4.3热力学第二定律同步训练（Word版含答案）

4.3热力学第二定律
一、选择题（共15题）
1．下列有关热学的说法中正确的是
A．气体放出热量，其分子的平均动能一定减小
B．气体温度升高，分子的平均动能一定增大
C．随着科技的进步，物体的温度可以降低到－300 °C
D．热量不可以从低温物体传递到高温物体
2．下列说法正确的是
A．布朗运动是悬浮在液体中固定颗粒的分子无规则运动的反映
B．可以从单一热源吸热并全部转化为有用功
C．知道物体的摩尔质量和密度可求出阿伏伽德罗常数
D．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同
3．下列说法正确的是（ ）
A．科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机
B．分子间作用力的合力表现为引力时，若分子间的距离增大，则分子间的合力一定减小，分子势能一定增大
C．显微镜下观察到的布朗运动就是液体分子的无规则运动
D．气体从外界吸收热量，其内能不一定增加
4．下列说法正确的是（　　）
A．当分子间的距离增大时，分子间引力增大、斥力减小
B．温度高的物体内能一定大
C．第二类永动机违反了热力学第二定律
D．叶面上的小露珠呈球形是由于大气压力的作用
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．第二类永动机不可制造，但不违背能量守恒定律
B．两邻近分子间的作用力变大时，分子间的分子势能一定变大
C．单晶体和多晶体都具有固定的熔点和确定的几何形状
D．既然能量是守恒的，所以不用节约能源
7．下列说法正确的是（　　）
A．热力学温度的单位“K”是国际单位制中的导出单位
B．热力学温标的零度为-273.15℃，在实验室中已经能达到
C．温度由t℃升至2t℃，对应的热力学温度升高了t+273.15℃
D．量体温时温度计需和身体接触十分钟左右是为了让温度计跟身体达到热平衡
8．以下说法正确的是:
A．布朗运动反映了悬浮小颗粒内部分子在不停地做无规则的热运动
B．从平衡位置开始增大分子间距离，分子间的引力将增大、斥力将减小
C．对大量事实的分析表明：热力学零度不可能达到
D．热量只能由高温物体传递给低温物体
9．如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。其中，A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程（气体与外界无热量交换）。这就是著名的“卡诺循环”。在该循环过程中，下列说法正确的是（　　）
A．A→B过程中，气体从外界吸热并全部用来对外做功，所以违反了热力学第二定律
B．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少
C．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化
D．气体在完成一次循环过程中（A→B→C→D→A）对外做功
10．关于自然过程中的方向性，下列说法正确的是（　　）
A．摩擦生热的过程是可逆的
B．凡是符合能量守恒的过程都是可逆的
C．实际与热现象有关的宏观过程都具有“单向性”或“不可逆性”
D．空调机既能制冷又能制热，说明热传递不存在方向性
11．下列说法正确的是
A．布朗运动就是液体分子的运动
B．在轮胎爆裂的这一短暂过程中，气体膨胀，气体温度下降
C．分子间距离的变化对分子引力的影响比对分子斥力的影响大
D．热量能够从高温物体传到低温物体，但不可以从低温物体传递到高温物体
12．关于热现象和热学规律，下列说法中不正确的是（　　）
A．第一类永动机不可能制造成功的原因是违背了能量守恒定律
B．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的
C．用活塞压缩汽缸里的气体，外界对气体做功2.0×105J，同时气体向外界放出热量0.5×105J，则气体内能增加了1.5×105J
D．一定质量的理想气体温度升高1K，其等容过程中吸收的热量大于等压过程吸收的热量
13．关于热传导的方向性，下列说法正确的是（　　）
A．热量能自发地由高温物体传给低温物体
B．热量能自发地由低温物体传给高温物体
C．在一定条件下，热量也可以从低温物体传给高温物体
D．热量不可能从低温物体传给高温物体
14．下列说法正确的是（　　）
A．气体扩散现象表明气体分子间存在斥力
B．热量总是自发地从分子动能大的物体传递到分子动能小的物体
C．自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
D．液体表面层分子间距离小于液体内部分子间距离，所以液体表面存在表面张力
15．关于热现象，下列说法中正确的是（　　）
A．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间分子平均动能一定相同
B．不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功
C．微粒做布朗运动的原因是它有时受到分子对它的吸引力，有时受到排斥的作用
D．理想气体体积膨胀时，对外做功，内能可能不变
E．一定质量的理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加
二、填空题
16．永动机：第一类永动机是不可能制成的，因为它违反了________；第二类永动机也是不可能制成的，因为它违反了________。
17．下列说法中正确的是_________
A．满足能量守恒定律的宏观过程都是可以自发进行的
B．熵是物体内分子运动无序程度的量度
C．若容器中用活塞封闭着刚好饱和的一些水汽，当保持温度不变向下缓慢压活塞时，水汽的质量减少，密度不变
D．当分子间距离增大时，分子间引力增大，而分子间斥力减小
E.当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大
18．下列说法正确的是________
A．第二类永动机不能制成是因为自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性
B．布朗运动就是分子的无规则运动
C．晶体一定具有各向异性
D．由物质的摩尔质量和阿伏伽德罗常数可以估算出一个物质分子的质量
E.在一个绝热系统中,外界对系统做功,系统的内能一定增大
19．根据热力学定律，下列说法正确的是______________
A．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递
B．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量
C．科技的进步可以使内燃机成为单一的热源热机
D．对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少，形成“能源危机”
E．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
三、综合题
20．用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如图所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象．这个实验是否违反热力学第二定律？热水和冷水的温度是否会发生变化？简述这一过程中能的转化情况？
21．大约在1670年，英国的一个主教维尔金斯设计了一种磁力“永动机”。如图所示，在斜面顶上放一块强有力的磁铁，斜面上端有一个小孔，斜面下有一个连接小孔直至底端的弯曲轨道。维尔金斯认为：如果在斜面底放一个小铁球，那么由于磁铁的吸引，小铁球就会向上运动；当小铁球运动到小孔P处时，它就要掉下，再沿着斜面下的弯曲轨道返回斜面底端Q；由于小球有速度而可以对外做功，然后又被磁铁吸引回到斜面上端，到小孔P处又掉下。在以后的200多年里，维尔金斯的永动机居然改头换面地出现过多次，其中一次在1878年，即能量转化和守恒定律被确定20年后，而且竟在法国取得了专利权！请你分析一下，维尔金斯的“永动机”能实现吗？
22．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。
23．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。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
A．物体放出热量，根据热力学第一定律的表达式△U=Q+W，由于不清楚W的变化，所以内能无法确定，从而无法判断温度的升降，温度是分子平均动能的标志，故A错误；
B．温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，故B正确；
C．由热力学第三定律知物体的温度不可以降低到低于-273.15℃，故C错误；
D．在一定的条件下，热量可以从低温物体传递到高温物体，故D错误．
2．D
【详解】
试题分析：布朗运动是液体分子无规则运动的反映，A错误；根据热力学第二定律可知：气体不可能从单一热源吸热，并全部用来对外做功，而不引起其它变化，B错误；知道某物体的摩尔质量和密度可求出摩尔体积，不能求出阿伏伽德罗常数，C错误；内能与温度、体积、物质的多少等因素有关，而分子平均动能只与温度有关，故内能不同的物体，它们分子热运动的平均分子动能可能相同，D正确；
3．D
【详解】
试题分析：根据热力学第二定律，从单一热源吸收热量，全部用来对外做功而不引起其它变化是不可能的，故A错误；分子间作用力的合力表现为引力时，若分子间的距离增大，则分子间的合力不一定减小，分子势能一定增大，故B错误；布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动，不是液体分子的运动，故C错误；根据热力学第一定律，做功和热传递都可以改变物体的内能，气体从外界吸收热量，其内能不一定增加，故D正确；故选D．
4．C
【详解】
A．随着分子间的距离增大，分子间引力、斥力都减小，故A错误；
B．内能不仅仅与温度有关，还与体积、质量等其他条件有关，故B错误；
C．第二类永动机违反了热力学第二定律，无法达到效率为100%，故C正确；
D．叶面上的小露珠呈球形是由于液体的表面张力的作用，故D错误。
故选C。
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．A
【详解】
A．第二类永动机不可能制成，是因为违背了热力学第二定律，但不违背能量守恒定律。故A正确；
B．若分子间距大于平衡间距，向平衡位置移动时，分子力增大，分子势能减小；故B错误；
C．所有的晶体均具有固定的熔点，多晶体是许多单晶体杂乱无章的组合而成的，所以多晶体没有确定的几何形状。故C错误；
D．自然界的能量是守恒，但根据热力学第二定律可知，宏观热现象具有方向性，由于能量耗散的存在，能源的品质在下降，但能够被人类使用的能源不断减少，所以节约能源非常有必要。故D错误。
故选A。
7．D
【详解】
A．热力学温度的单位“K”是国际单位制中的基本单位，故A错误；
B．热力学温标的零度是-273.15℃，叫绝对零度，不可达到，故B错误；
C．温度由t℃升至2t℃，对应的热力学温度升高了t，故C错误；
D．量体温时温度计需和身体接触十分钟左右是为了让温度计跟身体达到热平衡，故D正确。
故选D。
8．C
【详解】
布朗运动反映了液体分子在不停地做无规则的热运动，选项A错误；从平衡位置开始增大分子间距离，分子间的引力将减小、斥力将减小，选项B错误；热量可以通过压缩机做功由高温物体传递给低温物体，选项D错误．
9．D
【详解】
A．“卡诺循环”没有违反热力学第二定律。因为它是理想中的热机，不是实际发生的热现象。故A错误；
B．C→D过程中，等温压缩，体积变小，分子数密度变大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多。故B错误；
C．D→A过程中，绝热压缩，外界对气体做功，温度升高，分子平均动能增大，气体分子的速率分布曲线发生变化。故C错误；
D．气体在完成一次循环过程中（A→B→C→D→A）对外做功，即图像中闭合曲线所围面积。故D正确。
故选D。
10．C
【详解】
A．摩擦生热的过程是不可逆的，选项A错误；
B．能量守恒具有单向性，一般是不可逆，选项B错误；
C．实际与热现象有关的宏观过程都具有“单向性”或“不可逆性”’，选项C正确；
D．空调机既能制冷又能制热，并不能说明热传递不存在方向性，只是在反向时，要引起其他方面的变化，选项D错误。
故选C。
11．B
【详解】
试题分析：布朗运动是固体微粒的运动，是液体分子无规则热运动的反应，故A错误；根据热力学第一定律△U=W+Q知在轮胎爆裂的这一短暂过程中，气体膨胀，＜0，故气体温度下降，B正确；分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，斥力比引力变化的快，故C错误；根据热力学第二定律知热量只能够自发从高温物体传到低温物体，但也可以通过热机做功实现从低温物体传递到高温物体，故D错误；故选B．
12．D
【详解】
A．第一类永动机不可能制造成功的原因是违背了能量守恒定律，A正确；
B．根据热力学第二定律，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，B正确；
C．用活塞压缩汽缸里的气体，外界对气体做功2.0×105J，为正值，同时气体向外界放出热量0.5×105J，为负值，根据热力学第一定
气体内能增加了1.5×105J，C正确；
D．根据热力学第一定律，等容过程中吸收的热量仅仅增加为内能；根据理想气体状态方程和热力学第一定律，等压升温的过程中体积增大，对外做功，吸收的热量转化为内能和对外所做的功，所以一定质量的理想气体温度升高1K，其等容过程中吸收的热量小于等压过程吸收的热量，D错误。
故选D。
13．AC
【详解】
在有外界帮助的情况下（如电流做功），热量可以从低温物体传给高温物体，但热量能自发地从高温物体传给低温物体，AC正确。
故选AC。
14．CD
【详解】
A．扩散说明分子在做无规则运动，不能说明分子间的斥力，A错误；
B．热量总是自发地从温度高的物体传递到温度低的物体，而温度是分子平均动能的标志，所以热量总是自发地从分子平均动能大的物体传递到分子平均动能减小的物体，但分子动能并非分子平均动能，B错误；
C．根据热力学第二定律，自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，C正确；
D．液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，则液体表面分子间的作用表现为相互吸引，所以存在表面张力，D正确。
故选CD。
15．ADE
【详解】
A.如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间必定处于热平衡，温度相同，分子平均动能一定相同，故A正确．
B.可以能从单一热源吸收热量，使之完全变成功，但必须会引起其它的一些变化，故B错误．
C.布朗运动是小颗粒受到不同方向的液体分子无规则运动产生的撞击力不平衡引起的，并非由分子的引力和斥力引起的，故C错误．
D.根据热力学第一定律，理想气体体积膨胀时，对外做功，但和外界热交换不明确，其内能可能不变，故D正确．
E.根据理想气体状态方程PV/T=C，P不变，V增大，温度T增大，分子的平均动能增大，分子势能可以忽略不计，内能一定增加，故E正确．
16． 能量守恒定律 热力学第二定律
【详解】
第一类永动机违反了能量的转化与守恒，永远不可能实现；
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，内能在转化为机械能的过程中要生热，所以要引起其它变化。
17．BCE
【详解】
满足能量守恒定律的宏观过程不一定可以自发进行，比如热量就不能自发地从低温物体传到高温物体．故A错误．熵越大，物体内分子运动的无序性程度越大，故B正确；液体的饱和汽压与温度有关，与体积无关，故C正确；当分子间距增加时，分子间引力、斥力都减小，故D错误；当分子力表现为斥力时，分子力随着分子间距的减小而增加，在平衡位置分子势能具有最小值，故分子间距变化偏离平衡位置时，分子势能增加，故E正确；故选BCE．
18．ADE
【详解】
A．自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性，第二类永动机虽不违犯能量守恒定律，但违反了热现象的宏观过程的方向性，不能制成，故A正确；
B．布朗运动是固体小颗粒的无规则运动，但它反映了液体分子的无规则运动，故B错误；
C．多晶体不具有各向异性，故C错误；
D．物质的摩尔质量是阿伏伽德罗常数个分子的质量，可以估算出一个物质分子的质量，故D正确；
E．如果没有热交换，外界对系统做功,根据热力学第一定律，系统的内能一定增大，故E正确．
故选：ADE．
19．ABE
【详解】
根据热力学第二定律知热量只能够自发从高温物体传到低温物体，但也可以通过热机做功实现从低温物体传递到高温物体，电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递，故A正确．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量小于向室外放出的热量，因为工作过程还有电热释放，故B正确．根据热力学第二定律，可知内燃机不可能成为单一热源的热机，故C错误；对能源的过度消耗将形成能源危机，但自然界的总能量守恒，故D错误；能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，选项E正确；故选ABE.
20．不违反　热水温度降低，冷水温度升高　热水中的内能减少，一部分转化为电能，一部分传递给冷水．转化效率低于100%
【详解】
温差发电现象中产生了电能是因为热水中的内能减少，一部分转化为电能，一部分传递给冷水，不违反热力学第二定律．
21．不可能实现，因为它违背了能的转化和能量守恒定律
【详解】
小球上升过程中，磁场力对小球做正功，使小铁球机械能增加；但小球下落时，同时也受到磁场力，而且做负功，这个负功与上升过程的正功相互抵消，所以维尔金斯的“永动机”不可能实现。
22．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。
23．(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。
答案第1页，共2页