定律
C．只从单一热库吸收热量并完全转化成机械能而不产生其他影响的机器不满足热力学第二定律
D．上述三种原因都不正确
13．下列说法中正确的是（　　）
A．热量可以从高温物体向低温物体传递，不能从低温物体向高温物体传递
B．在完全失重的宇宙飞船中，水的表面仍存在表面张力
C．用显微镜观察布朗运动，观察到的是液体分子的无规则运动
D．当水面上方的水蒸气达到饱和状态时，水中还会有水分子飞出水面
E.对于一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热
14．关于固体、液体和气体，下列说法正确的是（　　）
A．温度越高，布朗运动越剧烈
B．非晶体的导热性能一定是各向异性的
C．一定质量的理想气体在等温膨胀过程中，一定要从外界吸热
D．当某一密闭容器自由下落时，因完全失重，容器内气体的压强变为零
E.气体向真空膨胀时虽不对外做功，但系统的熵是增加的
15．下列说法正确的是（　　）
A．热量可以从低温物体传递到高温物体
B．科技的进步可以使内燃机成为第二类永动机
C．第一类永动机不可能制成是因为违反了能量守恒定律
D．随着技术的发展，绝对零度可以达到
二、解答题
16．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，请你根据第二种表述完成示意图乙。
17．以下哪些现象能够发生、哪些不能发生？能够发生的现象是否违背热力学第二定律？
(1)一杯热茶自然放置，茶会自动变得更热。
(2)蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能。
(3)桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离。
(4)电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体。
参考答案
1．A
【详解】
A．根据熵增原理可知，一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增加的方向进行，选项A正确；
B．根据热力学第一定律，△U=W+Q，物体的内能的变化与外界做功和物体的吸收热量有关，外界对物体做功，物体对外放热，物体的内能可能减小，选项B错误；
C．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，选项C错误；
D．热量能由低温物体传递到高温物体，此过程会引起其他的变化，选项D错误。
故选A。
2．A
【详解】
A．水的表面张力是由于水表面层的分子间的引力使水表面绷紧，选项A正确；
B．宏观物体的动能与微观粒子的动能以及温度无关，加速运动汽车中的座椅动能增大，不能说明座椅的温度升高，选项B错误；
C．布朗运动用肉眼是观察不到的，胡椒粉在开水中剧烈翻滚的运动不是布朗运动，选项C错误；
D．根据热力学第二定律可知，蒸汽机不可能把蒸汽的内能全部转化成机械能，选项D错误。
故选A。
3．C
【详解】
A．根据热力学定律，热机的效率不可能达到100%，A错误；
B．做功是通过能量转化的方式改变系统内能，传热是通过能量转移的方式改变系统内能，B错误；
C．达到热平衡的两系统温度相同，C正确；
D．由热力学第二定律可知，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，D错误。
故选C。
4．C
【解析】
因摄氏温度和绝对温度的1度大小相等，由T=t+273K得△T=△t，则若物体的温度增加1℃，也就是增加1K，选项A错误；绝对零度是低温的极限，永远不可能达到，选项B错误；金属铂的电阻随温度变化较明显，故可用來制作电阻温度计，选项C正确；常见的体温计是根据玻璃泡内的液体热膨冷缩原理制成的，选项D错误；故选C.
5．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。
6．B
【详解】
A．体积和温度都相同的气体，内能不一定相同，还和气体的种类有关，故A错误；
B．根据理想气体状态方程
可知，一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，温度升高，而一定量的理想气体得内能仅仅与温度有关，所以气体的内能一定增加，故B正确；
C．根据熵增原理可知，一切自发的热学过程都是向着分子热运动无序性增大的方向进行。故C错误；
D．根据热力学第二定律，不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，所以机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能，故D错误。
故选B。
7．C
【详解】
布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，是液体分子的热运动的表现，故A错误；－273.15 ℃是低温的极限，永远不可能达到，故B错误；一定质量的气体被压缩时，根据可知，由于温度变化情况不确定，所以气体压强不一定增大，故C正确；热量会自发地从高温物体传送到低温物体，但在外界影响下，热量也可以从高温物体传送到低温物体，故D错误。
故选C.
8．B
【详解】
A．热量不可能自发的从低温物体传到高温物体，但是有外界影响时热量可能从低温物体传到高温物体，所以A错误；
B．根据热力学第二定律可知，机械能全部转化成内能的实际宏观过程是不可逆过程，所以B正确；
C．当分子力表现为斥力时，随分子间距离的增大而增大，分子力做正功，则分子势能随分子间距离的增大而减小，所以C错误；
D．由于气体分子间间隙较大，已知气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数，不能计算出一个气体的体积，只能算出一个气体分子所占空间的体积，则可计算出相邻分子间的距离，所以D错误；
故选B。
9．C
【详解】
A. 布朗运动是微粒的运动，它说明液体分子永不停息地做无规则运动，故A错误。
B. 永动机违背了能量守恒定律，或违背热力学第二定律，故永远无法制成；故B错误；
C. 气体对容器壁的压强取决于分子数密度和热运动的平均动能；气体密封在坚固容器中且温度升高，分子热运动的平均动能越大，则分子对器壁单位面积的平均作用力增大，故C正确。
D. 热量能够从高温物体传到低温物体，也可能从低温物体传到高温物体，但会引起其他的变化，故D错误；
10．A
【详解】
A．两个邻近的分子之间同时存在着引力和斥力，引力和斥力都随着分子间距离的增大而减小，故A正确；
B．液晶是一类特殊的物质形态，液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质和某些晶体相似，具有各向异性，故B错误；
C．根据热力学第二定律知：热量可以自发的从高温物体向低温物体传递，但要从低温物体向高温物体传递，一定会引起其他变化，故C错误；
D．液面上部的蒸汽达到饱和时，液体分子从液面飞出，同时有蒸汽分子进入液体中，从宏观上看，液体不再蒸发，故D错误。
故选A。
11．C
【详解】
气体等温膨胀，内能不变，从外界吸收的热量全部对外做功，但这个过程引起了其他变化，如有外力控制着活塞缓慢的移动，而非自动进行的，有“第三方”的参与，不违背热力学第二定律。
故选：C。
12．C
【详解】
A．内能可以转化成机械能，如热机，A错误；
B．内能转化成机械能的过程满足热力学第一定律，B错误；
CD．热力学第二定律告诉我们：不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化，C正确，D错误。
故选C。
13．BDE
【详解】
A．在外界影响下，热量可以从低温物体向高温物体传递，选项A错误；
B．表面张力是分子间的相互作用力，所以在完全失重的宇宙飞船中，水的表面仍存在表面张力，选项B正确；
C．布朗运动是固体小颗粒的运动，选项C错误；
D．当水面上方的水蒸气达到饱和状态时，达到动态平衡，水中还会有水分子飞出水面，同时有分子进入液体，宏观上看液体不再蒸发，选项D正确；
E．对于一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，根据
可知，温度升高，故内能增加，由于气体对外做功，根据
可知，气体一定吸收热量，选项E正确。
故选BDE。
14．ACE
【详解】
A．温度越高，液体或气体分子运动越剧烈，布朗运动越剧烈。A正确；
B．非晶体的导热性能一定是各向同性的。B错误；
C．一定质量的理想气体在等温膨胀过程中，对外做功，根据热力学第一定律，因为温度不变，则内能不变，所以必须吸热。C正确；
D．气体的压强是气体分子对容器器壁频繁的碰撞产生的，与重力无关。D错误；
E．气体向真空膨胀时虽不对外做功，但是无序性在增加，所以系统的熵是增加的。E正确。
故选ACE。
15．AC
【详解】
A．热传递的过程具有单向性，热量只能从高温物体自发地传递给低温物体，但是热量不能够自发地由低温物体传递给高温物体，要使热量从低温物体传递给高温物体，必须借助于外界的帮助（如制冷机），故A正确；
B．由热力学第二定律知第二类永动机永远不可能制成，故B错误；
C．第一类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律，故C正确；
D．绝对零度是低温的极限，永远不可能达到，故D错误。
故选AC。
16．见解析
【详解】
由图甲可知，使热量由低温物体传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，其表述示意图如图所示。
17．(1)(2)不能发生，(3)(4)能够发生，不违背
【详解】
(1)不可能。热茶温度比周围环境温度高，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体；
(2)不可能。蒸汽的内能转化为及西恩必定需要做功，即热蒸汽推动活塞做功，这一过程中，一方面由于活塞摩擦汽缸而产生内能，另一方面热蒸汽与周围环境有温度差，蒸汽机会向周围环境散热。所以，蒸汽机把蒸汽的内能全部转化为机械能是不可能的。
(3)可能。混浊的泥水静置一段时间后，由于泥沙比水的密度大，泥沙会自动下沉，从而使得上面的浑水变清了。此过程不违背热力学第二定律，泥沙的重心降低，重力势能减少了，水的重心升高，水的重力势能增加了，但系统总的重力势能减少了，最终转化为内能，而机械能百分之百地转化为内能是可能的。
(4)可能。电冰箱通电后，电冰箱内的压缩机工作，消耗电能，将热量由箱内低温物体传递到箱外高温物体。没有违背热力学第二定律，因为它是通过消耗了电能从而引起其他变化的。