4.3热力学第二定律 专项测试（Word版含解析）

4.3、热力学第二定律
一、单选题
1．下列说法中正确的是（　　）
A．所有的能量守恒过程都能自发地发生
B．世界上有多种形式的能量如煤、石油、生物能等都来自太阳辐射的能量
C．热传递、摩擦生热和气体自由膨胀都是可逆过程
D．能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机
2．下列说法不正确的是（　　）
A．第二类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律
B．热量既能由高温物体传递到低温物体，也能由低温物体传递到高温物体
C．物体从单一热源吸收热量全部用来对外做功，这是有可能的
D．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
3．人们常用空调调节室内空气的温度，下列说法正确的是（　　）
A．空调风速越大，室内空气的分子动能也越大
B．空调过滤器能够吸附PM2.5颗粒，此颗粒的运动是分子热运动
C．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性
D．空调制热使得室内温度上升，则速率小的空气分子比例减小
4．下列有关热学的说法中正确的是（　　）
A．热量不可以从低温物体传递到高温物体
B．气体吸收热量，其分子平均动能一定增加
C．气体温度降低，其分子平均动能一定减小
D．随着科学的进步，可以将物体的温度降到℃
5．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
6．下列说法中正确的是（　　）
A．四冲程汽油机在压缩冲程中是将内能转化为机械能
B．抽香烟的人周围烟雾缭绕，可以说明分子在不停地做无规则运动
C．用丝绸摩擦玻璃棒，电子从丝绸转移到玻璃棒，因而玻璃棒带正电
D．高压锅运用了液体沸点随液面上方气压的增大而升高的原理
7．关于热力学定律，下列说法中正确的是（　　）
A．在一定条件下物体的温度可以降到绝对零度
B．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
C．热机的效率可以达到100%
D．在热传递中，热量不可能自发地从低温物体传给高温物体
8．热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象。所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把流散的能量重新收集、重新加以利用。下列关于能量耗散的说法中正确的是（　　）
A．能量耗散现象是指能量在周围环境中消失了
B．能量耗散不符合热力学第二定律
C．能量耗散过程中能量仍守恒
D．使用清洁的能源可以减少能量耗散
9．下列关于热学现象和热学规律说法正确的是（ ）
A．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
B．一定量的水变成的水蒸气，其分子势能增加
C．物体的温度为时，物体分子的平均动能为零
D．用活塞压缩气缸里的空气，对空气做功，同时空气的内能增加了，则空气从外界吸收热量
10．关于热现象和热学规律，下列说法正确的是（　　）
A．布朗运动就是分子的运动
B．热量只能从高温物体向低温物体传递，不可能由低温物体传给高温物体
C．分子之间作用力表现为引力时，分子之间距离减小，分子势能减小
D．温度高的物体，其内能一定大
11．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
12．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
13．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
二、多选题
14．下列说法正确的是（ ）
A．热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的状态向无序程度大的状态转化的过程
B．扫地时，在阳光照射下，看到尘埃飞舞，这是尘埃在做布朗运动
C．物理性质表现为各向同性的固体不一定是非晶体
D．饱和汽压只跟汽体的自身性质与温度有关
E．液晶具有光学各向异性，所以液晶是晶体
15．下列说法正确的是
A．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体
B．液体的饱和气压随温度的升高而增大是因为饱和汽的体积随温度的升高而增大
C．液体与大气相接处，表面层内分子所受其它分子的作用表现为相互吸引
D．0℃的水和0℃的冰，它们的分子平均动能相同
E．相对湿度是表示空气中水蒸气离饱和状态远近的物理量；绝对湿度相同，温度低时相对湿度大
16．对分子动理论及热力学定律的理解，下列说法正确的是_______________。
A．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵是不会减少的
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．冰箱把热量从低温物体传递到高温物体的过程，是遵循热力学第二定律的
D．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
E．两个分子在相互靠近的过程中其分子力逐渐增大，而分子势能一定先减小后增大
三、填空题
17．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________。
18．下列说法正确的是__________．
A．大颗粒的盐磨成细盐，就变成了晶体
B．两个分子的间距从极近逐渐增大到10r0的过程中，它们的分子势能先减小后增大
C．空气的相对湿度定义为空气中所含水蒸气压强与同温度水平的饱和蒸气压的比值
D．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
E.第二类永动机不违反热力学第二定律，但违反了热力学第一定律
19．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
20．热力学第二定律的微观意义为：一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性____ （选填增大、减小、不变）的方向进行；熵值较大代表着较为___（选填有序、无序）．
四、解答题
21．如图所示，将一滴红墨水滴入一杯清水中，红墨水会逐渐扩散到整杯水中。试说明这个过程中无序程度的变化。
22．有人估算使地球上的海水降低0.1℃，就能放出5.8×1024J的热量，这相当于1800个功率为100万千瓦的核电站一年的发电量。假定整个海洋都具有同一温度，你能设计一种只靠吸收海水的热量推动轮船航行，而不需要燃料的机器吗？
23．请整理热力学第二定律的不同表述，并说明它们分别对应着怎样的物理事实。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
A．与热现象有关的能量守恒过程，还要满足热力学第二定律，才能自发地发生，A错误；
B. 世界上有多种形式的能量如煤、石油、生物能等都来自太阳辐射的能量，B正确；
C. 热传递、摩擦生热和气体自由膨胀都是不可逆过程，C错误；
D. 能的转化过程符合能量守恒定律，能量的形式发生改变，可以利用的能量越来越少，因此会发生能源危机，D错误。
故选B。
2．A
【解析】
【分析】
【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，故A错误；
B．热量既能由高温物体传递到低温物体，也能由低温物体传递到高温物体，故B正确；
C．物体从单一热源吸收热量全部用来对外做功，这是有可能的，故C正确；
D．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，故D正确；
故选A。
3．D
【解析】
【详解】
A．室内空气的分子动能只与温度有关，与空调风速无关，故A错误；
B．空调过滤器能够吸附PM2.5颗粒，PM2.5颗粒是肉眼看不见的固体小颗粒，做的是布朗运动，不是分子热运动，故B错误。
C．空调既能制热又能制冷，说明在不自发地条件下热传递方向可以逆向，不违背热力学第二定律，故C错误；
D．空调制热使得室内温度上升，根据温度是分子平均动能的标志，所以速率小的空气分子比例减小，故D正确；
故选D.
4．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．热量可以从低温物体传递到高温物体，但要引起其他的变化，例如电冰箱就是将热量从低温物体传递到高温物体，故A错误；
B．根据热力学第一定律，气体吸收热量，但由于不知道气体对外做功情况，所以内能变化无法确定，从而无法确定其分子平均动能的变化，故B错误；
C．温度是分子平均动能的标志，气体温度降低，其分子平均动能一定减小，故C正确；
D．绝对零度℃无法达到，所以随着科学的进步，不可能将物体的温度降到℃，故D错误。
故选C。
5．C
【解析】
【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。
6．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．四冲程汽油机在压缩冲程中是将机械能能转化为内能，A错误；
B．缭绕的烟雾内是固体小颗粒的运动，不能说明分子在不停地做无规则运动，B错误；
C．用丝绸摩擦玻璃棒，电子从玻璃棒转移到丝绸，因而玻璃棒带正电，C错误；
D．高压锅是封闭的，上方气体在有限的空间越来越多且温度越来越高，压强越来越大，运用了液体沸点随液面上方气压的增大而升高，D正确。
故选D。
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．热力学第三定律告诉我们，绝对零度永远无法达到，A错误；
B．第一类永动机违反能量守恒定律，第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反热力学第二定律，B错误；
C．不可能从单一热源吸收热量使之全部用来做功而不产生其他影响，热机效率无法达到100%，C错误；
D．热量可以从低温物体传到高温物体，但是不可能自发的从低温传到高温物体，D正确。
故选D。
8．C
【解析】
【分析】
【详解】
AC．能量守恒定律是自然界无条件成立的普适定律，能量耗散并不是指能量消失了，而是转化为难以回收利用的能量，A错误，C正确；
B．热力学第二定律说明了能量在转化过程中不可逆，因此能量无法重新收集加以利用，B错误；
D．清洁能源的使用过程中，同样发生能量耗散，不可避免，D错误。
故选C。
9．B
【解析】
【详解】
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，也可能从低温物体传到高温物体，但要引起其他的变化，选项A错误；一定量100℃的水变成100℃的水蒸气要吸收热量，而分子动能不变，则其分子势能增加，选项B正确；分子在永不停息的做无规则运动，则当物体的温度为0℃时，物体分子的平均动能不为零，选项C错误；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3.0×105J，同时空气的内能增加了2.0×105J，则空气向外界放出热量1.0×105J，选项D错误.
10．C
【解析】
【详解】
布朗运动不是分子的运动，是悬浮固体颗粒的无规则运动，选项A错误；热量能自动的从高温物体向低温物体传递，也能由低温物体传给高温物体，但要引起其他的变化，选项B错误；分子之间作用力表现为引力时，分子之间距离减小，分子力做正功，分子势能减小，选项C正确；物体的内能与物体的温度、体积及物质的量都有关，则温度高的物体，其内能不一定大，选项D错误；故选C。
11．D
【解析】
【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；
考点：考查了布朗运动、阿伏伽德罗常数的运算、热力学第一定律热力学第二定律和与物体的内
名师点睛：布朗运动是悬浮在液体中的小颗粒的无规则运动，反映了液体分子的无规则运动，温度越高、颗粒越小则布朗运动越明显．本题考查了布朗运动、阿伏伽德罗常数的运算、热力学第一定律热力学第二定律和与物体的内能相关的因素等知识点的内容，容易出现错误的地方是对热力学第二定律的几种不同说法的理解，要牢记．
12．D
【解析】
【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．
考点：热力学第二定律；热力学第一定律；布朗运动
【名师点睛】此题考查了选修3-3中的几个知识点，都是简单的基础知识，只要多看书理解记忆即可得分；容易搞错的是布朗运动，不是液体分子运动，也不是固体分子运动，而是固体颗粒的运动，是分子运动的表现．
13．A
【解析】
【分析】
【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。
14．ACD
【解析】
【详解】
A．分子的热运动是大量分子的无规则运动，系统的一个宏观过程包含着大量的微观状态，这是一个无序的运动，热运动的结果只能使分子热运动更加无序，而不是变成有序，热传递的自然过程从微观上讲就是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程，A正确；
B．布朗运动是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，这种微粒一般是很小的，用肉眼看不见，而尘埃的颗粒较大，是在空气气流作用下的宏观运动，B错误；
C．物理性质表现为各向同性的固体不一定是非晶体，可能是多晶体，C正确；
D．饱和蒸汽压是物质的一个重要性质，它只跟汽体的自身性质与温度有关，D正确；
E．液晶具有光学各向异性，但是液晶不是晶体，E错误。
故选ACD。
15．CDE
【解析】
【详解】
凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量能自发从高温物体传递给低温物体，不能自发从低温物体传递给高温物体，故A正确；液体的饱和汽压与温度有关，液体的饱和汽压随温度的升高而增大，与体积、质量无关，故B错误；液体与大气相接处，表面层内分子所受其它分子的作用表现为相互吸引，故C正确；温度是分子平均动能的标志，所以0℃的水和0℃的冰，它们的分子平均动能相同，故D正确；相对湿度是表示空气中水蒸气离饱和状态远近的物理量；绝对湿度相同，温度低时相对湿度大，故E正确．所以AB错误，CDE正确．
16．ABC
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据熵增加原理，在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少，故A正确；
B．一定质量的理想气体经历等压膨胀过程，温度升高，内能增大，体积增加，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体一定吸收热量，B正确；
C．冰箱能使热量从低温物体传递到高温物体，要消耗电能，因此遵循热力学第二定律，C正确；
D．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒受到液体分子的撞击作用不平衡而产生的，D错误；
E．当两分子间的距离为平衡距离时，分子间的作用力为零，两分子间的距离从平衡距离开始减小，分子间的作用力增大，当两分子间距离从无穷大逐渐靠近的过程中，分子力先增大再减小然后再增大；两分子间的距离等于平衡距离时分子势能最小，当两分子间的距离大于平衡距离时，随分子间距离的减小分子势能减小，当两分子间的距离小于等于平衡距离时，随两分子间距离的减小分子势能增大，故E错误。
故选ABC。
17． 能量守恒定律 热力学第二定律
【解析】
【分析】
【详解】
[1]第一类永动机违反了能量的转化与守恒，永远不可能实现；
[2]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。
18．BCD
【解析】
【详解】
A.将大颗粒的粗盐磨成细盐，细盐仍然是晶体，故A错误；
B.两个分子的间距从极近逐渐增大到10r0的过程中，分子间表现出先斥力后引力，故分子力先做正功，后做负功，它们的分子势能先减小后增大，故B正确；
C.空气的相对湿度定义为空气中所含水蒸气压强与同温度水平的饱和蒸气压的比值，故C正确；
D.给自行车打气，越打越困难主要是因为胎内气体压强增大，与分子间的斥力无关，因为分子斥力起作用的距离，故D正确；
E.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，故E错误。
故选BCD。
19．ADE
【解析】
【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．
20． 增大 无序
【解析】
【详解】
[1]热力学第二定律的微观意义为：一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行；
[2]熵值较大代表着较为无序。
21．见解析
【解析】
【分析】
【详解】
一滴红墨水滴入一杯清水中，红墨水会自发地进入清水中，最终整杯水均匀地变红了，但这杯均匀的红水中的小碳粒绝不会自发地聚集在一起，成为一滴红墨水，而其余部分又变成了清水。此过程中从有序变成无序，无序程度增加了，即熵增加了。
22．见解析
【解析】
【分析】
【详解】
这种靠吸收海水热量推动轮船航行的热机基本结构如图所示
设大气温度为t2，海水温度为t1，在不同的温差下，热机的工作情况不同。当t2≥t1时，热机无法从海水中吸取热量对外做功，否则将需要一个用于放热的更低温的热源；当t223．见解析
【解析】
【分析】
【详解】
1．克劳修斯表述为：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化；
克劳修斯表述说明了热传导的方向性：
①热量可以自发地从高温物体传递给低温物体。
②热量从低温物体传递给高温物体，必须借助外界的帮助。
2．开尔文表述为：不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功（全部对外做功），而不产生其他影响（不引起其他变化）。
开尔文表述说明了机械能可以自发地全部转化为内能，而内能全部转化为机械能必须受外界影响或引起外界变化，所以第二类永动机，即效率η=100%的机器不可制成。
答案第1页，共2页
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