3.4 《热力学第二定律》 筑基提能同步练习 高中物理选择性必修第三册（人教版2019）
一、筑基培根——建立物理观念
1．（江西省南昌市第一中学2023-2024学年高二下学期7月期中物理试题）热力学第二定律表明（ ）
A．不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用的功
B．摩擦生热的过程是不可逆的
C．热不能全部转变为功
D．热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体
2．（2024高二下·四川期末）根据热力学定律，判断下列说法正确的是（ ）
A．自发的热传导是可逆的
B．气体向真空膨胀具有方向性
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．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
3．（2024高二下·邢台月考）下列机器的工作原理图中，不符合热力学第二定律的是（ ）
A． B．
C． D．
4．（2024高三下·海淀模拟）下列说法正确的是（ ）
A．流散到周围环境中的内能可以自动聚集起来，并被加以利用
B．只要对内燃机不断进行革新，总有一天它可以把气体的内能全部转化为机械能
C．第二类永动机不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律
D．热量不可能由低温物体传给高温物体
5．（2024高二下·泸州期末）校园科技节活动中，水火箭吸引了同学们的关注，水火箭又称气压式喷水火箭，由饮料瓶、装入瓶内的水及密闭气体（可视为理想气体）组成。发射前，往瓶内注入一定体积的水，然后使用打气筒向水火箭内部加入一定体积的气体，按下发射按钮，箭体可发射至高空。若充气和放气过程气体温度均不变，忽略空气阻力、瓶身和水的体积变化，整个装置气密性良好。下列说法正确的是（ ）
A．充气过程中，瓶内密闭的气体压强将变小
B．充气过程中，瓶内密闭的气体分子的平均动能将增加
C．在发射过程，封闭气体的内能全部转化为水的机械能
D．在发射过程，单位时间容器内壁单位面积受到气体分子的撞击次数将减小
6．（2024高二下·新泰月考）热机循环是将内能转化为机械能的过程。其中最典型的热机循环有卡诺循环、斯特林循环和布雷顿循环。如图为斯特林循环，工作物质为理想气体，它由两个等容过程和两个等温过程组成，温度为，温度为，关于该循环，下列判断正确的是（ ）
A．
B．放出的热量大于吸收的热量
C．气体分子在状态A比状态C单位时间与器壁单位面积碰撞次数多
D．如果经过改进，斯特林循环效率可达100％
7．（2022高三上·海门开学考）已知飞船在航天员出舱前先要“减压”，在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”，因此飞船将此设施专门做成了一个舱，叫“气闸舱”，其原理图如图所示，相通的舱A、B间装有阀门K，指令舱A中充满气体，气闸舱B内为真空，整个系统与外界没有热交换，打开阀门K后，A中的气体进入B中，最终达到平衡，则（ ）
A．气体体积膨胀，对外做功
B．气体分子势能减少，内能增加
C．体积变大，温度降低
D．B中气体不可能自发地全部退回到A中
二、能力发展——科学探究与思维
8．（2024高二下·贵阳月考）下列说法错误的是（ ）
A．因实际气体的分子有大小且存在一定相互作用，所以在温度较高、压强较小的情况下，对气体实验定律的背离较大
B．一定质量的气体，经等容增压后又等压膨胀，不可能回到初始温度
C．热量不可能从低温物体传到高温物体
D．能量子假说认为能量的辐射是不连续的，是一份一份进行的
9．（2023高二下·承德期末）关于热学现象与规律，下列说法正确的是（ ）
A．热机的效率不可能达到
B．自然界中某些热现象不具有方向性
C．热量能从低温物体传到高温物体
D．孤立系统的自发过程中熵可能减小
10．（2024高三上·红河模拟）北京时间2023年7月20日21时40分，经过约8小时的出舱活动，神舟十六号航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮密切协同，在空间站机械臂支持下，圆满完成出舱活动全部既定任务。气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置，其原理图如图所示。座舱A与气闸舱B之间装有阀门K，座舱A中充满空气（可视为理想气体），气闸舱B内为真空。打开阀门K，A中气体进入B中，最终达到平衡，假设此过程中系统与外界没有热交换。下列说法正确的是（ ）
A．气体对外做功，内能减小
B．气体等温膨胀，压强减小
C．气体向真空扩散的过程是可逆过程
D．气体分子单位时间内与A舱壁单位面积上的碰撞次数将减少
11．（2023高二下·阎良期末） 以下说法正确的是（ ）
A．液体中悬浮微粒越大，布明运动反而越不剧烈
B．做功和热传递改变物体的内能本质上相同
C．密封容器中气体的压强是由气体分子同的相互作用力产生的
D．熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增加的方向进行
12．（2022高三上·江西期中）以下说法中正确的是（）
A．一定质量的理想气体，使气体温度升高，气体压强可能减小
B．悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉颗粒的无规则运动
C．液晶的光学性质与所有晶体相似，具有各向异性
D．饱和汽压与分子密度有关，与温度无关
E．自然发生的宏观热运动过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
三、科学本质——质疑交流与创新
13．（2022高三上·兴义期中）某一部热机经过一个循环后，工质从高温热源吸热，对外做功，又对低温热源放热，工质完全恢复初始状态，内能没有变化。那么，在工质的一个循环中，、、三者之间满足的关系是 ，热机的效率 。（填“能”或“不能”）达到。
14．（2022高二下·达州期末）如图所示，内壁光滑且长为L=60cm的绝热汽缸固定在水平面上，汽缸内用横截面积为S=100cm2的绝热活塞（厚度不计）封闭着温度为t0=27℃的理想气体，开始时处于静止状态的活塞位于距左侧缸底l=40cm处。现用电热丝对封闭的理想气体加热，使活塞缓慢向右移动（已知大气压强为p0=1.0×105Pa）。
（1）试计算当温度升高到t=402℃时，缸内封闭气体的压强p；
（2）若汽缸内电热丝的电阻R=100Ω，加热时通过电热丝的电流为I=0.3A，此变化过程共持续了t1=200s，不计电热丝由于温度升高而吸收的热量，试计算气体增加的内能ΔU。
15．（2022·湖南）
（1）利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从A端流出，边缘部位气流从B端流出。下列说法正确的是______
A．A端为冷端，B端为热端
B．A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B端流出的
C．A端流出的气体内能一定大于B端流出的
D．该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律
E．该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律
（2）如图，小赞同学设计了一个液体拉力测量仪。一个容积 的导热汽缸下接一圆管，用质量 、横截面积 的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与圆管壁间摩擦不计。活塞下端用轻质细绳悬挂一质量 的U形金属丝，活塞刚好处于A位置。将金属丝部分浸入待测液体中，缓慢升起汽缸，使金属丝从液体中拉出，活塞在圆管中的最低位置为B。已知A、B间距离 ，外界大气压强 ，重力加速度取 ，环境温度保持不变。求
（i）活塞处于A位置时，汽缸中的气体压强 ﹔
（ⅱ）活塞处于B位置时，液体对金属丝拉力F的大小。
16．（2022·广东）
（1）利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程 （选填“是”或“不是”）自发过程。该过程空调消耗了电能，空调排放到室外环境的热量 （选填“大于”“等于”或“小于”）从室内吸收的热量。
（2）玻璃瓶可作为测量水深的简易装置。如图所示，潜水员在水面上将 水装入容积为 的玻璃瓶中，拧紧瓶盖后代入水底，倒置瓶身，打开瓶盖，让水进入瓶中，稳定后测得瓶内水的体积为 。将瓶内气体视为理想气体，全程气体不泄漏且温度不变。大气压强 取 ，重力加速度g取 ，水的密度ρ取 。求水底的压强p和水的深度h。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】热力学第二定律
2．【答案】B
【知识点】热力学第二定律
3．【答案】C
【知识点】热力学第二定律
【解析】【解答】A. 低温系统从高温系统吸收热量需要外界做功，符合热力学第二定律，A符合题意；
B. 工作物质吸收热量，一部分用来对外做功，另一部分放出热量，符合热力学第二定律，B符合题意；
C. 由热力学第二定律可知，系统不可能从单一热源吸收热量，使之完全转化为功，即热机的效率不可能为100%，故不符合热力学第二定律，C符合题意；
D. 高温热源可以自发的传递热量到低温热源，D不符合题意。
故答案为：C
【分析】根据热力学第二定律，结合机器的工作原理可得出结论。
4．【答案】C
【知识点】热力学第二定律
5．【答案】D
【知识点】气体压强的微观解释；热力学第二定律；温度和温标
6．【答案】C
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；气体压强的微观解释；热力学第一定律及其应用；热力学第二定律
7．【答案】D
【知识点】热力学第二定律
【解析】【解答】A．打开阀门K后，A中的气体进入B中，由于B中为真空，所以A中的气体不会做功，A不符合题意；
BC．气体分子间作用力忽略不计，所以气体分子间没有分子势能，又因为系统与外界无热交换，所以气体内能不变，气体的温度也不变，BC不符合题意；
D．由热力学第二定律知，真空中气体膨胀具有方向性，在无外界作用时，B中气体不可能自发地全部退回到A中，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】结合气体的做功情况以及热力学第二定律进行分析判断。
8．【答案】A,C
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；热力学第一定律及其应用；热力学第二定律；能量子与量子化现象
【解析】【解答】A、实际气体在低温高压强下不遵从气体实验定律，故A错误，符合题意；
B、等容增压过程中温度升高，等压膨胀过程中温度升高，不可能回到初始温度，故B正确，不符合题意；
C、在外界的帮助下，热量可能从低温物体传到高温物体，故C错误，符合题意；
D、能量子假说认为：物体发射（或吸收）能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的，每一份最小能量值，称为“能量子”，故D正确，不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】实际气体在低温高压强下不遵从气体实验定律，根据理想气体状态方程判断一定质量的气体，经等容增压后又等压膨胀，能否回到初始温度。熟练掌握热力学第二定律内容。 能量子假说认为能量的辐射是不连续的，是一份一份进行的 。
9．【答案】A,C
【知识点】热力学第二定律；熵与熵增加原理
【解析】【解答】A.根据热力学第二定律：不可能从单一热库吸热使之完全转化为有用的功而不产生其他影响，即热机的效率不可能达到100%，A符合题意；
B.自然界中的热现象都具有方向性，热量只能自发的从高温物体转移到低温物体，而不能自发地从低温物体转移到高温物体，B不符合题意；
C.通过外力做功的方式可以使热量能从低温物体传到高温物体，例如冰箱、空调等，C符合题意；
D.孤立系统的自发过程中熵永不减少，即熵增原理，此为热力学第二定律的另一种表述，D不符合题意；
故答案为：AC。
【分析】根据热力学第二定律的两种表述分析相关选项。
10．【答案】B,D
【知识点】气体压强的微观解释；热力学第一定律及其应用；熵与熵增加原理；气体的等温变化及玻意耳定律
11．【答案】A,D
【知识点】布朗运动；气体压强的微观解释；改变内能的两种方式；熵与熵增加原理
【解析】【解答】A.布朗运动的决定因素：颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈，液体中悬浮微粒越大，液体分子对颗粒的撞击力越趋于平衡，布朗运动反而越不剧烈，A符合题意；
B.做功和热传递都能改变物体的内能，做功是能量转化的过程，热传递是能量转移的过程，两个过程的本质不相同，但改变物体内能的效果相同，B不符合题意；
C.密封容器中气体的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的，C不符合题意；
D.熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增加的方向进行，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】根据布朗运动的原理分析；根据内能的变化的方式分析做功和热传递改变物体内能的本质上的区别；根据气体压强的微观解释分析密封容器中气体压强的产生原因；根据熵增加原理分析。
12．【答案】A,B,E
【知识点】布朗运动；理想气体与理想气体的状态方程；熵与熵增加原理
【解析】【解答】A．当气体温度升高，由 ，气体压强可能减小，A符合题意；
B．悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉颗粒的无规则运动，B符合题意；
C．液晶的光学性质与单晶体相似，具有各向异性，C不符合题意；
D．饱和汽压与温度有关，且随着温度的升高而增大。D不符合题意；
E．根据熵增原理可知，自然发生的宏观热运动过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，E符合题意。
故答案为：ABE。
【分析】根据理想气体状态方程得出气体压强的变化情况，花粉的布朗运动反映了花粉颗粒的无规则运动，饱和汽压与温度有关，并虽温度的升高而增大，结合熵增加原理进行分析判断正确的选项。
13．【答案】；不能
【知识点】热力学第一定律及其应用；热力学第二定律
【解析】【解答】根据热力学第一定律，有
其中 ， ，
联立可得
根据热力学第二定律可知，热机的效率不能达到 。
【分析】根据热力学第一定律得出 、、三者之间满足的关系 ，通过热力学第二定律得出热机的效率。
14．【答案】（1）解：当活塞恰好移动到汽缸口时，封闭气体发生等压变化，则有
其中
解得
由于177℃<402℃，所以气体发生等压变化后再发生等容变化，则有
解得当温度升高到402℃时，缸内封闭气体的压强
（2）解：根据热力学第一定律可得
外界对气体做的功为
封闭气体共吸收的热量为
解得
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；热力学第二定律
【解析】【分析】（1） 当活塞恰好移动到汽缸口时，封闭气体发生等压变化 ， 气体发生等压变化后再发生等容变化 ，由理想气体状态方程列方程求解。
（2） 根据热力学第一定律可得外界对气体做的功， 从而得出封闭气体共吸收的热量 。
15．【答案】（1）A；B；E
（2）将活塞和金属丝作为一个整体，由平衡条件可得p0S= P1S + (m1+m2)g，
代入解得p1 =105Pa。
活塞在B位置时，气缸内压强为p2，由波义耳定律可得p1V0= p2(V0 + Sh)，
p2 =9.9×104Pa
将活塞与金属丝视为一整体，根据平衡条件可得p0S= P2S + (m1+m2)g+F，联立解得F=1N。
【知识点】热力学第一定律（能量守恒定律）；理想气体与理想气体的状态方程；热力学第二定律；理想气体的实验规律
【解析】
【解答】（1）A 中心部位为热运动速率低的气体，与挡板作用后，从A端流出，而边缘部分热运动速率大的气体从B端流出；所以A为冷端，B为热端，故A正确。
B A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，所以从A端流出的气体分子热运动平均速度小于从B端流出的，故B正确；
C A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，则从A端流出的气体分子平均动能小于从B端流出的气体分子平均动能，内能的多少还与分子数有关；依题意，不能得出从A端流出的气体内能一定大于从B端流出的气体内能，故C错误；
DE．该装置将冷热不均气体的进行分离，喷嘴处有高压，即通过外界做功而实现的，并非是自发进行的，没有违背热力学第二定律；温度较低的从A端出、较高的从B端出，也符合能量守恒定律，故D错误，E正确。
故选ABE。
【分析】（1）根据气体实验定律和热力学定律进行分析求解。
（2）将活塞和金属丝作为一个整体，进行受力分析，由平衡条件和波义耳定律列方程代入数据进行求解。
16．【答案】（1）不是；大于
（2）对瓶中所封的气体，由玻意耳定律可知
代入数据得
根据
【知识点】热力学第一定律（能量守恒定律）；热力学第二定律；理想气体的实验规律
【解析】【解答】（1） 利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，是以消耗电能为代价的，因此这个过程不是自发过程；因为空调消耗电能会产生一定的热量，根据能量守恒定律可知，所以空调排放到室外环境的热量大于从室内吸收的热量。
【分析】(1) 本题主要考查热力学定律的相关应用，根据热力学第二定律分析出热运动的过程是不是自发过程；根据能量守恒定律分析出空调从室内吸收的热量与排放到室外环境热量的大小关系。
(2) 本题主要考查玻意耳定律的应用，分析出气体变化前后的体积，因为温度不变，根据玻意耳定律求出瓶内气体末态的压强，结合大气压强、待求深度的水形成的压强、瓶内气体末态的压强三者之间的关系求得水的深度。
1 / 13.4 《热力学第二定律》 筑基提能同步练习 高中物理选择性必修第三册（人教版2019）
一、筑基培根——建立物理观念
1．（江西省南昌市第一中学2023-2024学年高二下学期7月期中物理试题）热力学第二定律表明（ ）
A．不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用的功
B．摩擦生热的过程是不可逆的
C．热不能全部转变为功
D．热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体
【答案】B
【知识点】热力学第二定律
2．（2024高二下·四川期末）根据热力学定律，判断下列说法正确的是（ ）
A．自发的热传导是可逆的
B．气体向真空膨胀具有方向性
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．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
【答案】B
【知识点】热力学第二定律
3．（2024高二下·邢台月考）下列机器的工作原理图中，不符合热力学第二定律的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】热力学第二定律
【解析】【解答】A. 低温系统从高温系统吸收热量需要外界做功，符合热力学第二定律，A符合题意；
B. 工作物质吸收热量，一部分用来对外做功，另一部分放出热量，符合热力学第二定律，B符合题意；
C. 由热力学第二定律可知，系统不可能从单一热源吸收热量，使之完全转化为功，即热机的效率不可能为100%，故不符合热力学第二定律，C符合题意；
D. 高温热源可以自发的传递热量到低温热源，D不符合题意。
故答案为：C
【分析】根据热力学第二定律，结合机器的工作原理可得出结论。
4．（2024高三下·海淀模拟）下列说法正确的是（ ）
A．流散到周围环境中的内能可以自动聚集起来，并被加以利用
B．只要对内燃机不断进行革新，总有一天它可以把气体的内能全部转化为机械能
C．第二类永动机不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律
D．热量不可能由低温物体传给高温物体
【答案】C
【知识点】热力学第二定律
5．（2024高二下·泸州期末）校园科技节活动中，水火箭吸引了同学们的关注，水火箭又称气压式喷水火箭，由饮料瓶、装入瓶内的水及密闭气体（可视为理想气体）组成。发射前，往瓶内注入一定体积的水，然后使用打气筒向水火箭内部加入一定体积的气体，按下发射按钮，箭体可发射至高空。若充气和放气过程气体温度均不变，忽略空气阻力、瓶身和水的体积变化，整个装置气密性良好。下列说法正确的是（ ）
A．充气过程中，瓶内密闭的气体压强将变小
B．充气过程中，瓶内密闭的气体分子的平均动能将增加
C．在发射过程，封闭气体的内能全部转化为水的机械能
D．在发射过程，单位时间容器内壁单位面积受到气体分子的撞击次数将减小
【答案】D
【知识点】气体压强的微观解释；热力学第二定律；温度和温标
6．（2024高二下·新泰月考）热机循环是将内能转化为机械能的过程。其中最典型的热机循环有卡诺循环、斯特林循环和布雷顿循环。如图为斯特林循环，工作物质为理想气体，它由两个等容过程和两个等温过程组成，温度为，温度为，关于该循环，下列判断正确的是（ ）
A．
B．放出的热量大于吸收的热量
C．气体分子在状态A比状态C单位时间与器壁单位面积碰撞次数多
D．如果经过改进，斯特林循环效率可达100％
【答案】C
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；气体压强的微观解释；热力学第一定律及其应用；热力学第二定律
7．（2022高三上·海门开学考）已知飞船在航天员出舱前先要“减压”，在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”，因此飞船将此设施专门做成了一个舱，叫“气闸舱”，其原理图如图所示，相通的舱A、B间装有阀门K，指令舱A中充满气体，气闸舱B内为真空，整个系统与外界没有热交换，打开阀门K后，A中的气体进入B中，最终达到平衡，则（ ）
A．气体体积膨胀，对外做功
B．气体分子势能减少，内能增加
C．体积变大，温度降低
D．B中气体不可能自发地全部退回到A中
【答案】D
【知识点】热力学第二定律
【解析】【解答】A．打开阀门K后，A中的气体进入B中，由于B中为真空，所以A中的气体不会做功，A不符合题意；
BC．气体分子间作用力忽略不计，所以气体分子间没有分子势能，又因为系统与外界无热交换，所以气体内能不变，气体的温度也不变，BC不符合题意；
D．由热力学第二定律知，真空中气体膨胀具有方向性，在无外界作用时，B中气体不可能自发地全部退回到A中，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】结合气体的做功情况以及热力学第二定律进行分析判断。
二、能力发展——科学探究与思维
8．（2024高二下·贵阳月考）下列说法错误的是（ ）
A．因实际气体的分子有大小且存在一定相互作用，所以在温度较高、压强较小的情况下，对气体实验定律的背离较大
B．一定质量的气体，经等容增压后又等压膨胀，不可能回到初始温度
C．热量不可能从低温物体传到高温物体
D．能量子假说认为能量的辐射是不连续的，是一份一份进行的
【答案】A,C
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；热力学第一定律及其应用；热力学第二定律；能量子与量子化现象
【解析】【解答】A、实际气体在低温高压强下不遵从气体实验定律，故A错误，符合题意；
B、等容增压过程中温度升高，等压膨胀过程中温度升高，不可能回到初始温度，故B正确，不符合题意；
C、在外界的帮助下，热量可能从低温物体传到高温物体，故C错误，符合题意；
D、能量子假说认为：物体发射（或吸收）能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的，每一份最小能量值，称为“能量子”，故D正确，不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】实际气体在低温高压强下不遵从气体实验定律，根据理想气体状态方程判断一定质量的气体，经等容增压后又等压膨胀，能否回到初始温度。熟练掌握热力学第二定律内容。 能量子假说认为能量的辐射是不连续的，是一份一份进行的 。
9．（2023高二下·承德期末）关于热学现象与规律，下列说法正确的是（ ）
A．热机的效率不可能达到
B．自然界中某些热现象不具有方向性
C．热量能从低温物体传到高温物体
D．孤立系统的自发过程中熵可能减小
【答案】A,C
【知识点】热力学第二定律；熵与熵增加原理
【解析】【解答】A.根据热力学第二定律：不可能从单一热库吸热使之完全转化为有用的功而不产生其他影响，即热机的效率不可能达到100%，A符合题意；
B.自然界中的热现象都具有方向性，热量只能自发的从高温物体转移到低温物体，而不能自发地从低温物体转移到高温物体，B不符合题意；
C.通过外力做功的方式可以使热量能从低温物体传到高温物体，例如冰箱、空调等，C符合题意；
D.孤立系统的自发过程中熵永不减少，即熵增原理，此为热力学第二定律的另一种表述，D不符合题意；
故答案为：AC。
【分析】根据热力学第二定律的两种表述分析相关选项。
10．（2024高三上·红河模拟）北京时间2023年7月20日21时40分，经过约8小时的出舱活动，神舟十六号航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮密切协同，在空间站机械臂支持下，圆满完成出舱活动全部既定任务。气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置，其原理图如图所示。座舱A与气闸舱B之间装有阀门K，座舱A中充满空气（可视为理想气体），气闸舱B内为真空。打开阀门K，A中气体进入B中，最终达到平衡，假设此过程中系统与外界没有热交换。下列说法正确的是（ ）
A．气体对外做功，内能减小
B．气体等温膨胀，压强减小
C．气体向真空扩散的过程是可逆过程
D．气体分子单位时间内与A舱壁单位面积上的碰撞次数将减少
【答案】B,D
【知识点】气体压强的微观解释；热力学第一定律及其应用；熵与熵增加原理；气体的等温变化及玻意耳定律
11．（2023高二下·阎良期末） 以下说法正确的是（ ）
A．液体中悬浮微粒越大，布明运动反而越不剧烈
B．做功和热传递改变物体的内能本质上相同
C．密封容器中气体的压强是由气体分子同的相互作用力产生的
D．熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增加的方向进行
【答案】A,D
【知识点】布朗运动；气体压强的微观解释；改变内能的两种方式；熵与熵增加原理
【解析】【解答】A.布朗运动的决定因素：颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈，液体中悬浮微粒越大，液体分子对颗粒的撞击力越趋于平衡，布朗运动反而越不剧烈，A符合题意；
B.做功和热传递都能改变物体的内能，做功是能量转化的过程，热传递是能量转移的过程，两个过程的本质不相同，但改变物体内能的效果相同，B不符合题意；
C.密封容器中气体的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的，C不符合题意；
D.熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增加的方向进行，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】根据布朗运动的原理分析；根据内能的变化的方式分析做功和热传递改变物体内能的本质上的区别；根据气体压强的微观解释分析密封容器中气体压强的产生原因；根据熵增加原理分析。
12．（2022高三上·江西期中）以下说法中正确的是（）
A．一定质量的理想气体，使气体温度升高，气体压强可能减小
B．悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉颗粒的无规则运动
C．液晶的光学性质与所有晶体相似，具有各向异性
D．饱和汽压与分子密度有关，与温度无关
E．自然发生的宏观热运动过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
【答案】A,B,E
【知识点】布朗运动；理想气体与理想气体的状态方程；熵与熵增加原理
【解析】【解答】A．当气体温度升高，由 ，气体压强可能减小，A符合题意；
B．悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉颗粒的无规则运动，B符合题意；
C．液晶的光学性质与单晶体相似，具有各向异性，C不符合题意；
D．饱和汽压与温度有关，且随着温度的升高而增大。D不符合题意；
E．根据熵增原理可知，自然发生的宏观热运动过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，E符合题意。
故答案为：ABE。
【分析】根据理想气体状态方程得出气体压强的变化情况，花粉的布朗运动反映了花粉颗粒的无规则运动，饱和汽压与温度有关，并虽温度的升高而增大，结合熵增加原理进行分析判断正确的选项。
三、科学本质——质疑交流与创新
13．（2022高三上·兴义期中）某一部热机经过一个循环后，工质从高温热源吸热，对外做功，又对低温热源放热，工质完全恢复初始状态，内能没有变化。那么，在工质的一个循环中，、、三者之间满足的关系是 ，热机的效率 。（填“能”或“不能”）达到。
【答案】；不能
【知识点】热力学第一定律及其应用；热力学第二定律
【解析】【解答】根据热力学第一定律，有
其中 ， ，
联立可得
根据热力学第二定律可知，热机的效率不能达到 。
【分析】根据热力学第一定律得出 、、三者之间满足的关系 ，通过热力学第二定律得出热机的效率。
14．（2022高二下·达州期末）如图所示，内壁光滑且长为L=60cm的绝热汽缸固定在水平面上，汽缸内用横截面积为S=100cm2的绝热活塞（厚度不计）封闭着温度为t0=27℃的理想气体，开始时处于静止状态的活塞位于距左侧缸底l=40cm处。现用电热丝对封闭的理想气体加热，使活塞缓慢向右移动（已知大气压强为p0=1.0×105Pa）。
（1）试计算当温度升高到t=402℃时，缸内封闭气体的压强p；
（2）若汽缸内电热丝的电阻R=100Ω，加热时通过电热丝的电流为I=0.3A，此变化过程共持续了t1=200s，不计电热丝由于温度升高而吸收的热量，试计算气体增加的内能ΔU。
【答案】（1）解：当活塞恰好移动到汽缸口时，封闭气体发生等压变化，则有
其中
解得
由于177℃<402℃，所以气体发生等压变化后再发生等容变化，则有
解得当温度升高到402℃时，缸内封闭气体的压强
（2）解：根据热力学第一定律可得
外界对气体做的功为
封闭气体共吸收的热量为
解得
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；热力学第二定律
【解析】【分析】（1） 当活塞恰好移动到汽缸口时，封闭气体发生等压变化 ， 气体发生等压变化后再发生等容变化 ，由理想气体状态方程列方程求解。
（2） 根据热力学第一定律可得外界对气体做的功， 从而得出封闭气体共吸收的热量 。
15．（2022·湖南）
（1）利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从A端流出，边缘部位气流从B端流出。下列说法正确的是______
A．A端为冷端，B端为热端
B．A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B端流出的
C．A端流出的气体内能一定大于B端流出的
D．该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律
E．该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律
（2）如图，小赞同学设计了一个液体拉力测量仪。一个容积 的导热汽缸下接一圆管，用质量 、横截面积 的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与圆管壁间摩擦不计。活塞下端用轻质细绳悬挂一质量 的U形金属丝，活塞刚好处于A位置。将金属丝部分浸入待测液体中，缓慢升起汽缸，使金属丝从液体中拉出，活塞在圆管中的最低位置为B。已知A、B间距离 ，外界大气压强 ，重力加速度取 ，环境温度保持不变。求
（i）活塞处于A位置时，汽缸中的气体压强 ﹔
（ⅱ）活塞处于B位置时，液体对金属丝拉力F的大小。
【答案】（1）A；B；E
（2）将活塞和金属丝作为一个整体，由平衡条件可得p0S= P1S + (m1+m2)g，
代入解得p1 =105Pa。
活塞在B位置时，气缸内压强为p2，由波义耳定律可得p1V0= p2(V0 + Sh)，
p2 =9.9×104Pa
将活塞与金属丝视为一整体，根据平衡条件可得p0S= P2S + (m1+m2)g+F，联立解得F=1N。
【知识点】热力学第一定律（能量守恒定律）；理想气体与理想气体的状态方程；热力学第二定律；理想气体的实验规律
【解析】
【解答】（1）A 中心部位为热运动速率低的气体，与挡板作用后，从A端流出，而边缘部分热运动速率大的气体从B端流出；所以A为冷端，B为热端，故A正确。
B A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，所以从A端流出的气体分子热运动平均速度小于从B端流出的，故B正确；
C A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，则从A端流出的气体分子平均动能小于从B端流出的气体分子平均动能，内能的多少还与分子数有关；依题意，不能得出从A端流出的气体内能一定大于从B端流出的气体内能，故C错误；
DE．该装置将冷热不均气体的进行分离，喷嘴处有高压，即通过外界做功而实现的，并非是自发进行的，没有违背热力学第二定律；温度较低的从A端出、较高的从B端出，也符合能量守恒定律，故D错误，E正确。
故选ABE。
【分析】（1）根据气体实验定律和热力学定律进行分析求解。
（2）将活塞和金属丝作为一个整体，进行受力分析，由平衡条件和波义耳定律列方程代入数据进行求解。
16．（2022·广东）
（1）利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程 （选填“是”或“不是”）自发过程。该过程空调消耗了电能，空调排放到室外环境的热量 （选填“大于”“等于”或“小于”）从室内吸收的热量。
（2）玻璃瓶可作为测量水深的简易装置。如图所示，潜水员在水面上将 水装入容积为 的玻璃瓶中，拧紧瓶盖后代入水底，倒置瓶身，打开瓶盖，让水进入瓶中，稳定后测得瓶内水的体积为 。将瓶内气体视为理想气体，全程气体不泄漏且温度不变。大气压强 取 ，重力加速度g取 ，水的密度ρ取 。求水底的压强p和水的深度h。
【答案】（1）不是；大于
（2）对瓶中所封的气体，由玻意耳定律可知
代入数据得
根据
【知识点】热力学第一定律（能量守恒定律）；热力学第二定律；理想气体的实验规律
【解析】【解答】（1） 利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，是以消耗电能为代价的，因此这个过程不是自发过程；因为空调消耗电能会产生一定的热量，根据能量守恒定律可知，所以空调排放到室外环境的热量大于从室内吸收的热量。
【分析】(1) 本题主要考查热力学定律的相关应用，根据热力学第二定律分析出热运动的过程是不是自发过程；根据能量守恒定律分析出空调从室内吸收的热量与排放到室外环境热量的大小关系。
(2) 本题主要考查玻意耳定律的应用，分析出气体变化前后的体积，因为温度不变，根据玻意耳定律求出瓶内气体末态的压强，结合大气压强、待求深度的水形成的压强、瓶内气体末态的压强三者之间的关系求得水的深度。
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