3.4热力学第二定律 同步练习3（Word版含答案）

3.4热力学第二定律 精选练习3（解析版）
一、选择题
1．下列说法正确的是（　　）
A．气体的内能是分子热运动的动能之和，只能通过热传递来改变
B．功可以全部转化为热，但热量不能全部转化为功
C．气体的温度不变时，不会发生热传递
D．热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，也能自发地从低温物体传递到高温物体
2．某校中学生为参加电视台《异想天开》节目，提出了下列四个设想方案，从理论上讲可行的是（　　）
A．制作一个装置从海水中吸收内能全部用来做功
B．制作一种制冷设备，使温度降至绝对零度以下
C．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发分离，既清洁了空气，又变废为宝
D．将屋顶盖上太阳能板，可直接用太阳能来解决照明和热水问题
3．有关热的现象和规律，下列说法正确的是（　　）
A．电冰箱工作时把热量由温度较低的箱内传递到箱外，违背了热力学第二定律
B．用打气筒给自行车打气，越来越费劲，说明气体分子间表现为斥力
C．气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增大
D．一定质量的理想气体，经历绝热压缩过程，气体分子的平均动能增大
4．已知飞船在航天员出舱前先要“减压”，在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”，因此飞船将此设施专门做成了一个舱，叫“气闸舱”，其原理图如图所示，相通的舱A、B间装有阀门K，指令舱A中充满气体，气闸舱B内为真空，整个系统与外界没有热交换，打开阀门K后，A中的气体进入B中，最终达到平衡，则（　　）
A．气体体积膨胀，对外做功
B．气体分子势能减少，内能增加
C．体积变大，温度降低
D．B中气体不可能自发地全部退回到A中
5．下列说法正确的是（　　）
A．物体放出热量，分子的平均动能一定减小
B．气体的扩散运动总是沿着分子热运动无序性减少的方向进行
C．机械能可以自发地全部转化为内能，内能不可能自发地全部转化为机械能
D．尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到-273℃
6．下列说法中错误的是（　　）
A．不可能从单一热源吸热使之完全转换为有用功而不引起其它变化
B．从单一热源吸热并全部转化为功是可能的
C．热量可以从低温物体传向高温物体
D．物体吸收热量，内能一定增大
7．下列关于热学中的相关说法正确的是（　　）
A．液晶既有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性
B．燃气由液态变为气态的过程中分子的分子势能减小
C．气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，故气体的压强一定增大
D．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，可想办法使它们自发地分离，既清洁了空气，又变废为宝
8．对于实际的气体，下列说法正确的是（ ）
A．气体的内能包括气体整体运动的动能
B．冰箱能够把热量从低温物体传递到高温物体，所以它遵循热力学第二定律
C．第二类永动机因为违反了能量守恒定律所以无法实现
D．两个分子间势能可能随这两个分子间距离减小而减小
9．下列说法正确的是（　　）
A．气体吸收热量时温度一定升高
B．外界对气体做功时气体的内能一定增加
C．因为能量是守恒的，所以能源是无限的资源
D．第一类永动机违背能量守恒定律，不可能制成
10．关于以下四幅图片，说法正确的是（ ）
A．图1为中间有隔板的绝热容器，隔板左侧装有温度为T的理想气体，右侧为真空现抽掉隔板，气体的最终温度仍为T
B．在图2中，随着活塞上砝码个数的增加，气缸内封闭的气体越来越难压缩（始终为气体状态），主要原因是由于随着气体体积的减小，分子间的斥力越来越大
C．图3为布朗运动示意图，悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越多，撞击作用的不平衡性表现的越明显
D．图4为热机能流图，随着机械制造工艺、机械材料等科学技术的不断发展，热机的效率能达到
11．下列说法正确的是（　　）
A．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传递到高温物体
B．一定质量的理想气体如果从外界吸收了4×105J的热量，内能就增加4×105J
C．一定质量的理想气体在绝热情况下向真空扩散，体积变大，内能不变
D．金刚石可以制成各种不同造型的首饰，说明它没有规则的几何形状，是非晶体
12．关于热力学，下列说法中正确的是（　　）
A．气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力
B．气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲量
C．热量不可以从低温物体传递到高温物体
D．气体对外做功，其内能一定减小
13．关于热现象和热学规律，下列说法正确的是（　　）
A．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同
B．物体温度升高，其每一个分子的热运动速度都增加
C．第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式．
D．用活塞压缩汽缸里的气体，对气体做了的功，若气体向外界放出的热量，则气体内能增加了
E.利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能是可能的
14．下列说法正确的是（　　）
A．阳光透过黑暗房间的孔洞形成的“光柱”中，肉眼可见灰尘在做布朗运动
B．可以从单一热源吸热，将其全部用于对外做功
C．液体在毛细管内的高度高于外面液面的高度，说明液体对毛细管是浸润的
D．不计空气阻力，将装有水的容器斜向上抛出后，水对器壁的压强为零
E.一个分子运动很快，这个分子温度高
15．下列说法中错误的是（　　）
A．当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大
B．晶体在熔化过程中分子势能增加，分子的平均动能不变
C．用打气筒给自行车充气，越打越费劲，说明气体分子之间有斥力
D．熵是系统内分子运动无序性的量度，一个孤立的系统总是从熵大的状态向熵小的状态发展
E.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
二、解答题
16．第二类永动机与第一类永动机的区别是什么？它为什么不能实现？
17．热力学第二定律的开尔文表述指出：内能与机械能的转化具有方向性。请结合无序程度的变化加以解释。
参考答案
1．C
【详解】
A．气体的内能是分子动能和分子势能之和，可以通过做功和热传递两种方式改变，故A错误；
B．热力学第二定律开尔文表述：不可能从单一热源取热，把它全部变为功而不产生其他任何影响。只有在不产生其它影响的条件下，从单一热源吸热全部变功才是不可能的（被客观规律所禁止的），也就是说第二定律并不禁止下列情形：存在其他变化时，热全部变功，或者说：“从单一热源取热，把它全部变为功”并非不可能，但只有在发生其他变化时，才能实现，故B错误；
C．气体的温度不变时，内能不变，在无外界做功情况下，由热力学第一定律知不会发生热传递，故C正确；
D．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；在外界影响下，热量才能从低温物体传递到高温物体，故D错误。
故选C。
2．D
【详解】
A．根据热力学第二定律知道，在不产生其它影响时，内能不能全部转化为机械能，因此从海水中吸收内能全部用来做功而不产生其它影响是不可能实现的，故A错误；
B．绝对零度是温度的极值，是不能达到的，故B错误；
C．分散在环境中的内能不管数量有多么巨大，却再也不能驱动机器做功了，这是“能量耗散”的过程，故C错误；
D．利用太阳能最有前途的领域是通过太阳电池将太阳能直接转化为电能再加以利用，故D正确。
故选D。
3．D
【详解】
A．电冰箱工作时把热量由温度较低的箱内传递到箱外消耗了电能，没有违背热力学第二定律，故A错误；
B．用打气简给自行车打气，越来越费劲是因为自行车轮胎内气体的压强在逐渐增大，而不是体分子间的斥力造成的；故B错误；
C．气体的温度升高，分子的平均动能增大，并不是每个气体分子运动的速率都增大，故C错误；
D．一定质量的理想气体，经历绝热压缩过程，根据热力学第一定律可知气体的内能增加，分子的平均动能增大，故D正确。
故选D。
4．D
【详解】
A．打开阀门K后，A中的气体进入B中，由于B中为真空，所以A中的气体不会做功，故A错误；
BC．气体分子间作用力忽略不计，所以气体分子间没有分子势能，又因为系统与外界无热交换，所以气体内能不变，气体的温度也不变，故BC错误；
D．由热力学第二定律知，真空中气体膨胀具有方向性，在无外界作用时，B中气体不可能自发地全部退回到A中，故D正确。
故选D。
5．C
【详解】
A．根据热力学第一定律
可知，物体放出热量，物体的内能不一定减小，所以物体分子的平均动能不一定减小，故A错误；
B．气体的扩散运动总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行，故B错误；
C．机械能可以自发地全部转化为内能，但内能不可能自发地全部转化为机械能，故所以C正确；
D．尽管技术不断进步，但热机的效率仍不能达到100%，制冷机却也无法可以使温度降到-273℃，故D错误；
故选C。
6．D
【详解】
A．根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸热使之完全转换为有用功而不引起其它变化，选项A正确；
B．有外力做功，从单一热源吸热并全部转化为功是可能的，选项B正确；
C．在外界影响下，热量可以从低温物体传向高温物体，选项C正确；
D．影响内能变化有做功和热传递两种方式，物体吸收热量，若同时对外做功，内能可能不变或者减小，选项D错误，符合题意。
故选D。
7．A
【详解】
A．根据液晶的特点和性质可知，液晶既有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性，A正确；
B．燃气由液态变为气态的过程中要吸收热量，故分子的分子势能增加，B错误；
C．若气体温度升高的同时，体积膨胀，压强可能不变，C错误；
D．根据热力学第二定律可知，混合气体不能自发地分离，D错误。
故选A。
8．D
【详解】
A．气体的内能包括所有分子做无规则热运动的动能和势能之和，故A错误。
B．冰箱遵循热力学第二定律的原因是消耗了电能，不是因为使热量从低温物体传递到高温物体，故B错误。
C．第二类永动机不违反能量守恒定律，违反了物理过程的方向性．故C错误。
D．当分子间引力和斥力大小相等时，分子势能最小，设此时的间距为r0，当分子间距大于r0时，分子间势能随这两个分子间距离减小而减小，故D正确。
故选D。
9．D
【详解】
A．气体吸收热量，若对外做功，则气体的温度不一定升高，选项A错误；
B．外界对气体做功时，若气体放热，则气体的内能不一定增加，选项B错误；
C．能量是守恒的，但是能量的转移或转化具有方向性，散失的能量不会自动聚集起来供我们再次利用，所以能源不是“取之不尽，用之不竭”的，即能源不是无限的资源，选项C错误；
D．第一类永动机违背能量守恒定律，不可能制成，选项D正确。
故选D。
10．A
【详解】
A．绝热容器与外界不能进行热交换
抽掉隔板气体在向右扩散的过程中对外不做功
由热力学第一定律可知，气体内能不变，物体温度不变，仍为T，A正确；
B．压缩气体越来越费力，是因为气体的体积减小，单位体积内的分子数增多，使得在相同时间内撞击活塞的气体分子数目增多，气体的压强增大，需要用的外力增大，B错误；
C．布朗运动，悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越多，撞击的作用力越趋于零，不平衡性表现的越不明显，C错误；
D．根据热力学第二定律，热机把内能转化为机械能时，能量的耗散是不可以避免的，所以热机的效率不可以达到100%，D错误。
故选A。
11．C
【详解】
A．根据热力学第二定律可知，热量也能从低温物体传递到高温物体，但是要引起其他的变化，选项A错误；
B．一定质量的理想气体如果从外界吸收了4×105J的热量，若气体对外做功，则内能增加小于4×105J，选项B错误；
C．一定质量的理想气体在绝热情况下向真空扩散，体积变大，气体对外不做功，与外界也无热交换，则内能不变，选项C正确；
D．金刚石可以制成各种不同造型的首饰，但天然的金刚石有规则的几何形状，是晶体，故D错误；
故选C。
12．A
【详解】
A．气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，选项A正确；
B．气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁单位面积上的平均冲量，选项B错误；
C．热量可以从低温物体传递到高温物体，但是要引起其他的变化，选项C错误；
D．气体对外做功，若气体吸热，则其内能不一定减小，选项D错误。
故选A。
13．ADE
【详解】
A．物体的内能与物质的量、温度、体积物态等有关，内能不同的物体，它们的温度可能相等，则分子热运动的平均动能可能相同，故A正确；
B．温度升高，分子的平均动能增大，不是每一个分子的热运动速度都增加，故B错误；
C．第二类永动机不可能制造成功的原因是因为违反了热力学第二定律，故C错误；
D．根据热力学第一定律
△U=W+Q
可知，对气体做了2.0×105J的功，若气体向外界放出1.5×105J的热量，则气体的内能增加了0.5×105J，故D正确；
E．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能是可能的，故E正确。
故选ADE。
14．BCD
【详解】
A．布朗粒子必须在光学显微镜下才能看到，光柱中的灰尘肉眼可见，其无规则运动是空气流动所致，并非布朗运动，A错误；
B．理想气体的等温膨胀是将单一热源中吸的热全部用于对外做功的例子，这并不与热力学第二定律矛盾，因为并非对外界不造成其他影响，B正确；
C．只有液体对毛细管浸润，才能产生“爬升”现象，C正确；
D．水对容器产生压力是由于水受到重力引起的，斜抛出去的容器中的水处于完全失重状态，故不再对器壁产生压力，因而压强为零，D正确；
E．温度是宏观量，衡量的是大量分子的运动的剧烈程度，对微观的个体分子没有温度可言，E错误；
故选BCD。
15．ACD
【详解】
A．影响人们感觉的是相对是对而非绝对湿度，A错误；
B．晶体熔化过程吸收热量，内能增大，温度不变，平均动能不变，所以势能增大，B正确；
C．气体的分子间距都非常大，分子引力斥力几乎为零，用打气筒给自行车充气，越打越费劲，是因为内部压强越来越大，C错误；
D．熵是系统内分子运动无序性的量度，从微观角度看，一个孤立的系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，选项D错误；
E．根据气体压强的微观解释可知，气体压强与分子的平均动能和数密度有关，体积不变，数密度不变，而热运动变剧烈，平均动能变大，则压强一定增大，E正确；
故选ACD。
16．见解析
【详解】
第二类永动机定义：从单一热源吸收的热量，可以全部用来做功，而不引起其他变化的机器。即：效率η=100%的机器。第一类永动机是指不消耗任何能量就能永远转下去，它违反了能量守恒定律；
不能实现原因：违背了热力学第二定律，但没有违背能量守恒定律。
17．见解析
【详解】
机械运动是宏观情况下物体在空间位置上的变化，物体运动状态的变化完全遵循牛顿运动定律所反映的因果关系，这是一种有序的运动。热运动是大量分子的无规则运动，系统的一个宏观状态包含着大量的微观状态，这是一种无序的运动。机械运动向热运动的转化，属于从有序向无序的转化，会导致无序程度的增加，符合热力学的规律，因此机械能可以全部转化为内能。反之，热运动向机械运动的转化，属于从无序向有序的转化，不符合无序程度增加的原理，因此内能向机械能的转化不能全部实现。