同步课时精练（十二）3.3热力学第二定律（含解析）

同步课时精练（十二）3.3 热力学第二定律（后附解析）
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．下列说法中正确的是（　　）
A．悬浮在水中花粉颗粒的布朗运动反映了花粉中分子做无规则的热运动
B．足球充足气后很难压缩，是足球内气体分子间斥力作用的结果
C．温度相同的氢气和氧气中，氢气分子和氧气分子的平均速率不同
D．热量不能从低温物体传到高温物体
3．下列说法正确的是（　　）
A．露珠是空气中的水蒸气凝结而成，凝结过程中分子间的引力减小，斥力增大
B．冰箱制冷，说明在引起其他变化的情况下，温度可以从低温物体传到高温物体
C．物质是晶体还是非晶体并非绝对，在一定条件下，某些非晶体也可以转化为晶体
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，因此固体颗粒越小，布朗运动越明显
4．下列说法正确的是有（　　）
A．只要知道氧气的摩尔体积和氧气分子的体积，就可以计算出阿伏加德罗常数
B．一定量的0℃冰熔化成0℃水，其分子势能减少
C．晶体中的原子（或分子、离子）都是按照一定规律排列的，并具有空间上的周期性
D．“第一类永动机”不可能制成，是因为它违反热力学第二定律
5．下列说法正确的是（　　）
A．体积和温度都相同的气体，内能一定相同
B．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加
C．一切过程都是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
D．从单一热源吸收热量，使之完全变为功是提高机械效率的常用手段
6．下列说法中正确的是（　　）
A．热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体
B．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功
C．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的
D．因违背能量守恒定律而不能制成的机械称为第二类永动机
7．将一件裙子放进死海，3年后成了一件精美的艺术品（如图）。其形成原因是海水中的盐，不断在衣服表面结晶所产生的。根据这一现象下列说法不正确的是（　　）

A．结晶过程看似是自发的，其实要受到环境的影响
B．结晶过程是无序向有序转变的过程
C．盐在溶解的过程中熵是增加的
D．这件艺术品被精心保存在充满惰性气体的密闭橱窗里，可视为孤立系统，经过很长时间后，该艺术品的熵可能减小
8．下列说法正确的是（　　）
A．冰箱能使热量从低温物体传递到高温物体，因此不遵循热力学第二定律
B．自发的热传导是可逆的
C．可以通过给物体加热而使它运动起来，但不产生其他影响
D．气体向真空膨胀具有方向性
9．下列说法正确的是（　　）
A．第二类永动机不可能制成功的原因是违背能量守恒定律
B．热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性
C．因为能量守恒，所以能源危机是不可能的
D．摩擦力做功的过程，必定有机械能转化为内能
二、多选题
10．下列说法正确的是___________．
A．一定质量的理想气体分别发生等压膨胀和等容升温两个过程，初末温度相同，则两过程中等压膨胀过程吸热更多
B．热量不可能自发的从低温物体传递到高温物体而不产生其它影响，这是热力学第二定律开尔文的表述
C．第一类永动机不能制成是违背了能量守恒定律
D．不可能通过技术革新使温度达到绝对零度
E．一定质量的物质，温度升高，内能一定增大
11．以下说法正确的是（ ）
A．两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的温度
B．相互间达到热平衡的两物体的内能一定相等
C．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
D．对大量事实的分析表明：热力学零度不可能达到
12．热学主要是从能量转化的观点来研究物质的热性质，它揭示了能量从一种形式转换为另一种形式时遵从的宏观规律，下面关于高中阶段学习的热学知识说法正确的是_________
A．两个温度不同的物体相互接触时，热量既能自发地从高温物体传给低温物体，也可以自发地从低温物体传给高温物体
B．一定质量的理想气体从外界吸收热量，其内能可能不变
C．物体的温度越高，分子热运动就越剧烈，每个分子动能也越大
D．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
E．一定质量的理想气体，先等温膨胀，再等压压缩，其体积不一定低于起始体积
三、解答题
13．查阅资料，简述“熵与负熵”。
14．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。
15．据《中国环境报》报道：从一份简单科技攻关课题研究结果显示，1999年我国酸雨区已占国土面积的40%以上，研究结果还表明，我国农业每年因遭受酸雨而造成的经济损失高达15亿多元。为了有效控制酸雨，目前国务院已批准《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案》等法规。在英国进行的一项研究结果表明：高烟囱可有效地降低地面SO2浓度。在20世纪的60~70年代的10年间，由发电厂排放的SO2增加了35%，但由于建造高烟囱的结果，地面浓度降低了30%之多。
（1）请你从全球环境保护的角度，分析这种做法是否可取？说明其理由并举出几种控制酸雨的有效途径。
（2）用传统的煤、石油作燃料，其主要缺点是什么？与传统的煤、石油作燃料相比，哪种物质可以作为新能源？主要优点是什么，缺点又是什么？
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
解析：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。
答案：B。
2．C
解析：A．悬浮在水中花粉颗粒的布朗运动反映了水分子做无规则的热运动。故A错误；
B．足球充足气后很难压缩，是足球内气体压强增加的结果。故B错误；
C．温度相同的氢气和氧气中，氢气分子和氧气分子的平均动能相同，但它们的质量不同，故速率不同。故C正确；
D．热量不能自发从低温物体传到高温物体。故D错误。
答案：C。
3．C
解析：A．水蒸气凝结成露珠的过程中，分子间距离减小，引力和斥力都增大，故A错误；
B．冰箱制冷，说明在引起其他变化的情况下，热量可以从低温物体传到高温物体，故B错误；
C．物质是晶体还是非晶体并非绝对，在一定条件下，某些非晶体也可以转化为晶体，故C正确；
D．布朗运动是由于做无规则运动的液体分子对悬浮在液体中的固体小颗粒的碰撞作用的不平衡所产生的，固体颗粒越小，这种不平衡性越强，布朗运动越明显，故D错误。
答案：C。
4．C
解析：A．知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数可以计算出每个气体分子占据的平均空间，但不是分子的体积，故知道氧气分子的摩尔体积和氧气分子的体积，不能计算出阿伏加德罗常数，故A错误；
B．一定量的0℃冰熔化成0℃水，温度保持不变，分子平均动能不变；但要吸热，所以内能增大，故分子势能增大，故B错误
C．在各种晶体中，原子（或分子、离子）都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性，即具有点阵结构，故C正确；
D．第一类永动机违背了能量守恒定律，所以是不可能制成的，故D错误。
答案：C。
5．B
解析：A．体积和温度都相同的气体，内能不一定相同，还和气体的种类有关，故A错误；
B．根据理想气体状态方程
可知，一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，温度升高，而一定量的理想气体得内能仅仅与温度有关，所以气体的内能一定增加，故B正确；
C．根据熵增原理可知，一切自发的热学过程都是向着分子热运动无序性增大的方向进行。故C错误；
D．根据热力学第二定律，不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，所以机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能，故D错误。
答案：B。
6．C
解析：A．热量能够从高温物体传到低温物体，也能从低温物体传到高温物体，但要引起其他的变化，故A错误；
B．根据热力学第二定律，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，即可以从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，但是会引起其他变化，故B错误；
C．根据热力学第二定律可知，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，故C正确；
D．第二类永动机不违背能量守恒定律，只是违背热力学第二定律，故D错误。
答案：C。
7．D
解析：AB．结晶过程不是自发的，通常是由于水温降低或水的蒸发引起，受到环境的影响，是由无序向有序的转变过程，故AB正确；
C．盐在溶解是固态变为液态，是自发过程，自发过程是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，即熵增加，故C正确；
D．孤立系统的熵永不减小，故D错误。
本题选错误项，答案：D。
8．D
解析：A．冰箱能使热量从低温物体传递到高温物体，消耗了电能，引起了外界变化，因此遵循热力学第二定律，A错误；
B．自发的热传导是不可逆的，热量一定从高温物体传递给低温物体，热量不可能自发的从低温物体传递给高温物体，B错误；
C．给物体加热只能增加物体的内能，不能增加物体的机械能，所以不能使它运动起来，C错误；
D．气体向真空膨胀具有方向性，气体的体积一定增大，不能减小，D正确。
答案：D。
9．B
解析：A．第二类永动机不可能制造成功的原因是违背热力学第二定律，但不违背能量守恒定律，选项A错误；
B．热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性，选项B正确；
C．能量虽然守恒，但有些能量耗散以后就将不能再利用，故要节约能源，选项C错误；
D．静摩擦力做功，没有机械能转化为内能，选项D错误。
答案：B。
10．ACD
解析：因为气体的初末温度相同，所以气体的内能不变，发生等压膨胀时，气体对外做功，发生等容升温时，不对外做功，所以等压膨胀过程吸热更多，故A正确；热量不可能自发的从低温物体传递到高温物体而不产生其它影响，这是热力学第二定律克劳修斯表述，故B错误；第一类永动机不能制成是违背了能量守恒定律，故C正确；温度与分子热运动平均动能成正比，分子热运动的平均动能不可能为零，故绝对零度不可能达到，故D正确；一定质量的物质，温度升高，内能不一定增大，故E错误．所以ACD正确，BE错误．
11．AD
解析：A．两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的温度，故A正确；
B．相互间达到热平衡的两物体的温度一定相等，分子平均动能相等，但质量或分子数不一定相等，所以内能就不一定相等，故B错误；
C．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，故C错误；
D．对大量事实的分析表明：热力学零度不可能达到，故D正确。
答案：AD。
12．BDE
解析：A．由热力学定律可知，热量能自地从高温物体传给低温物体，但不能自发地从低温物体传给高温物体，故A错误；
B．根据热力学定律可知，理想气体从外界吸收热量，如果同时对外做功，其内能可能不变，故B正确；
C．物体的温度越高，分子热运动就越剧烈，但不是每个分子动能都增大，只是大部分分子动能增大，故C错误；
D．根据压强的定义式可知，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，故D正确；
E．先等温膨胀，再等压压缩，由气态方程可知，体积先增大，后减小，其体积不一定小于起始体积，故E正确．
答案：BDE。
13．见解析
解析：
1850年，克劳修斯首次提出熵的概念，熵可以用来表达一个系统无序程度，系统从有序向无序的发展过程中熵在增加。在物理学中，不与外界进行物质和能量交换的系统叫做孤立系统。在自发过程中，系统总是自发地向无序方向发展，即一个孤立系统的熵值总是不断减小的，这就是熵增加原理。
负熵即熵减少，是系统有序化、组织化、复杂化状态的一种量度。1929年，匈牙利裔美国科学家齐拉德首次提出了“负熵”这个经典热力学中从未出现过的概念和术语。1940年，薛定谔跨界写了本生物学著作——《生命是什么》，在这本书中他提出了生物就是负熵的过程。生命体是开放系统，是不可逆的非热力学平衡体系。而平衡态是无序的，非平衡态则是有序的根源，薛定谔形容为“生命是依赖负熵为生存”的。
物理学采用“熵函数”来描述系统的无序化或有序化程度，熵值增长就意味着系统的无序化提高或有序化降低，熵值减少就意味着系统的无序化降低或有序化提高。从系统的外界输入“负熵”可抵消系统的熵值增长，从而维持和发展系统的有序化。由此可见：从物理学角度来看，人类社会的一切生产与消费实际上就是“负熵”的创造与消耗；从在社会学角度来看，人类社会的一切生产与消费实际上就是“价值”的创造与消耗。因此“负熵”与“价值”之间存在着某种必然的联系。
14．见解析
解析：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。
15．（1）不可取；一是对煤、石油等传统能源进行处理，使其燃烧过程不产生SO2；二是对SO2回收；三是开辟“绿色能源”，主要是氢能源；（2）①煤，石油是不易再生的化工燃料，其资源是有限的；②燃烧后产生的SO2、NO2等严重污染大气，进而形成酸雨；③燃烧后产生的CO2又会造成温室效应。与传统的燃料相比，氢可以作为目前最理想的燃料，优点：①H2可以用水作为原料来制取，取之不尽，用之不竭；②H2燃烧时放热多，放出的热量约为同质量汽油的3倍；③氢燃料的最大优点是燃烧产物为水，不易污染环境，还可循环使用。
缺点：氢能源的提取、开发和利用的技术发明成为当务之急。
解析：（1）这种做法不可取。建设高烟囱只能降低地面SO2的浓度，不能从根本上降低大气中SO2的浓度。控制酸雨的途径主要有三个：一是对煤、石油等传统能源进行处理，使其燃烧过程不产生SO2；二是对SO2回收；三是开辟“绿色能源”，主要是氢能源。
（2）传统的燃料主要缺点是：①煤，石油是不易再生的化工燃料，其资源是有限的；②燃烧后产生的SO2、NO2等严重污染大气，进而形成酸雨；③燃烧后产生的CO2又会造成温室效应。与传统的燃料相比，氢可以作为目前最理想的燃料，优点：①H2可以用水作为原料来制取，取之不尽，用之不竭；②H2燃烧时放热多，放出的热量约为同质量汽油的3倍；③氢燃料的最大优点是燃烧产物为水，不易污染环境，还可循环使用。
缺点：氢能源的提取、开发和利用的技术发明成为当务之急。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页