4.3热力学第二定律 综合训练（word版含解析）

4.3热力学第二定律
一、选择题（共14题）
1．下列说法正确的是（ ）
A．对绝热容器内的气体进行压缩，气体内能增大
B．汽缸内一定质量的理想气体做等温膨胀时要放热
C．空调制冷时，热量自发地从低温物体传递给高温物体
D．汽车内燃机中的汽油燃烧时，其内能可全部转变为机械能
2．下列关于热现象的说法中正确的是（　　）
A．在一定条件下物体的温度可以降到绝对零度
B．在热传递中，热量不可能自发地从低温物体传给高温物体
C．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
D．花粉颗粒在液体中的布朗运动，是由于花粉颗粒内部分子无规则热运动引起的
3．根据热力学定律，下列说法正确的是（ ）
A．第二类永动机违反能量守恒定律
B．机械能和内能的转化具有方向性
C．当温度由20℃变为40℃，物体分子的平均动能应变为原来的2倍
D．温度是分子平均动能的标志，所以物体的温度为0℃时，物体分子的平均动能为零
4．下列说法正确的是（ ）
A．常温常压下，一定质量的气体，保持体积不变，压强将随温度的增大而增大
B．用活塞压缩气缸里的空气，对空气做功3.5×105 J同时空气的内能增加了2.5×105 J，则空气从外界吸收热量1×105 J
C．物体的温度为0 ℃时，分子的平均动能为零
D．热量从低温物体传到高温物体是不可能的
5．下列哪个过程具有方向性（　　）
①热传导过程　②机械能向内能的转化过程　③气体的扩散过程　④气体向真空中的膨胀
A．①② B．②③ C．①②③ D．①②③④
6．下列关于熵的说法中错误的是（　　）
A．熵是系统内分子运动无序性的量度
B．在自然过程中一个孤立系统的熵总是增加或不变的
C．热力学第二定律也叫做熵减小原理
D．熵值越大代表着越无序
7．下列各种说法中不正确的是（　　）
A．露珠呈球形是由于表面张力所致
B．布朗运动反映了悬浮颗粒中分子运动的无规则性
C．第二类永动机不违背热力学第一定律
D．给自行车打气时气筒压下后反弹，不是由于分子斥力造成的
8．下列关于热学的判断，正确的是
A．对一定质量的气体加热，其内能一定增加
B．物体温度升高时，物体内的每个分子的速率都将增大
C．一定质量的理想气体，当它的压强、体积都增大时，其内能一定增加
D．满足能量守恒定律的宏观过程都可以自发地进行
9．下列关于热现象的说法中，正确的是（　　）
A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒就是非晶体
B．布朗运动不是液体分子的运动，但它可以说明液体分子在永不停息地做无规则运动
C．第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第一定律
D．某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，则阿伏伽德罗常数可表示为
10．对下列过程的判断中不正确的是（　　）
A．电能可以全部变为内能
B．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能
C．热机中，燃气内能可能全部变为机械能
D．在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体
11．下列说法中正确的是（ ）
A．温度越高，每个分子的热运动速率一定越大
B．从微观角度看，气体对容器的压强是大量气体分子对容器壁的频繁碰撞引起的
C．随着分子间距离的增大，分子间引力增大，分子间斥力减小
D．机械能不可能全部转化为内能，内能也无法全部用来做功以转化成机械能
12．关于热现象，下列说法中正确的是( )
A．空调既能制热又能制冷，说明在不自发的条件下热传递的方向性具有可逆性
B．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就越多，布朗运动越不明显
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．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒就是非晶体
13．下列说法中，表述正确的是（　　）
A．气体的体积指的是气体的分子所能够到达的空间的体积，而不是该气体所有分子的体积之和
B．在使用“单分子油膜法”估测分子直径的实验中，为了计算的方便，可以取1毫升的油酸酒精混合溶液滴入水槽
C．理论上，第二类永动机并不违背能量守恒定律，所以随着人类科学技术的进步，第二类永动机是有可能研制成功的
D．外界对气体做功时，其内能可能会减少
E．给自行车打气，越打越困难主要是因为胎内气体压强增大，而与分子间的斥力无关
14．下列关于热现象的说法中正确的是（　　）
A．扩散现象在完全失重的太空环境下不会发生
B．毛细现象与液体的表面张力有关
C．固体在熔化时，从外界吸收热量，温度不断升高
D．水黾能停在水面上是因为液体表面层分子间的相互作用力表现为引力
E．物体从单一热源吸收的热量可以全部用于做功
二、填空题
15．判断下列说法的正误。
（1）热量不会从低温物体传给高温物体。( )
（2）机械能可以完全转化为内能，而内能不可能完全转化为机械能。( )
（3）可以从单一热库吸收热量，使之完全变为功。( )
（4）能源是取之不尽、用之不竭的。( )
16．下列说法正确的是____________
A．用气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数就可以算出气体分子的体积
B．热量不能从低温物体传到高温物体
C．在一定温度下，悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显
D．一定质量的理想气体当其温度变化时，气体内能一定变化
E．一定质量的理想气体压强不变时，气体分子单位时间内对器壁单位面积的平均碰撞次数随着温度升高而减小
17．下列说法正确的是：
（1）若某种实际气体分子的作用力表现为引力，则一定质量的该气体内能的大小与气体体积和温度的关系正确的是_______
A．如果保持其体积不变，温度升高，内能一定增大
B．如果保持其温度不变，体积增大，内能一定增大
C．如果吸收热量，温度升高，体积增大，内能不一定增大
（2）有关热力学第二定律说法正确的是_______
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
E. 任何热机都不可能使燃料燃烧所释放的热量完全转化为机械能
18．(1)_____________是分子平均动能的标志
(2)查理定律可以表述为：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强P与_______________________成正比。
(3)请写出把未饱和汽变成饱和汽的常见两种方法__________________________和___________________________。
(4)一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与________________________________的和。这个关系叫做热力学第一定律。
(5)在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会_________________。
三、综合题
19．日常生活中有许多熵增加的例子，请列举几个。
20．试述热力学第一定律与热力学第二定律的区别
21．举例说明不可逆过程必定朝着熵增加的方向进行。
22．试想，如果分子的运动可自发地从无序变为有序，会有什么现象发生？这些现象会自然发生吗？为什么？请与同学讨论交流。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
A．由于绝热，即与外界没有热交换，压缩时对气体所做的功必然以气体内能的方式进入气体，所以气体内能增加，故A正确；
B．理想气体做等温膨胀时，因为等温，故内能不变，膨胀即气体对外界做功，根据热力学第一定律知，气体吸热，所以B错误；
C．热量不能自发地从低温物体传递给高温物体，所以C错误；
D．由热力学第二定律知，汽车内燃机中的汽油燃烧时，其内能不可全部转变为机械能，所以D错误．
故选A。
2．B
【详解】
A．绝对零度是低温的极限，不可能达到，A错误；
B．由热力学第二定律可知，在热传递中，热量不可能自发地从低温物体传给高温物体，B正确；
C．第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了热力学第二定律，C错误；
D．花粉颗粒在液体中的布朗运动，是由于液体内部分子无规则热运动引起的，D错误。
故选B。
3．B
【详解】
A、第二类永动机不违反能量守恒定律，它违反热力学第二定律，故A错误；
B、热力学第二定律反应了宏观自然过程的方向性，机械能与内能间的相互转化具有方向性，故B正确；
C、物体分子的平均动能与热力学温度成正比，所以当温度由20℃变为40℃，物体分子的平均动能不可能变为原来的2倍，故C错误；
D、温度是分子平均动能的标志，物体的温度为0℃时，热力学温度为273.15K，故分子的平均动能不为零，故D错误；
故选B．
4．A
【详解】
根据可知常温常压下，一定质量的气体，保持体积不变，压强将随温度的增大而增大，选项A正确；根据热力学第一定律，用活塞压缩气缸里的空气，对空气做功3.5×105J,同时空气的内能增加了2.5×105J，则空气向外界放出热量1×105J，选项B错误； 物体的温度为0℃时，分子的平均动能不为零，选项C错误；根据热力学第二定律，热量从低温物体传到高温物体是可能的，但要引起其他的变化，选项D错误；故选A.
5．D
【详解】
这四个过程都是与热现象有关的宏观过程，根据热力学第二定律可知，它们都是不可逆的，具有方向性。故D正确，ABC错误。
故选D。
6．C
【详解】
A．熵是系统内分子运动无序性的量度，在一个孤立的系统，熵越大，系统的无序度越大，故A正确；
B．根据热力学第二定律，在自然过程中熵是不会减小的，故B正确；
C．热力学第二定律也叫熵增原理，故C错误；
D．在一个孤立的系统，熵越大，系统的无序度越大，故D正确；
此题选择错误的选项，故选C。
7．B
【详解】
A．露珠呈球形是由于表面张力所致，故A正确；
B．布朗运动反映了液体分子运动的无规则性，故B错误；
C．第二类永动机不违背热力学第一定律，它违反热力学第二定律，能量转化有一定的方向性在不改变其他条件下，故C正确；
D．给自行车打气时气筒压下后反弹，是由于气体压强的原因，不是分子作用力的作用，故D正确。
本题选错误项，故选B。
8．C
【详解】
试题分析：根据热力学第一定律，加热时可能气体对外做功，内能也可能减小，A错误；温度升高，分子的平均动能增加，但不一定每个分子的速度都增加，B错误；对一定量的理想气体，内能是由温度决定，只要温度升高，内能就会增加，根据，当它的压强、体积都增大时，温度一定升高，内能一定增加，C正确；根据热力学第二定律，热量不可能自发的从高温物体传给低温物体，D错误
9．B
【详解】
A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒还是晶体，故A错误；
B．布朗运动是指悬浮在液体或气体中的微粒所做的永不停息的无规则运动，它反应了液体分子或气体分子在永不停息地做无规则运动，故B正确；
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，故C错误；
D．某气体的摩尔体积为V，若平均每个分子的所占空间体积为，则阿伏伽德罗常数可表示为
由于气体分子实际体积远小于平均每个分子的所占空间体积为，故
故D错误。
故选B。
10．C
【详解】
A．电流通过电路时，电能可以全部变为内能，A正确；
B．根据热力学第二定律，可知，在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能，B正确；
C．热机中，燃气内能不可能全部变为机械能，热机的效率不可能达到100%，C错误；
D．根据热力学第二定律，知热量不可能自发地从低温物体传递给高温度物体，D正确。
故选C。
11．B
【详解】
A．热力学规律是统计规律，对单个分子没有意义，故A错误；
C．随着分子间距离的增大，分子间引力、斥力都减小，故C错误；
D．机械能可全部转化为内能，但是根据热力学第二定律可知，自发情况下，内能无法全部用来做功以转化成机械能，故D错误；
B．大量气体分子对容器壁的频繁碰撞是气体压强的微观产生原因，故B正确。
故选B。
12．ABC
【详解】
A.空调既能制热又能制冷，说明在不自发的条件下，热量可以从温度高的物体传向温度低的，也可以从低温物体传向高温，热传递的方向具有可逆性，A正确．
B.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就越多，越容易达到平衡，布朗运动越不明显，B正确．
C.根据热力学第二定律的微观解释可知，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.将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒仍是晶体，D错误．
13．ADE
【详解】
A．气体的体积指的是气体的分子所能够到达的空间的体积，而不是该气体所有分子的体积之和，故A正确；
B．在使用“单分子油膜法”估测分子直径的实验中，要取1滴油酸酒精混合溶液滴入水槽，故B错误；
C．理论上，第二类永动机并不违背能量守恒定律，但是违背热力学第二定律，所以第二类永动机是不可能研制成功的，故C错误；
D．根据热力学第一定律，外界对气体做功时，若放出的热量大于外界对气体做的功，则其内能会减少，故D正确；
E．给自行车打气，越打越困难主要是因为胎内气体压强增大，而与分子间的斥力无关，故E正确；
故选ADE。
14．BDE
【详解】
A．扩散现象是分子热运动的体现，与宏观的受力无关，故A错误；
B．毛细现象是毛细管插入浸润液体中，表面张力向上拉液体，管内液面上升，毛细管插入不浸润液体中，表面张力向下拉液体，管内液体下降，所以毛细现象与液体的表面张力有关，故B正确；
C．晶体在熔化时，从外界吸收热量，温度不变，非晶体在熔化时，从外界吸收热量，温度不断升高，故C错误；
D．水黾能停在水面上是因为液体表面层分子稀疏，分子之间的相互作用力表现为引力的原因，故D正确；
E．由热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不引起其他变化，但在一定条件下，物体从单一热源吸收的热量可以全部用于做功，故E正确。
故选BDE。
15． 错误 错误 正确 错误
16．CDE
【详解】
A、摩尔体积除以阿伏伽德罗常数算出的是气体分子占据的空间,气体分子间的空隙很大,所以气体分子占据的空间不等于气体分子的体积.故A错误;
B、热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但热量在外界条件下能从低温物体传到高温物体，故B错；
C、悬浮在液体中的固体微粒越小,来自各方向的撞击抵消的越少,则布朗运动就越明显.故C正确；
D、理想气体的内能由温度决定，温度变化气体内能一定变化，故D正确；
E、一定质量的理想气体压强不变时,温度升高,则体积一定增大;故气体分子单位时间内对器壁单位面积的平均碰撞次数随着温度升高而减少;所以E选项是正确的;
综上所述本题答案是：CDE
17． AB E
【详解】
（1）A．保持其体积不变，则气体的分子势能不变；温度升高，则分子的平均动能变大，则内能一定增大，A正确；
B．如果保持其温度不变，则气体的分子平均动能不变；体积增大，则分子距离变大，引力做负功，分子势能变大，则内能一定增大，B正确；
C．如果吸收热量，温度升高，分子动能变大；体积增大，分子势能变大，故内能一定增大， C错误；
故选AB。
（2）D．热量能够自发的从高温物体传到低温物体，也能从低温物体传到高温物体，但是要引起其他的变化，D错误；
E．根据热力学第二定律可知，任何热机都不可能使燃料燃烧所释放的热量完全转化为机械能，E正确；
故选E。
18． 温度 热力学温度 降低温度 减小体积 外界对气体所做的功 减少
【详解】
(1)温度是分子平均动能的标志
(2)查理定律可以表述为：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强P与热力学温度成正比。
(3)把未饱和汽变成饱和汽的常见两种方法：降低温度和减小体积。因为饱和汽压强随温度的降低而减小，减小体积可以增加未饱和汽的压强。
(4)一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对气体所做的功的和。这个关系叫做热力学第一定律。
(5)在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少。
19．见解析
【详解】
熵是物体内分子运动无序程度的量度，熵值越大，表明系统内分子运动越无序，任何自然过程一定总是沿着熵增加的方向进行的，如热传导过程总是沿着无序程度增加的方向进行的；一副扑克牌，随着洗牌次数增加，无序程度就会增加；队列解散后的学生，时间越久学生的位置越无序；气体分子向真空中扩散，时间越久，气体分子越无序。
20．热力学第一定律揭示了做功和热传递对改变物体内能的定律关系，指明内能不但可以转移，而且还能跟其他形式的能相互转化．热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的一种表述形式，是从能的角度揭示不同物质运动形式相互转化的可能性．告诫人们：第一类永动机不可能制成．
热力学第二定律揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性．如机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能，而不引起其他变化．进一步揭示了各种物质运动过程及其运动形式的转化过程都具有方向性．告诫人们：第二类永动机不可能制成，热力学第二定律有多种表述形式．
21．见解析
【详解】
由热力学第二定律可知：在孤立系统中进行的自发过程总是沿着熵增加的方向进行，它是不可逆的，平衡态相应于熵最大值的状态。
举例：当热量自发地从温度为T1的高温物体传向温度为T2的低温物体时，高温物体的熵减少
低温物体的熵增加
由于T1>T2，故熵的变化为
即熵增加，故不可逆过程必定朝着熵增加的方向进行。
22．见解析
【详解】
如果分子的运动可以自发地从无序变为有序，那么内能会自发地全部转化为机械能，低温物体会自发地将热量传递到高温物体等现象将会发生，这违背了热力学第二定律，这些现象将不可能自然发生。
答案第1页，共2页