第三章 4.
基础达标练
1．(多选)关于自然过程的方向性，下列说法正确的是( C )
A．摩擦生热的过程是可逆的
B．凡是符合能量守恒的过程一般都是可逆的
C．实际的宏观自发过程都具有“单向性”或“不可逆性”
D．气体的自由膨胀是不可逆过程
答案：CD
解析：机械能和内能的转化过程具有方向性，所以摩擦生热的过程是不可逆的，故A错误；实际的宏观自发过程都符合能量守恒定律，具有“单向性”或“不可逆性”，故B错误，C正确；气体自由膨胀的过程具有方向性，是不可逆过程，故D正确。
2．根据热力学定律，下列判断正确的是( B )
A．我们可以把火炉散失到周围环境中的能量全部收集到火炉中再次用来取暖
B．利用浅层海水和深层海水间的温度差制造出一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的
C．制冷系统能将冰箱内的热量传给外界较高温度的空气，而不引起其他变化
D．满足能量守恒定律的客观过程都可以自发地进行
答案：B
解析：热量不能自发地从低温物体传到高温物体，所以不能把散失的能量全部收集起来重新加以利用，A错误；由热力学第二定律可知，B正确；热量从低温物体传给高温物体时一定会发生其他变化，C错误；只满足能量守恒定律而不满足热力学第二定律的过程是不可能发生的，D错误。
3．下列说法中正确的是( C )
A．在一房间内，打开一台冰箱的门，再接通电源，过一段时间后，室内温度就会降低
B．从目前的理论看来，只要实验设备足够高级，可以使温度降低到－274 ℃
C．第二类永动机是不能制造出来的，尽管它不违反热力学第一定律，但它违反热力学第二定律
D．机械能可以自发地全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能而不引起其他变化
答案：C
解析：在房间内，打开一台冰箱的门，再接通电源，电流做功电能转化为热能，室内温度会升高，故A错误；－274 ℃低于绝对零度，是不可能达到的，故B错误；第二类永动机不违反能量守恒定律，违反了物理过程的方向性，故C正确；机械能可以自发地全部转化为内能，但不可能从单一热源吸收热量全并将这热量变为功，而不产生其他影响，故D错误。
4．(多选)(2024·辽宁葫芦岛高二期中)下列对能量耗散理解正确的是( A )
A．能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性
B．能量耗散遵守能量守恒定律
C．能量耗散说明能量可以凭空消失
D．能量耗散说明能量在不断减少
答案：AB
解析：能量耗散遵守能量守恒定律，能量既不能凭空消失，也不能减少，而是以不同形式存在。能量耗散是指在能量转化的过程中，其他形式的能最终转化为热能，流散到周围环境中，无法利用，使能量的可利用率越来越低，反映了能量流动的方向性，故A、B正确。
5．(多选)(2024·广东惠州一模)压缩空气储能系统(CAES)能将空气压缩产生的热能储存起来，发电时让压缩的空气推动发电机工作，这种方式能提升压缩空气储能系统的效率，若该系统始终与外界绝热，空气可视为理想气体。对于上述过程的理解正确的是( )
A．压缩空气过程中，组成空气的气体分子平均动能不变
B．压缩空气过程中，空气温度升高，内能增加
C．该方式能够将压缩空气储能的效率提升到100%
D．压缩的空气在推动发电机工作的过程中，空气对外做功，压强减小
答案：BD
解析：压缩空气过程中，外界对气体做正功，系统与外界绝热，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知气体内能增大，温度升高，组成空气的气体分子平均动能增大，故A错误，B正确；由热力学第二定律可知，该方式不能够将压缩空气储能的效率提升到100%，故C错误；压缩的空气在推动发电机工作的过程中；气体膨胀，体积变大，空气对外做功，由＝C可知压强减小，故D正确。
6．(2024·江苏南通高二阶段练习)半导体掺杂对于半导体工业有着举足轻重的作用，其中一种技术是将掺杂源物质与硅晶体在高温(800到1 250摄氏度)状态下接触，掺杂源物质的分子由于热运动渗透进硅晶体的表面。下列说法中正确的是( C )
A．这种渗透过程是自发可逆的
B．这种渗透过程是外界作用引起的
C．温度越高越容易掺杂
D．温度升高后，掺杂源物质所有分子的热运动速率都增加
答案：C
解析：掺杂源物质的分子由于热运动渗透进硅晶体的表面，所以这种渗透过程是分子的扩散现象，该过程为自发过程，其逆过程不能自发进行，故A、B错误；温度越高掺杂效果越好是因为温度升高时，分子的平均速率增大，并不是所有分子的热运动速率都增加，故C正确，D错误。
7.热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一是：热量不能自发地从低温物体传到高温物体；其二是：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。第一种表述方式可以用右图来表示，根据你对第二种表述的理解，如果也用类似的示意图来表示，你认为下列示意图中正确的是( B )
答案：B
解析：由题图可知，使热量由低温物体传递到高温物体必伴随着制冷机的做功，即不是自发的过程，对于第二种表述，热机工作时，从高温物体吸收热量，只有一部分用来对外做功，转变为机械能，另一部分热量要传递给低温物体，故选项B正确，A、C、D错误。
8.如图所示是压缩式电冰箱的工作原理示意图。经过干燥过滤器后液态制冷剂进入蒸发器，汽化吸收箱体内的热量，压缩机使低温低压的制冷剂气体变成高温高压的气体，然后制冷剂在冷凝器中液化放出热量到箱体外。电冰箱将热量从低温物体转移到高温物体的工作过程________(选填“违背”或“不违背”)热力学第二定律。制冷剂在蒸发器中由液态变成气态的过程中，做的功W________(选填“大于”“小于”或“等于”)零；分子的势能将________(选填“增大”“不变”或“减小”)。
答案：不违背 小于 增大
解析：热力学第二定律的克劳修斯表述为热量不能自发地从低温物体传到高温物体，电冰箱依靠压缩机实现了将热量从低温物体转移到高温物体，不违背热力学第二定律。制冷剂在蒸发器中由液态变成气态的过程中，体积膨胀，对外做功，W小于零。膨胀过程中克服分子引力做功，分子势能增大。
能力提升练
9．下列说法中正确的是( B )
①单晶体和多晶体都有规则的几何外形
②熵是物体内分子运动无序程度的量度
③热传导的过程是具有方向性的
④对人们生活产生影响的主要是相对湿度
⑤液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性
A．①③④⑤ B．②③④⑤
C．④⑤ D．①②③④⑤
答案：B
解析：①单晶体有规则的几何外形，多晶体没有规则的几何外形，该说法错误；②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，该说法正确；③根据热力学第二定律可知，热传导的过程是具有方向性的，该说法正确；④对人们生活产生影响的主要是相对湿度，该说法正确；⑤液晶具有流动性，其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，该说法正确，故B正确。
10．下列说法正确的是( D )
A．一定质量的100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气时，其内能不变
B．用打气筒给自行车打气时需要的力越来越大，这是由于轮胎内气体分子间斥力越来越大
C．干旱天气里不宜锄松土壤，因为蓬松的土壤有利于水分蒸发，会使得土地更加干旱
D．初速度v0的物块在地面上滑动，最终停下来，产生的热量为Q。如果不计摩擦力及一切损耗，给物块相同的热量Q，物块获得的速度小于v0
答案：D
解析：一定质量的100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气时，发生汽化现象，要吸热，内能增加，故A错误；用打气筒给自行车打气时，越下压越费力这是气体压强作用的缘故，与分子力无关，故B错误；土壤里有很多毛细管，将地面的土壤锄松后破坏了土壤里的毛细管，不再发生毛细现象，水分保留在土壤内部，故C错误；根据热力学第二定律，由有序性较高的能量向内能转化具有方向性，由有序性较低的能量到有序性较高的能量转化需要条件且不能全额发生，故D正确。
11．(多选)根据热力学定律，下列说法正确的是( A )
A．电冰箱的工作原理表明，热量可以从低温物体向高温物体传递
B．空调机在制冷过程中，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，这一过程不遵守热力学第二定律
C．科技的不断进步使得人类有可能生产出单一热源的热机
D．尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到100%
答案：AD
解析：热量可以从低温物体向高温物体传递，但要引起其他变化，故A正确；空调机在制冷过程中，空气压缩机做功消耗电能，制冷过程不是自发进行的，这一过程遵守热力学第二定律，故B错误；不可能从单一热源吸收热量全部用来对外做功而不引起其他变化，故C错误；根据热力学第二定律，即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机也不可能把燃料产生的内能全部转化为机械能，即效率达不到100%，故D正确。
12．(多选)(2024·福建莆田高二课时练习)如图所示为电冰箱的工作原理示意图。压缩机工作时，强迫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( B )
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背能量守恒定律
D．电冰箱的工作原理违背了能量守恒定律
答案：BC
解析：因为冰箱内的温度低于冰箱外的温度，所以热量不可以自发地从冰箱内传到冰箱外，故A错误；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，电冰箱的工作原理不违背能量守恒定律，故B、C正确，D错误。
13．(多选)(2024·重庆万州外国语学校高二测试)下列关于热力学定律的说法正确的是( A )
A．如果两个系统均与第三个系统处于热平衡状态，这两个系统的温度一定相等
B．外界对某系统做正功，该系统的内能一定增加
C．可以找到一种材料做成墙壁，冬天供暖时吸收热量温度升高，向房间释放热量供暖，然后再把热量吸收回去，形成循环供暖，只需要短时间供热后即可停止外界供热
D．低温系统可以向高温系统传递热量
答案：AD
解析：如果两个系统均与第三个系统处于热平衡状态，这两个系统的温度一定相等，故A正确；根据ΔU＝W＋Q可知，外界对系统做正功即W>0，系统有可能同时对外放热即Q<0，那么系统内能的变化不确定，故B错误；根据热力学第二定律，选项C中所述的现象是不可能实现的，故C错误；低温系统向高温系统传递热量是可以实现的，前提是要引起其他变化，故D正确。
14．有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，将放出约3.6 J的热量，是指标错误或能量不守恒吗？
答案：没有错，能量是守恒的
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，所以指标没有错，并且能量也是守恒的。
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第三章 热力学定律
4．热力学第二定律
目标体系构建
1．了解热传递、扩散现象、机械能与内能的转化等都具有方向性。知道具有方向性的过程为不可逆的。
2．了解热力学第二定律的两种表述，并能用热力学第二定律解释第二类永动机不能制造成功。
3．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，并能解决一些实际问题。
4．了解能量耗散、能源和环境。
1．通过自然界中客观过程的方向性，了解热力学第二定律。
2．了解热力学第二定律的两种不同表述，以及两种表述的物理实质。
3．能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移以及宏观自然过程的方向性问题。
4．认识能量耗散，知道能源是有限的。
课前预习反馈
知识点 1
1．热力学第二定律的克劳修斯表述
(1)内容：热量不能自发地从______物体传到______物体。即传热的过程具有________。
(2)传热的方向性
①热量可以自发地由______物体传给______物体。
②热量不能自发地由______物体传给______物体。
③一切与热现象有关的宏观自然过程都是__________。
说明：在表述中强调“自发”，就是不需要任何第三者介入，就能发生。
热力学第二定律
低温
高温
方向性
高温
低温
低温
高温
不可逆的
2．热力学第二定律的另一种表述
(1)热机
①热机工作的两个阶段：第一个阶段是燃烧燃料，把燃料中的____
______变成工作物质的______。第二个阶段是工作物质对外______，把自己的内能变成________。
②热机的效率：热机输出的_________与燃料产生的________的比
值。用公式表示：η＝______。
化
学能
内能
做功
机械能
机械功W
热量Q
(2)开尔文表述
不可能从单一热库吸收热量，使之____________，而不产生其他影响。(该表述阐述了机械能与内能转化的方向性)
注意：热力学第二定律的克劳修斯和开尔文表述是等价的。
完全变成功
『判一判』
(1)机械能可以完全转化为内能。( )
(2)内能不可能完全转化为机械能。( )
(3)能够制成的热机既不违背能量守恒定律，也不违背热力学第二定律。( )
(4)一个系统中个体排列的“有序”和“无序”是绝对的。( )
(5)科技发达后，热机的效率可以达到100%。( )
(6)热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。( )
√
×
√
×
×
√
『选一选』
关于热力学第二定律有以下四种说法：
①热力学第二定律使我们认识到：自然界中进行的一切宏观过程都是可逆的；②热力学第二定律使我们认识到：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的；③热力学第二定律使我们认识到：热量不可能由低温物体传递到高温物体；④第二类永动机违背了能量守恒定律和热力学第二定律，因此不可能制成。
上述说法中正确的是( )
A．② B．②③
C．①④ D．①③④
答案：A
解析：热力学第二定律使我们认识到：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的，①错误，②正确；热量可以由低温物体传递到高温物体，但要引起其他变化，③错误；第二类永动机不违背能量守恒定律，但是违背了热力学第二定律，因此不可能制成，④错误。故选A。
『想一想』
以下哪些现象能够发生，哪些不能发生？能够发生的现象是否违背热力学第二定律？
(1)一杯热茶自然放置，茶会自动变得更热。
(2)蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能。
(3)桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离。
提示：(1)不能发生。热茶温度比周围环境温度高，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体。
(2)不能发生。蒸汽推动活塞做功，这一过程中，一方面由于活塞摩擦汽缸而产生内能，另一方面蒸汽与周围环境有温度差，蒸汽机会向周围环境散热。所以，蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能是不可能的。
(3)能够发生。由于泥沙比水的密度大，泥沙会自动下沉，从而使得上面的浑水变清了。此过程不违背热力学第二定律，泥沙的重心降低，重力势能减少了，水的重心升高，水的重力势能增加了，但系统总的重力势能减少了，最终转化为内能，而机械能百分之百地转化为内能是可能的。
知识点 2
1．能量耗散：有序度较高(集中度较高)的能量转化为______，流散到环境中无法重新收集起来加以利用的现象。
2．各种形式的能量向内能的转化，是无序程度______的状态向无序程度______的状态的转化，是能够______发生、全额发生的。
3．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的自发变化过程具有______性。
4．能量耗散虽然不会导致能量总量的减少，却会导致能量______的降低，它实际上是将能量从高度有用的________形式降级为不大可用的________形式。
说明：虽然能量总量不会减少，但能源会逐步减少，因此能源是有限的资源。
能源是有限的
内能
较小
较大
自动
方向
品质
高品质
低品质
『选一选』
(多选)下列说法正确的是( )
A．利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源，可以减少环境污染
B．用电动汽车代替燃油汽车，可改善空气质量
C．能量是守恒的，我们不需要节约能源
D．能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性。能源的利用受这种方向性的制约，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的
答案：ABD
解析：利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源，可减少环境污染，故A正确；用电动汽车代替燃油汽车，能减少尾气的排放，可改善空气质量，故B正确；能量虽然是守恒的，但是可利用的能源越来越少，所以我们需要节约能源，故C错误；能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性；能源的利用受这种方向性的制约，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的，故D正确。
课内互动探究
探究?
对热力学第二定律的理解
要|点|提|炼
1．自然过程的方向性
(1)热传导具有方向性
两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，而低温物体不可能自发地将热量传给高温物体，要实现低温物体向高温物体传递热量，必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化。
(2)气体的扩散现象具有方向性
两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，绝不会自发地分开，成为两种不同的气体。
(3)机械能和内能的转化过程具有方向性
物体在水平面上运动，因摩擦而逐渐停止下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，在地面上重新运动起来。
(4)气体向真空膨胀具有方向性
气体可自发地向真空容器内膨胀，但绝不可能出现气体自发地从容器中流出，使容器内变为真空。
2．在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不产生其他影响”“单一热库”“不可能”的含义
(1)“自发地”是指热量从高温物体“自发地”传给低温物体的方向性。在传递过程中不会对其他物体产生影响或借助其他物体提供能量等。
(2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响，如吸热、放热、做功等。
(3)“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温度差来发电。
(4)“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，用任何办法都不可能加以消除。
热力学第二定律的两种表述是等价的，不管如何表述，热力学第二定律的实质是相同的，即一切与热现象有关的实际宏观过程都具有方向性。这个过程可以自发地从一个方向向另一个方向进行，但是向相反的方向却不能自发地进行，必须借助外界的帮助。
典|例|剖|析
1. (多选)如图中汽缸内盛有一定质量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触面是光滑的，但不漏气，现将活塞杆缓慢向右移动，这样气体将等温膨胀并对外做功。若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是( )
A．气体是从单一热库吸热，全部用来对外做功，此过
程违背热力学第二定律
B．气体是从单一热库吸热，但并未全部用来对外做功，此过程不违背热力学第二定律
C．气体是从单一热库吸热，全部用来对外做功，此过程不违背热力学第二定律
D．气体是从单一热库吸热，全部用来对外做功，此过程不违背热力学第一定律
答案：CD
解析：汽缸壁是导热的，外界环境温度不变，活塞杆缓慢向右移动过程中，有足够的时间进行热交换，气体等温膨胀，所以汽缸内的气体温度不变，内能也不变，该过程中，气体是从单一热库(外部环境)吸收热量，全部用来对外做功才能保证内能不变，此过程既不违背热力学第二定律，也不违背热力学第一定律，因为此过程通过外力对活塞做功来维持，如果没有外力对活塞做功，此过程不可能发生，故C、D正确。
(多选)电冰箱能够不断地把热量从温度较低的冰箱内部传给温度较高的外界空气，下列说法正确的是( )
A．热量能自发地从低温物体传给高温物体
B．在一定条件下，热量可以从低温物体传给高温物体
C．热量的传递过程不具有方向性
D．在自发的条件下热量的传递过程具有方向性
答案：BD
对点训练
解析：一切自发过程都有方向性，如热传导，热量总是由高温物体自发地传向低温物体；又如扩散，气体总是自发地由密度大的地方向密度小的地方扩散。在外界帮助下气体可以由密度小的地方向密度大的地方扩散，热量可以从低温物体传向高温物体，电冰箱就是借助外界做功把热量从低温物体——冷冻食品，传向高温物体——周围的大气。所以在回答热力学过程的方向性问题时，要区分是自发过程还是非自发过程，电冰箱内热量传递的过程是有外界参与的。
探究?
能源是有限的
要|点|提|炼
1.能源的分类
能源分类方法 按形成或转换特点
能源分类 一次能源 二次能源
特点 自然形成，未经加工 由一次能源经过加工转换而成
举例 太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能 焦炭、木炭、蒸汽、液化气、酒精、汽油、电能
2.能源开发和利用
加强新能源，特别是清洁能源的开发和利用，控制化石能源开采，提高能源的利用率，降低对环境的污染。
典|例|剖|析
2．(2024·广东高二期末)下列对能量理解正确的是( )
A．能量在被利用的过程中，可利用的效率不变
B．能量转化遵守能量守恒定律
C．能量可以凭空消失
D．自然界中的能量在不断减少
答案：B
解析：由热力学第二定律的开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。开尔文的表述阐述了机械能与内能转化的方向性：机械能可以全部转化为内能，而内能不可能全部用来做功以转化为机械能，因此能量在被利用的过程中，可利用的效率是不同的，故A错误；由能量守恒定律可知，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。因此能量转化遵守能量守恒定律，故B正确，C错误；由能量守恒定律可知，自然界中的能量不会减少，故D错误。
关于能量耗散，下列说法不正确的是( )
A．能量耗散导致能量的品质降低
B．能量耗散是指分散在环境中的内能很难被人类再回收利用
C．能量耗散使能量总量减少，违背了能量守恒定律
D．各种形式的能量在一定条件下向内能的转化，是能够全额发生的
答案：C
解析：能量耗散是能量在转化过程中以内能的形式发散到周围环境中，使得能量品质降低，且耗散在环境中的内能很难被人类再利用，但能量耗散遵守能量守恒定律，另外，各种形式的能量在一定条件下向内能转化是能够全额发生的，故A、B、D正确，C错误。
对点训练
核心素养提升
热力学第一定律与热力学第二定律的区别与联系
区别 热力学第一定律揭示了做功和传热对改变物体内能的规律关系ΔU＝W＋Q，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
热力学第二定律揭示了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，进一步揭示了各种能量转化过程及物质运动形式的转化过程都具有方向性
联系 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，而热力学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，都是热力学的理论基础
(多选)关于热力学两大定律，下列说法正确的是( )
A．热力学第一定律和热力学第二定律是相互独立的
B．热力学第二定律的两种表述是等效的
C．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，传热也不一定改变内能，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，从单一热库吸收热量，完全变成功也是可能的
答案：ABD
解析：热力学第二定律有几种不同的表述形式，但它们是等效的，它与热力学第一定律是各自独立的，A、B正确；由热力学第一定律可知W≠0，Q≠0，但ΔU＝W＋Q可以等于0，C错误；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正确。
案例
规律总结：(1)热力学第一定律是能量守恒定律在热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。
(2)热力学第二定律揭示了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，内能却不可以全部转化为机械能而不引起其他变化，进一步揭示了各种有关热的物理过程都具有方向性。告诫人们：第二类永动机也不可能制成。
课堂达标检测
一、热力学第二定律
1．(多选)下列说法正确的是( )
A．不可以从单一热库吸热使之完全变成功
B．机械能可以全部转化为内能，但内能不可以全部转化为机械能而不产生其他影响
C．热机的效率不能达到100%
D．将来可能利用海水的温差发电供人类使用
答案：BCD
解析：在引起其他变化的情况下，可以从单一热库吸热使之完全变成功，故A错误；在产生其他影响的情况下，内能可以全部转化为机械能，故B正确；由于不可能从单一热库吸收热量全部对外做功而不引起其他变化，导致热机的效率不能达到100%，故C正确；将来可能实现海水温差发电，故D正确。
2．(多选)有关热力学第二定律，下列说法正确的是( )
A．热力学第二定律说明自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性
B．热力学第二定律可以表述为：气体向真空的自由膨胀是不可逆的
C．由热力学第二定律的克劳修斯表述可知热量只能从高温物体传到低温物体
D．第一类永动机违背了热力学第二定律，因此制不成
答案：AB
解析：根据热力学第二定律，自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，故A正确；对任何与热现象有关的宏观自然过程方向性的描述，都可以作为热力学第二定律的一种表述，故B正确；热量可以从低温物体传到高温物体，只是不能自发进行，第一类永动机违背了能量守恒定律，故C、D错误。
3．下列关于熵的说法错误的是( )
A．熵是系统无序程度的量度
B．在孤立系统中，一个自发的过程总是向熵减少的方向进行
C．热力学第二定律的微观实质是孤立系统总是向熵增大的状态发展
D．熵值越大，代表系统分子运动越无序
答案：B
解析：熵是系统无序程度的量度，熵越大，系统分子运动无序程度越大，故A、D正确；孤立系统中发生的任何实际过程，其能量的总值保持不变，而其熵值恒增，故B错误，C正确。
4．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．内能可以全部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．能量守恒定律包含了热力学第一定律和热力学第二定律
答案：B
解析：热力学第一定律揭示了内能与其他形式能量之间的转化关系，是能量守恒定律在热力学中的具体体现。热力学第二定律则进一步阐明了内能与其他形式能量转化时的方向性，二者表述的角度不同，本质不同，相互补充，并不矛盾，B正确，A、C、D错误。
二、能源是有限的
5．(2024·浙江温州高二期中)第19届亚运会于9月23日晚在杭州盛大开幕。此次亚运会开幕式将实体烟花燃放改成电子烟花表演展示，通过数字技术、光学投影等展现烟花绽放场景，传递出中国绿色低碳环保且负责任的发展中大国形象。以下说法正确的是( )
A．能量在使用过程中总量保持不变，故无需节约用电，可尽情燃放电子烟花
B．不断开发新能源，发展新技术，是缓解能源危机、加强环境保护的重要手段
C．电子烟花技术将电能全部转化为光能和内能，过程中不存在能量耗散
D．相比于传统烟花，使用电子烟花完全无污染
答案：B
解析：能量在使用过程中虽然总量保持不变，但品质越来越差，即可利用率越来越低，所以必需节约能源，故A错误；不断开发新能源，发展新技术，是缓解能源危机、加强环境保护的重要手段，故B正确；电子烟花技术不能将电能全部转化为光能和内能，过程中也存在能量耗散，故C错误；相比于传统烟花，使用电子烟花污染较少，但也不是完全无污染，故D错误。
6．(多选)随着时代的发展，能源格局面临新的机遇与挑战。下列关于能量和能源的说法正确的是( )
A．能量在转化过程中具有方向性，因此可利用能源是有限的
B．电动汽车充电时，电能全部转化为锂电池的化学能
C．自由摆动秋千摆幅越来越小，减少的机械能转化内能，但总能量守恒
D．太阳照射到地球上的光能转化成其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了
答案：AC
解析：根据热力学第二定律可知，能量在转化过程中具有方向性，因此可利用能源是有限的，故A正确；电动汽车充电时，电能没有全部转化为锂电池的化学能，还有一部分转化为内能，故B错误；自由摆动秋千摆幅越来越小，减少的机械能转化内能，但总能量守恒，故C正确；根据能量守恒可知，太阳照射到地球上的光能转化成其他形式的能量，而照射到宇宙空间的能量并没有消失，故D错误。
