3.4热力学第二定律 练习（Word版含答案）

3.4热力学第二定律 精选练习5（解析版）
一、选择题
1．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
2．下列说法错误的是（　　）
A．悬浮在水中的花粉做布朗运动反映了花粉分子的热运动
B．并不是所有晶体都具有各向异性
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．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
3．关于两类永动机和热力学的两个定律，下列说法正确的是（　　）
A．第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律
B．第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律
C．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能
D．由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的。
4．下列对热学知识理解正确的是（　　）
A．液体的表面张力使液体的表面有扩张的趋势
B．低温的物体可以自发把热量传递给高温的物体，最终两物体可达到热平衡状态
C．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，水蒸发越快
D．在“用油膜法测分子直径”的实验中，作出了把油膜视为单分子层、忽略油酸分子间的间距并把油酸分子视为球形这三方面的近似处理
5．以下说法正确的是（ ）
A．两个分子间表现为引力时，分子间距离变大，分子间作用力和分子势能均变大
B．随着科技的发展，热机的效率一定可以达到100%
C．晶体在一定条件下可以转化为非晶体
D．在太空完全失重的情况下，液体表面的张力现象会消失
6．下列说法正确的是（　　）
A．多晶体和非晶体都没有固定的熔点
B．空调制冷说明热量可以自发地由低温物体传递给高温物体
C．影响人对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的差距
D．当两分子间距离大于平衡位置的间距r0时，分子间的距离越大，分子势能越小
7．以下现象违背热力学第二定律的有（　　）。
A．一杯热茶在打开盖后，茶会自动变凉
B．没有漏气、没有摩擦的理想热机，其效率可能是100％
C．桶中浑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
D．在地面上运动的物体逐渐停下来，机械能全部变为内能
8．下列说法中正确的是（　　）
A．高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故
B．空调制冷说明热量可以自发地由低温物体传递给高温物体
C．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质无关
D．液体中悬浮微粒的布朗运动是周围液体分子对它的撞击作用不平衡所引起的
9．下列说法中，能够发生且不违背热力学定律的是（　　）
A．一杯冷水自然放置，可以通过吸收空气中的热量变得比周围空气更热
B．将电冰箱放置在密闭的房间内，打开冰箱门让电冰箱工作，可以降低房间的温度
C．对蒸汽机不断革新，可以把蒸汽的内能尽量多地转化成机械能
D．利用降低海水温度放出大量的热量来发电，从而解决能源短缺的问题
10．下列说法中，能够发生且不违背热力学定律的是（　　）
A．一杯冷水自然放置，可以通过吸收空气中的热量变得比周围空气更热
B．将电冰箱放置在密闭的房间内，打开冰箱门让电冰箱工作，可以降低房间的温度
C．对蒸汽机不断革新，可以把蒸汽的内能尽量多地转化成机械能
D．利用降低海水温度放出大量的热量来发电，从而解决能源短缺的问题
11．下列对热学知识理解正确的是（　　）
A．液体的表面张力使液体的表面有扩张的趋势
B．低温的物体可以自发把热量传递给高温的物体，最终两物体可达到热平衡状态
C．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，水蒸发越快
D．在“用油膜法测分子直径”的实验中，作出了把油膜视为单分子层、忽略油酸分子间的间距并把油酸分子视为球形这三方面的近似处理
12．关于热现象，下列说法正确的是（　　）
A．多晶体在所有物理性质上都表现为各向异性
B．第二类永动机不可能实现是因为它违背了能量守恒定律
C．空气的相对湿度定义为空气中所含水蒸气的压强与相同温度时空气的压强之比
D．当分子间距离变小时，分子间的作用力可能减小，也可能增大
13．下列说法正确的是（　　）
A．液晶既像液体一样具有流动性，又跟某些晶体一样具有光学性质的各向异性
B．温度是分子平均速率的唯一标志
C．布朗运动就是液体或者气体分子的无规则运动
D．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，但内能却不能全部转化为机械能，而不引起其他变化
14．关于分子动理论和热力学定律，下列说法中正确的是（　　）
A．一定质量的理想气体，若吸收热量100J时，内能减少了10J，则气体一定对外做了110J的功
B．布朗运动是由于分子无规则运动直接形成的，而扩散现象是分子热运动的间接反映
C．阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁，已知水的摩尔质量和水分子的质量，可以求出该常数
D．第二类永动机虽然不违反热力学第二定律，但它违背了能量守恒定律
E.水面上的单分子油膜，在测量油膜分子直径时可把它们当作球形处理
15．关于热现象和热力学规律，下列说法正确的是（　　）
A．只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以算出每个气体分子所占据的平均空间大小
B．一定质量的理想气体经历等压膨胀过程，吸收热量，内能增大
C．布朗运动是由悬浮在液体中的固体小颗粒之间的相互碰撞产生的
D．第二类永动机不可能制成是因为它违反了热力学第二定律
E.温度是分子平均动能的标志，温度升高，则物体的每一个分子的动能都增大
二、解答题
16．太阳与地球的距离为，太阳光以平行光束入射到地面.地球表面的面积被水面所覆盖，太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量约为.设水面对太阳的平均反射率为7%，而且将吸收到的35%能量重新辐射出去.太阳辐射可将水面的水蒸发（设在常温常压下蒸发1kg水需要的能量），而后凝结成雨滴降落到地面.
（1）估算整个地球表面的年平均降雨量（以mm表示，球面积为）.
（2）太阳辐射到地球的能量中只有50%到达地面，所以一年中太阳辐射到地球表面水面部分的总能量不能全部到达地面，这是为什么？请说明两个理由.
17．炎炎夏日，两位同学在凉爽的空调室内，就空调机的工作过程是否遵循热力学第二定律的问题发生了争论。
一位同学说：空调机工作时，不断地把热量从室内传到室外，即从低温物体传到高温物体，可见它并不遵循热力学第二定律。
另一位同学说：热力学第二定律是热力学系统的普遍规律，空调机的工作过程不可能违反它。
两人各执一词，都无法使对方信服。请你对他们的论点作出评价。
参考答案
1．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。
2．A
【详解】
A．悬浮在水中的花粉做布朗运动反映了水分子的热运动，A错误；
B．单晶体具有各向异性，而多晶体不具有各向异性，B正确；
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，C正确；
D，根据热力学第二定律可知，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，D正确。
故不正确的是A。
3．D
【详解】
A. 第二类永动机不违反能量守恒定律，违反热力学第二定律，故A错误；
B．第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律，故B错误；
C．改变内能的方式有做功和热传递，二者在内能的改变上是一样的，若对外做功的同时吸收热量，内能可能不变，故C错误；
D．由热力学第二定律可知热量从低温物体传到高温物体是可能的，故D正确。
故选D。
4．D
【详解】
A．液体的表面张力使液体的表面有收缩的趋势，故A错误；
B．根据热力学第二定律，低温的物体不能自发的把热量传递给高温的物体，故B错误；
C．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，水蒸发变慢，故C错误；
D．在“用油膜法测分子直径”的实验中，需要将油膜看作单分子层，同时要忽略油酸分子间的间距并把油酸分子视为球形，故D正确。
故选D。
5．C
【详解】
A．两个分子间表现为引力时，分子间距离变大，分子间作用力可能表现为先增大后减小；因为分子力做负功，则分子势能增加，选项A错误；
B．根据热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100%，选项B错误；
C．晶体在一定条件下可以转化为非晶体，例如天然石英是晶体，熔化过的石英变为非晶体，选项C正确；
D．液体表面的张力与重力无关，选项D错误。
故选C。
6．C
【详解】
A．晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，故A错误；
B．由热力学第二定律知，不可能从单一热源吸收热量并全部用来做功，而不引起其他变化，空调制冷需要消耗电能，不能说明热量可以自发的由低温物体传递到高温物体，这是因为空调制冷引起了其他变化，故B错误；
C．液体蒸发的实质是液体分子从液面飞出，随着水的不断蒸发，液面上蒸汽的密度不断增大，当蒸汽分子的密度达到一定程度时，单位时间内离开液体的水分子和回到水中的水分子数相等，蒸汽和液体间达到了动态平衡，所以影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的差距，故C正确；
D．当两分子间距离大于平衡位置的间距r0时，分子间的距离变大，分子力做负功，分子势能增加，即分子间的距离越大，分子势能越大，故D错误。
故选C。
7．B
【详解】
A．热茶自动变凉是热量从高温物体传递到低温物体，故A正确；
B．任何热机效率都不可能达到100％，故B错误；
C．泥、水分离是机械能向内能的转化，故C正确；
D．物体因摩擦力而停下来，是机械能向内能的转化，是自发过程，故D正确。
故选B。
8．D
【详解】
A．沸点的高低与外界的大气压有关，高原地区水的沸点较低，这是因为高原地区气压较低的缘故，故A错误；
B．空调制冷需要消耗电能，不能说明热量可以自发的由低温物体传递到高温物体，故B错误；
C．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质有关，故C错误。
D．布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的无规则运动，是由于液体分子对颗粒的撞击作用不平衡所引起的，故D正确。
故选D。
9．C
【详解】
A．一杯冷水自然放置，可以通过吸收空气中的热量使得和周围的空气温度相同，而不可能变得比周围空气更热，选项A错误；
B．由于和室外没有热交换，故热量仍在室内，并且压缩机工作时其电路中也会因为有电阻而产生热量，即产生的热量大于制冷量，故室内温度不降反升，选项B错误；
C．热机的效率不可能达到100%，但是对蒸汽机不断革新，可以把蒸汽的内能尽量多地转化成机械能，选项C正确；
D．根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸收热量并转化为功而不引起其他的变化，利用降低海水温度放出大量的热量来发电，降低海水温度的过程，消耗的能源更多，不能解决能源短缺的问题，故D错误。
故选C。
10．C
【详解】
A．一杯冷水自然放置，可以通过吸收空气中的热量使得和周围的空气温度相同，而不可能变得比周围空气更热，选项A错误；
B．由于和室外没有热交换，故热量仍在室内，并且压缩机工作时其电路中也会因为有电阻而产生热量，即产生的热量大于制冷量，故室内温度不降反升，选项B错误；
C．热机的效率不可能达到100%，但是对蒸汽机不断革新，可以把蒸汽的内能尽量多地转化成机械能，选项C正确；
D．根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸收热量并转化为功而不引起其他的变化，利用降低海水温度放出大量的热量来发电，降低海水温度的过程，消耗的能源更多，不能解决能源短缺的问题，故D错误。
故选C。
11．D
【详解】
A．液体的表面张力使液体的表面有收缩的趋势，故A错误；
B．根据热力学第二定律，低温的物体不能自发的把热量传递给高温的物体，故B错误；
C．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，水蒸发变慢，故C错误；
D．在“用油膜法测分子直径”的实验中，需要将油膜看作单分子层，同时要忽略油酸分子间的间距并把油酸分子视为球形，故D正确。
故选D。
12．D
【详解】
A．多晶体是多个单晶体的结合体，在热传导中不具有各向异性，而是表现为各向同性，故A错误；
B．第二类永动机不可能制成是因为它违反了热力学第二定律，没有违反能量守恒定律，故B错误；
C．空气的相对湿度定义为相同温度时空气中所含水蒸气的压强与水的饱和蒸汽压之比，故C错误；
D．分子间有间隙，存在着相互作用的引力和斥力，当分子间距离比较大时，表现为引力，当分子间距离减小时，分子引力先增大后减小；当表现为斥力时，分子间距离变小时分子力增大，故D正确。
故选D。
13．AD
【详解】
A．液晶既像液体一样具有流动性，又跟某些晶体一样具有光学性质的各向异性，选项A正确；
B．温度是分子平均动能的唯一标志，选项B错误；
C．布朗运动就是悬浮在液体或者气体中的固体颗粒的无规则运动，选项C错误；
D．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，但内能却不能全部转化为机械能，而不引起其他变化，选项D正确。
故选AD。
14．ACE
【详解】
A．由题意
根据
得
即气体对外做功110J，选项A正确；
B．扩散现象是由于分子无规则运动直接形成的，而布朗运动是分子热运动的间接反映，选项B错误；
C．阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁，已知水的摩尔质量和水分子的质量，可以求出阿伏加德罗常数，选顼C正确；
D．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律。但它违背了热力学第二定律，所以制造不出来，选顼D错误；
E．油膜法测分子直径时，可把油分子近似看作一个球体，选项E正确。
故选ACE。
15．ABD
【详解】
A．用气体的摩尔体积除以阿伏加德罗常数，就可以算出每个气体分子所占据的平均空间大小，选项A正确；
B．一定质量的理想气体经历等压膨胀过程，则温度升高，内能增加，气体对外做功，则吸收热量，选项B正确；
C．布朗运动是由液体分子对悬浮在液体中的固体小颗粒频繁的碰撞产生的，选项C错误；
D．第二类永动机不可能制成是因为它违反了热力学第二定律，选项D正确；
E．温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能变大，但非物体的每一个分子的动能都增大，选项E错误。
故选ABD。
16．（1） （2）大气层吸收；大气层散射、反射；云层遮挡
【详解】
(1) 设太阳在一年中辐射到地球水面部分的总能量为W，
W=1.87×1024J
凝结成雨滴年降落到地面水的总质量为m
使地球表面覆盖一层水的厚度为h
解得：
h=1.0×103mm
(2) 大气层吸收；大气层散射、反射；云层遮挡
17．见解析
【详解】
单冷空调机和电冰箱都是制冷机，它们的工作原理基本相同。为了便于分析，我们以电冰箱为研究对象，认识它的基本结构和工作过程。
从图可以知道，压缩机是空调机的“心脏”，它消耗电能对来自蒸发器的制冷剂蒸汽做功，使它变成高温高压的蒸汽。然后这些高温高压的蒸汽来到冷凝器，向低温的环境放热，同时自身被冷却而凝成低温高压的液体。
这些低温高压的液体制冷剂由过滤器滤掉水分和杂质，进入毛细管，经节流阀膨胀，变为低温低压的液体，随后进入空调机的蒸发器。在蒸发器内，这些低温低压的液态制冷剂在低压条件下迅速汽化，从外界（空调机内）吸收热量，使空调机的温度降低。这样就完成了一个制冷循环。
由此可见乙同学的论点正确。