☆大庆英杰物理工作室☆2015-2016高二同步辅导资料
第三节 热力学第二定律
1．通过自然界中热传导方向性的实例，了解热力学第二定律，并能用热力学第二定律解释第二类永动机不能制造成功的原因．21cnjy.com
2．能用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移及方向性问题．
3．尝试运用热力学第二定律解决一些实际问题.
理论知识一 热力学第二定律
一 热力学第二定律的克劳修斯表述
1．热传导的方向性：一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的．
2．热力学第二定律的克劳修斯表述：德国物理学家克劳修斯在1850年提出：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．www-2-1-cnjy-com
热力学第二定律的克劳修斯表述，阐述的是传热的方向性。
3．热力学第二定律的其他描述：
(1)一切宏观自然过程的进行都具有方向性．
(2)气体向真空的自由膨胀是不可逆的．
(3)第二类永动机是不可能制成的．
4．第二类永动机：
(1)定义：只从单一热库吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化的热机．
(2)第二类永动机不可能制成的原因：虽然第二类永动机不违反能量守恒定律，但大量的事实证明，在任何情况下，热机都不可能只有一个热库，热机要不断地把吸取的热量变为有用的功，就不可避免地将一部分热量传给低温热库．
二 热力学第二定律的理解
1．单一热库：指温度均匀并且恒定不变的系统．若一系统各部分温度不相同或者温度不稳定，则构成机器的工作物质可以在不同温度的两部分之间工作，从而可以对外做功．据报道，有些国家已在研究利用海水上下温度不同来发电．
2．其他影响：指除了从单一热库吸收的热量，以及所做的功以外的其他一切影响；或者除了从低温物体吸收热量、高温物体得到热量外，其他一切影响和变化．不是不能从单一热库吸收热量而对外做功，而是这样做功的过程中，一定伴随着其他变化或影响．同样，也不是热量不能从低温物体传到高温物体，而是指不产生其他影响的自发热传递是不可能的．
3．关于“不可能”：实际上热机或制冷机系统循环终了时，除了从单一热库吸收热量对外做功，以及热量从低温热库传到高温热库以外，过程所产生的其他一切影响，不论用任何曲折复杂的办法都不可能加以消除．
4．适用条件：只能适用于由很大数目分子所构成的系统及有限范围内的宏观过程，而不适用于少量的微观体系，也不能把它扩展到无限的宇宙．
5．两种表述是等价的：两种表述都揭示了热现象宏观过程的方向性．两种表述可以相互推导．
如果克劳修斯表述不成立，则开尔文表述也不成立．
【例1】(多选)根据热力学第二定律，可知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．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
C．机械能可以全部转化为内能，但热量不可能全部转化为机械能
D．机械能可以全部转化为内能，热量也可能全部转化为机械能
【解析】 根据热传递规律可知热量不可能自发地从低温物体传到高温物体．但在一定条件下，热量也可以从低温物体传到高温物体，例如电冰箱等就是这样的装置．因此选项B正确，A错误．机械能可以全部转化为内能，在一定条件下，热量也可以全部转化为机械能．例如气体的等温膨胀，就是将吸收来的热量全部用来对外做功，但是它引起了一定的变化，那就是气体膨胀了，要使气体回到原来状态，就必须对气体做功，因此选项D正确，C错误．
【答案】 BD
【方法归纳】 自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性．如果若引起其他变化或者在一定条件下，热量可以从低温传到高温，内能也可以转化为机械能．
【变式训练】
1．根据热力学第二定律，下列判断不正确的是( )
A．热机中燃气的内能不可能全部变成机械能
B．电能不可能全部变成内能
C．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变成电能
D．在传热中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体
理论知识二 热力学第一、第二定律的比较及两类永动机的比较
1．热力学第二定律与热力学第一定律的比较
规律
区别联系
热力学第一定律
热力学第二定律
区别
热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的表现，否定了创造能量和消灭能量的可能性，从而否定了第一类永动机
热力学第二定律是关于在有限空间和时间内，一切和热现象有关的物理过程、化学过程具有不可逆性的经验总结，从而否定了第二类永动机
联系
两定律都是热力学基本定律，分别从不同角度揭示了与热现象有关的物理过程所遵循的规律，二者相互独立，又相互补充，都是热力学的理论基础.
2．两类永动机的比较
分类
第一类永动机
第二类永动机
设计
要求
不消耗任何能量，可以不断做功(或只给予很小的能量启动后，可以永远运动下去)
将内能全部转化为机械能，而不引起其他变化(或只有一个热源，实现内能与机械能的转化)
★特别提醒★
热力学第一定律是和热现象有关的物理过程中能量守恒的特殊表达形式，说明功及热量与内能改变的定量关系，而第二定律指出了能量转化与守恒能否实现的条件和过程进行的方向，指出了一切变化过程的自然发展方向不可逆，除非靠外界影响，所以二者相互独立，又相互补充．21·cn·jy·com
3．对热力学第二定律的两种表述是等价的证明
两种表述是等价的，即一个说法是正确的，另一个说法必然也是正确的；如一个说法是错误的，另一个说法必然也是不成立的．下面给出证明．
设表述一不成立，如图所示，低温热源T2可以自发地向高温热源T1传递热量Q2.那么，我们可在高温热源T1和低温热源T2之间设置一热机，使它从高温热源吸收热量Q1，对外做功W，并把热量Q2传递给低温热源．当这一过程完成之时，低温热源由于吸热和放热相等，没有引起其他变化．高温热源放出热量Q1大于吸收热量Q2，热机对外做功W＝Q1－Q2，相当于高温热源放出的热量全部用来对外做功，且没有引起其他变化，也就是说单一热源所放出的热量全部用来做功．这显然是违反表述二的．即凡违反表述一的说法，必然违反表述二．反之，也可以证明，凡违反表述二的，也必然违反表述一．21教育网
【例2】 关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是( )
A．第二类永动机违反能量守恒定律
B．如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加
C．外界对物体做功，则物体的内能一定增加
D．做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能量转化或转移的观点来看这两种改变方式是有区别的
【解析】 第二类永动机违反热力学第二定律，并不是违反能量守恒定律，故A错．据热力学第一定律ΔU＝Q＋W知内能的变化由做功W和传热Q两个方面共同决定，只知道做功情况或只知道传热情况无法确定内能的变化情况，故B、C项错误；做功和传热都可改变物体内能．但做功是不同形式能的转化，而传热是同种形式能间的转移，这两种方式是有区别的，故D正确．
【答案】 D
【方法归纳】 热力学第一定律说明了内能变化的决定因素和计算方法．第二定律说明了热现象的方向性，要正确理解它们的确切含义．【来源：21cnj*y.co*m】
【例3】(多选)关于热力学定律，下列说法正确的是________．
A．为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量
B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加
C．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功
D．不可能使热量从低温物体传向高温物体
E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程
【变式训练】
2．关于两类永动机和热力学两个规律，下列说法正确的是( )
A．第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律
B．第一类永动机不可能制成是因为违反热力学第二定律
C．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和传热一定会改变内能
D．由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的
【解析】 第一类永动机违反热力学第一定律，第二类永动机违反热力学第二定律，A、B错；由热力学第一定律可知W≠0，Q≠0，但ΔU＝W＋Q可以等于0，C错；由热力学第二定律可知D中现象是可能的，但不引起其他变化是不可能的，D对．
【答案】 D
1．下列说法不正确的是( )
A．热量能自发地从高温物体传给低温物体
B．热量不能从低温物体传到高温物体
C．传热是有方向性的
D．气体向真空中膨胀的过程是有方向性的
【解析】 如果是自发的过程，热量只能从高温物体传向低温物体，但这并不是说热量不能从低温物体传向高温物体，只是不能自发地进行，在外界条件的帮助下，热量也能从低温物体传到高温物体，选项A、C正确，B错误；气体向真空中膨胀的过程是不可逆的，具有方向性的，D正确．2-1-c-n-j-y
【答案】 B
2．下列说法中不正确的是( )
A．第一类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律
B．第二类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律
C．热力学第一定律和热力学第二定律是相互独立的
D．热力学第二定律的两种表述是等效的
【解析】 第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了大量分子宏观过程的方向性，A正确，B错误；热力学第一定律与第二定律相辅相成，互相独立，C正确；热力学第二定律的两种表述是等效的，D正确．
【答案】 B
3．随着世界经济的快速发展，能源短缺问题日显突出，近期油价不断攀升．已对各国人民的日常生活造成了各种影响，如排长队等待加油的情景已经多次在世界各地发生，能源成为困扰世界经济发展的重大难题之一，下列有关能量转化的说法中正确的是( )21*cnjy*com
A．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他的变化
B．只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能
C．满足能量守恒定律的物理过程都能自发的进行
D．外界对物体做功，物体的内能必然增加
4．下列宏观过程不能用热力学第二定律解释的是( )
A．大米和小米混合后小米能自发地填充到大米空隙中而经过一段时间大米、小米不会自动分开
B．将一滴红墨水滴入一杯清水中，会均匀扩散到整杯水中，经过一段时间，墨水和清水不会自动分开
C．冬季的夜晚，放在室外的物体随气温的降低，不会由内能自发地转化为机械能而动起来
D．随着节能减排措施的不断完善，最终仍不会使汽车热机的效率达到100%
【解析】 热力学第二定律反映的是与热现象有关的宏观过程的方向性的规律，A不属于热现象，A错；由热力学第二定律可知B、C、D正确．
【答案】 A
5．(多选)关于热机的效率，下列说法正确的是( )
A．有可能达到80%
B．有可能达到100%
C．有可能超过80%
D．一定能达到100%
【解析】 由热力学第二定律可知热机的效率不可能达到100%，故A、C选项正确．
【答案】 AC
6．热力学第二定律使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程( )
A．都具有方向性
B．只是部分具有方向性
C．没有方向性
D．无法确定
【解析】 自然界中进行的一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，所以A对．
【答案】 A
7．下列说法正确的是( )
A．热量不能由低温物体传递到高温物体
B．外界对物体做功，物体的内能必定增加
C．第二类永动机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律
D．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
【解析】 根据热力学第二定律，热量不能自发地由低温物体传递到高温物体，但在一定条件下，热量可以由低温物体传向高温物体，例如电冰箱的工作过程，故选项A错．根据热力学第一定律，物体内能的变化取决于吸收或放出的热量和做功的正负两个因素，所以选项B错．第二类永动机不违反能量守恒定律，而违反了热力学第二定律，选项C错．选项D是热力学第二定律的表述形式之一，是正确的．21世纪教育网版权所有
【答案】 D
8．关于热力学第二定律，下列说法正确的是( )
A．热力学第二定律是通过实验总结出来的实验定律
B．热力学第二定律是通过大量自然现象的不可逆性总结出来的经验定律
C．热力学第二定律是物理学家从理论推导得出来的结果
D．由于热力学第二定律没有理论和实验的依据，因此没有实际意义
【解析】 热力学第二定律，是物理学家通过对大量自然现象的分析，总结了生产和生活经验得到的结论，是一个经验定律，它并不能通过理论和实验来证明，但它符合客观事实，因此是正确的．它揭示了宏观过程的方向性，使人们认识到第二类永动机不可能制成，对我们认识自然和利用自然有着重要的指导意义．
【答案】 B
9．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教育名师原创作品
【解析】 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．
【答案】 不违反，热水温度降低，冷水温度升高．一部分内能转化为电能．
10．一种冷暖两用型空调，铭牌标注：输入功率1 kW，制冷能力1.2×104 kJ/h，制热能力1.3×104 kJ/h.这样，该空调在制热时，每消耗1 J电能，将放出3 J多热量．是指标错误还是能量不守恒？
【解析】 空调制冷、制热靠压缩机做功，从室内(室外)吸收热量放到室外(室内)．在制热时，放出的热量等于消耗的电能与从室外吸收的热量之和，完全可以大于电能的消耗．这既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律．
【答案】 都不是
第十章 热力学定律
阶段性测试三
姓名： 分数：
1．(多选)根据热力学第二定律，下列说法中正确的是( )
A．没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机是可以实现的【版权所有：21教育】
B．制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气中而不引起其他变化
C．热效率为100%的热机是不可能制成的
D．不需要任何外力做功而可正常运行的制冷机是不可能制成的
【解析】 由热力学第二定律可判断CD正确．
【答案】 CD
2．(多选)如图所示为电冰箱的工作原理示意图，压缩机工作时，使制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环．在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外，下列说法正确的是( )
A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外
B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能
C．电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律
D．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律
【解析】 热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能的转化和守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，故C正确，D错误；再根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，必须借助于其他系统做功．A错误，B正确，故选B、C.
【答案】 BC
3．下列说法正确的是( )
A．机械能全部转化为内能是不可能的
B．第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式www.21-cn-jy.com
C．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体
D．从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的
【解析】 机械能可以自发地全部转化为内能，A错；第二类永动机违背的是热力学第二定律，而不是能量的转化和守恒定律，B错；热力学第二定律中热量能从低温物体传到高温物体，但要在发生其他变化的情况下，C错；同样的，从单一热源吸收热量全部变成功也是可能的，只要发生其他变化，D正确．
【答案】 D
4．(多选)关于热力学第二定律，下列说法正确的是( )
A．热传递过程是不可逆的，但功转变为热是可逆的
B．一切涉及热现象的实际的宏观过程都是不可逆的
C．热量可以从低温物体传到高温物体
D．热力学第二定律可以表述为第二类永动机是不可能造成的
5．下列过程中，可能发生的是( )
A．某工作物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响
B．打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发跑进去，恢复原状
C．利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高
D．将两瓶不同液体自发混合，然后又自发地各自分开
【解析】 根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传给高温物体，而不引起其他的变化，但通过一些物理过程是可以实现的，故C项对；内能自发地全部转化为机械能是不可能的，故A项错；气体膨胀具有方向性，故B项错；扩散现象也有方向性，D项也错． 21*cnjy*com
【答案】 C
6．下列说法正确的是( )
A．热量不仅可以从高温物体传到低温物体，也可以从低温物体传到高温物体
B．空调设备否定了热传导的方向性
C．第二类永动机是不可能制成的，因为违背了能量守恒定律
D．热力学第二定律是热力学第一定律的推论
【解析】 热力学第二定律指出热量不能自发地从低温物体传到高温物体，空调应用正是证实了这一说法，A对，B错．第二类永动机不可能制成是因为违背了热力学第二定律，C错；热力学第一定律与热力学第二定律各有侧重又相辅相成，D错．【出处：21教育名师】
【答案】 A
7．下列说法正确的是( )
A．对物体做功不可能使物体的温度升高
B．一个由不导热的器壁做成的容器，被不导热的隔板分成甲、乙两室．甲室中装有一定质量的温度为T的气体，乙室为真空，如图所示．提起隔板，让甲室中的气体进入乙室．若甲室中气体的内能只与温度有关，则提起隔板后气体重新达到平衡时，其温度仍为T
C．空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作是不遵守热力学第二定律的【来源：21·世纪·教育·网】
D．从单一热源吸取热量使之全部变成有用的机械功是不可能的
【解析】 对物体做功可使物体的内能增加，温度升高，如用打气筒打气时筒壁变热，A错误；提起隔板后，气体向真空自由膨胀，不做功，W＝0，且Q＝0，则内能不变，温度不变，仍为T，B正确；在一定条件下，热量可以由低温物体传到高温物体；从单一热源吸热，并使之全部变成有用功也是可能的，只是会引起其他变化，C、D错误．
【答案】 B
8．关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是( )
A．热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互矛盾的
B．内能可以转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾
C．两条定律都是有关能量的转化规律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别
D．其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律
【解析】 热力学第一定律和热力学第二定律并不矛盾，对于机械能和内能的转化所具有的方向性也是存在的，故B正确．2·1·c·n·j·y
【答案】 B
9．热力学第二定律常见的表述有两种：
第一种表述：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；
第二种表述：不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化．
图甲是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图：外界对制冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体．请你根据第二种表述完成示意图乙．根据你的理解，热力学第二定律的实质是________．21·世纪*教育网
【解析】 任何热机要维持运行必须与外界有两个通道(热源)交换热量：机器从一个通道(高温热源)中吸取能量，一部分用来完成人们需要它做的功，另一部分不可避免地从另外一个通道(低温热源)中散发开去．示意图如图所示
热力学第二定律的实质是：一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性．
【答案】 见解析
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第三节 热力学第二定律
1．通过自然界中热传导方向性的实例，了解热力学第二定律，并能用热力学第二定律解释第二类永动机不能制造成功的原因．【出处：21教育名师】
2．能用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移及方向性问题．
3．尝试运用热力学第二定律解决一些实际问题.
理论知识一 热力学第二定律
一 热力学第二定律的克劳修斯表述
1．热传导的方向性：一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的．
2．热力学第二定律的克劳修斯表述：德国物理学家克劳修斯在1850年提出：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．【版权所有：21教育】
热力学第二定律的克劳修斯表述，阐述的是传热的方向性。
3．热力学第二定律的其他描述：
(1)一切宏观自然过程的进行都具有方向性．
(2)气体向真空的自由膨胀是不可逆的．
(3)第二类永动机是不可能制成的．
4．第二类永动机：
(1)定义：只从单一热库吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化的热机．
(2)第二类永动机不可能制成的原因：虽然第二类永动机不违反能量守恒定律，但大量的事实证明，在任何情况下，热机都不可能只有一个热库，热机要不断地把吸取的热量变为有用的功，就不可避免地将一部分热量传给低温热库．
二 热力学第二定律的理解
1．单一热库：指温度均匀并且恒定不变的系统．若一系统各部分温度不相同或者温度不稳定，则构成机器的工作物质可以在不同温度的两部分之间工作，从而可以对外做功．据报道，有些国家已在研究利用海水上下温度不同来发电．
2．其他影响：指除了从单一热库吸收的热量，以及所做的功以外的其他一切影响；或者除了从低温物体吸收热量、高温物体得到热量外，其他一切影响和变化．不是不能从单一热库吸收热量而对外做功，而是这样做功的过程中，一定伴随着其他变化或影响．同样，也不是热量不能从低温物体传到高温物体，而是指不产生其他影响的自发热传递是不可能的．21·世纪*教育网
3．关于“不可能”：实际上热机或制冷机系统循环终了时，除了从单一热库吸收热量对外做功，以及热量从低温热库传到高温热库以外，过程所产生的其他一切影响，不论用任何曲折复杂的办法都不可能加以消除．21教育名师原创作品
4．适用条件：只能适用于由很大数目分子所构成的系统及有限范围内的宏观过程，而不适用于少量的微观体系，也不能把它扩展到无限的宇宙．
5．两种表述是等价的：两种表述都揭示了热现象宏观过程的方向性．两种表述可以相互推导．
如果克劳修斯表述不成立，则开尔文表述也不成立．
【例1】(多选)根据热力学第二定律，可知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．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
C．机械能可以全部转化为内能，但热量不可能全部转化为机械能
D．机械能可以全部转化为内能，热量也可能全部转化为机械能
【变式训练】
1．根据热力学第二定律，下列判断不正确的是( )
A．热机中燃气的内能不可能全部变成机械能
B．电能不可能全部变成内能
C．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变成电能
D．在传热中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体
理论知识二 热力学第一、第二定律的比较及两类永动机的比较
1．热力学第二定律与热力学第一定律的比较
规律
区别联系
热力学第一定律
热力学第二定律
区别
热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的表现，否定了创造能量和消灭能量的可能性，从而否定了第一类永动机
热力学第二定律是关于在有限空间和时间内，一切和热现象有关的物理过程、化学过程具有不可逆性的经验总结，从而否定了第二类永动机
联系
两定律都是热力学基本定律，分别从不同角度揭示了与热现象有关的物理过程所遵循的规律，二者相互独立，又相互补充，都是热力学的理论基础.
2．两类永动机的比较
分类
第一类永动机
第二类永动机
设计
要求
不消耗任何能量，可以不断做功(或只给予很小的能量启动后，可以永远运动下去)
将内能全部转化为机械能，而不引起其他变化(或只有一个热源，实现内能与机械能的转化)
★特别提醒★
热力学第一定律是和热现象有关的物理过程中能量守恒的特殊表达形式，说明功及热量与内能改变的定量关系，而第二定律指出了能量转化与守恒能否实现的条件和过程进行的方向，指出了一切变化过程的自然发展方向不可逆，除非靠外界影响，所以二者相互独立，又相互补充．21教育网
3．对热力学第二定律的两种表述是等价的证明
两种表述是等价的，即一个说法是正确的，另一个说法必然也是正确的；如一个说法是错误的，另一个说法必然也是不成立的．下面给出证明．
设表述一不成立，如图所示，低温热源T2可以自发地向高温热源T1传递热量Q2.那么，我们可在高温热源T1和低温热源T2之间设置一热机，使它从高温热源吸收热量Q1，对外做功W，并把热量Q2传递给低温热源．当这一过程完成之时，低温热源由于吸热和放热相等，没有引起其他变化．高温热源放出热量Q1大于吸收热量Q2，热机对外做功W＝Q1－Q2，相当于高温热源放出的热量全部用来对外做功，且没有引起其他变化，也就是说单一热源所放出的热量全部用来做功．这显然是违反表述二的．即凡违反表述一的说法，必然违反表述二．反之，也可以证明，凡违反表述二的，也必然违反表述一．21·cn·jy·com
【例2】 关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是( )
A．第二类永动机违反能量守恒定律
B．如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加
C．外界对物体做功，则物体的内能一定增加
D．做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能量转化或转移的观点来看这两种改变方式是有区别的
【例3】(多选)关于热力学定律，下列说法正确的是________．
A．为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量
B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加
C．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功
D．不可能使热量从低温物体传向高温物体
E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程
【变式训练】
2．关于两类永动机和热力学两个规律，下列说法正确的是( )
A．第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律
B．第一类永动机不可能制成是因为违反热力学第二定律
C．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和传热一定会改变内能
D．由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的21世纪教育网版权所有
1．下列说法不正确的是( )
A．热量能自发地从高温物体传给低温物体
B．热量不能从低温物体传到高温物体
C．传热是有方向性的
D．气体向真空中膨胀的过程是有方向性的
2．下列说法中不正确的是( )
A．第一类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律
B．第二类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律
C．热力学第一定律和热力学第二定律是相互独立的
D．热力学第二定律的两种表述是等效的
3．随着世界经济的快速发展，能源短缺问题日显突出，近期油价不断攀升．已对各国人民的日常生活造成了各种影响，如排长队等待加油的情景已经多次在世界各地发生，能源成为困扰世界经济发展的重大难题之一，下列有关能量转化的说法中正确的是( )21cnjy.com
A．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他的变化
B．只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能
C．满足能量守恒定律的物理过程都能自发的进行
D．外界对物体做功，物体的内能必然增加
4．下列宏观过程不能用热力学第二定律解释的是( )
A．大米和小米混合后小米能自发地填充到大米空隙中而经过一段时间大米、小米不会自动分开
B．将一滴红墨水滴入一杯清水中，会均匀扩散到整杯水中，经过一段时间，墨水和清水不会自动分开
C．冬季的夜晚，放在室外的物体随气温的降低，不会由内能自发地转化为机械能而动起来
D．随着节能减排措施的不断完善，最终仍不会使汽车热机的效率达到100%
5．(多选)关于热机的效率，下列说法正确的是( )
A．有可能达到80%
B．有可能达到100%
C．有可能超过80%
D．一定能达到100%
6．热力学第二定律使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程( )
A．都具有方向性
B．只是部分具有方向性
C．没有方向性
D．无法确定
7．下列说法正确的是( )
A．热量不能由低温物体传递到高温物体
B．外界对物体做功，物体的内能必定增加
C．第二类永动机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律
D．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
8．关于热力学第二定律，下列说法正确的是( )
A．热力学第二定律是通过实验总结出来的实验定律
B．热力学第二定律是通过大量自然现象的不可逆性总结出来的经验定律
C．热力学第二定律是物理学家从理论推导得出来的结果
D．由于热力学第二定律没有理论和实验的依据，因此没有实际意义
9．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？www.21-cn-jy.com
10．一种冷暖两用型空调，铭牌标注：输入功率1 kW，制冷能力1.2×104 kJ/h，制热能力1.3×104 kJ/h.这样，该空调在制热时，每消耗1 J电能，将放出3 J多热量．是指标错误还是能量不守恒？2·1·c·n·j·y
第十章 热力学定律
阶段性测试三
姓名： 分数：
1．(多选)根据热力学第二定律，下列说法中正确的是( )
A．没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机是可以实现的【来源：21·世纪·教育·网】
B．制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气中而不引起其他变化
C．热效率为100%的热机是不可能制成的
D．不需要任何外力做功而可正常运行的制冷机是不可能制成的
2．(多选)如图所示为电冰箱的工作原理示意图，压缩机工作时，使制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环．在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外，下列说法正确的是( )
A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外
B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能
C．电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律
D．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律
3．下列说法正确的是( )
A．机械能全部转化为内能是不可能的
B．第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式www-2-1-cnjy-com
C．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体
D．从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的
4．(多选)关于热力学第二定律，下列说法正确的是( )
A．热传递过程是不可逆的，但功转变为热是可逆的
B．一切涉及热现象的实际的宏观过程都是不可逆的
C．热量可以从低温物体传到高温物体
D．热力学第二定律可以表述为第二类永动机是不可能造成的
5．下列过程中，可能发生的是( )
A．某工作物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响
B．打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发跑进去，恢复原状
C．利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高
D．将两瓶不同液体自发混合，然后又自发地各自分开
6．下列说法正确的是( )
A．热量不仅可以从高温物体传到低温物体，也可以从低温物体传到高温物体
B．空调设备否定了热传导的方向性
C．第二类永动机是不可能制成的，因为违背了能量守恒定律
D．热力学第二定律是热力学第一定律的推论
7．下列说法正确的是( )
A．对物体做功不可能使物体的温度升高
B．一个由不导热的器壁做成的容器，被不导热的隔板分成甲、乙两室．甲室中装有一定质量的温度为T的气体，乙室为真空，如图所示．提起隔板，让甲室中的气体进入乙室．若甲室中气体的内能只与温度有关，则提起隔板后气体重新达到平衡时，其温度仍为T2-1-c-n-j-y
C．空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作是不遵守热力学第二定律的 21*cnjy*com
D．从单一热源吸取热量使之全部变成有用的机械功是不可能的
8．关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是( )
A．热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互矛盾的
B．内能可以转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾
C．两条定律都是有关能量的转化规律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别
D．其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律
9．热力学第二定律常见的表述有两种：
第一种表述：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；
第二种表述：不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化．
图甲是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图：外界对制冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体．请你根据第二种表述完成示意图乙．根据你的理解，热力学第二定律的实质是________．【来源：21cnj*y.co*m】
