第3、4节 热力学第二定律 熵——系统无序程度的量度
1.（多选）下列对热力学定律的理解正确的是（ ）
A.可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功
B.如果物体从外界吸收了热量，物体的内能一定增加
C.空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量
D.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，但同时做功和热传递一定会改变内能
2.（多选）关于熵，下列说法中正确的是（ ）
A.熵值越大，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高
B.熵值越小，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高
C.熵值越大，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序
D.熵值越小，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序
3.下列过程，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
4.（多选）根据热力学定律，下列说法中正确的是（ ）
A.我们可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化
B.利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，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.摩擦生热是机械能向内能的转化
D.热机的效率最多可以达到100％
5.（多选）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。关于这一现象，正确说法是（ ）
A.这一实验过程不违反热力学第二定律
B.在实验过程中，热水一定降温、冷水一定升温
C.在实验过程中，热水内能全部转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能
D.在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，电能则全部转化成冷水的内能
6.下列说法正确的是（ ）
A.物体吸收热量，其内能一定增加
B.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
C.第二类永动机不能制成是因为违背了能量守恒定律
D.热量能够自发地从低温物体传递到高温物体
7.如图所示，气缸内盛有一定质量的理想气体，气缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与气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通过活塞对外做功，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.气体是从单一热源吸收，全部用来对外做功，此过程违反热力学第二定律
B.气体是从单一热源吸热，但并未全部用来对外做功，此过程不违反热力学第二定律
C.气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程不违反热力学第二定律
D.以上三种说法都不对
8.刚买的扑克牌按花色及大小规则排列，我们打牌时要洗牌，让其混乱，哪种情况熵更小一些？
9.热力学第二定律常见的表述有以下两种：
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：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。
图（a）所示的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如图（b）所示示意图。根据你的理解，热力学第二定律的实质是 。
10.（多选）关于热力学第二定律的微观意义，下列说法正确的是（ ）
A.大量分子无规则的热运动能够自由转变为有序运动
B.热传递的自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程
C.热传递的自然过程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
D.一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
11.一带活塞的气缸如图所示，缸内盛有气体，缸外为恒温环境，气缸壁是导热的，现令活塞向外移动一段距离，在此过程中气体吸热，对外做功，此功用W1表示，然后设法将气缸壁及活塞绝热推动活塞压缩气体，此过程中外界对气体做功用W2表示，则（ ）
A.有可能使气体回到原来状态，且W1＜W2
B.有可能使气体回到原来状态，且W1＝W2
C.有可能使气体回到原来状态，且W1＞W2
D.不可能使气体回到原来状态，且W1＜W2
12.某热机使用热值q＝3.0×107 J/kg的燃料，燃烧效率为η1＝80％，气缸中高温、高压的燃气将内能转化为机械能的效率为η2＝40％，热机传动部分的机械效率为η3＝90％，若热机每小时燃烧m＝40 kg的燃料，那么热机输出的有用功率为多少？
第3、4节 热力学第二定律 熵——系统无序程度的量度
1.AC 根据热力学第二定律可知，可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功，但是要引起其他的变化，选项A正确；如果物体从外界吸收了热量，若物体对外做功，则物体的内能不一定增加，选项B错误；空调机在制冷过程中，由于压缩机要消耗电能做功，所以从室内吸收的热量少于向室外放出的热量，选项C正确；根据热力学第一定律可知，做功与热传递都可以改变物体的内能，所以做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递也不一定会改变内能，故D错误。
2.AD 热力学系统的每一个状态，都对应有一个熵值，熵值越大，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高，相反地，熵值越小，意味着系统越“整齐”和“集中”也就是越有序，故A、D正确，B、C错误。
3.C 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项正确；内能自发地全部转化为机械能是不可能的，故A项错误；气体膨胀具有方向性，故B项错误；扩散现象也有方向性，D项错误。
4.BC A项违背了热力学第二定律，选项A错误；B项理论上是成立的，因为存在温度差，就可以用其对外做功将内能转化为机械能，选项B正确；C项摩擦生热是机械能向内能的转化，选项C正确；D项热机必须从高温热源吸热再向低温热源放热才能转化为机械能，中间会有热量损失，所以热机的效率不能达到100％，选项D错误。
5.AB 在实验过程中，热水内能的一部分转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能，因为在转化过程中电路要发热，此实验遵守热力学第二定律，因此A、B正确，C、D错误。
6.B 物体吸收热量，同时对外做功，则其内能不一定增加，选项A错误；根据热力学第二定律可知，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，选项B正确；第二类永动机不能制成是因为违背了热力学第二定律，不违背能量守恒定律，选项C错误；根据热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，选项D错误。
7.C 由于气缸壁是导热的，外界温度不变，活塞缓慢地向右移动过程中，有足够时间进行热交换，所以气缸内的气体温度不变，气体外内能不变，该过程气体是从单一热源即外部环境吸收热量，全部用来对外做功，故此过程不违反热力学第二定律，此过程由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。故选项C正确。
8.新牌熵小些
解析：刚买的新牌熵小些，因为按花色及大小有序、有规则排列，故新牌的熵更小些。
9.见解析
解析：示意图如图所示，
实质是一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性。
10.CD 分子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，根据熵增加原理，热运动的结果只能使分子热运动更加无序，而不是变成了有序，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、B项错误，C、D项正确。
11.D 本题要理解“原来状态”的含义，就是要求变化前后的温度、压强和体积都不发生改变，活塞向外移动，气体吸热，对外做功，在回来的过程中绝热，则要回到原位置，就需要做更多的功，故W1＜W2，即使回到原位置，体积不变，它的压强和温度也要改变，故不可能回到原状态，故选项D正确。
12.96 kW
解析：根据题意，热机每小时做的功为
W＝ qmη1η2η3＝3.0×107×40×80％×40％×90％ J
＝3.456×108 J
由功率的定义式得P＝＝ W＝96000 W＝96 kW。
3 / 3第3、4节 热力学第二定律 熵——系统无序程度的量度
核心 素养 目标 1.了解热现象的方向性，知道热传递是不可逆的。 2.知道热力学第二定律的两种表述，知道第二类永动机不可能制成的原因。 3.了解熵及熵增加原理，并能解释生活中的有关问题
知识点一 可逆过程与不可逆过程
1.可逆过程和不可逆过程
（1）可逆过程：一个系统由某一状态出发，经过某一过程到达另一状态，若存在另一过程能使系统和外界 ，即系统回到原来的状态，同时消除原来过程对外界的一切影响，则原来的过程称为可逆过程。
（2）不可逆过程：如果用任何方法都不能使系统和外界 ，则原来的过程称为不可逆过程。
2.热传递的方向性
（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，而不引起其他变化。
（3）热传递是 过程，具有 。
3.功热转化的特点：这一热现象是不可逆的，具有 。
4.结论：凡是与热现象有关的宏观过程都具有 。
知识点二 热力学第二定律及第二类永动机
1.热机
（1）定义：热机是消耗 对外做功的一种装置。
（2）热机效率η：热机对 跟它从高温热源 的比值。用η表示，即 。
（3）热机的效率总是 100％。
2.热力学第二定律的两种表述
（1）第一种表述（克劳修斯表述）
不可能使热量从低温物体传向高温物体而 其他变化。（说明热量传递的方向性）
（2）第二种表述（开尔文表述）
不可能从单一热源吸取热量，使之完全用来做功而 其他变化。（说明功热转化的方向性）
3.第二类永动机不可能制成
（1）第二类永动机是指人们设想的从单一热源吸取热量并使之 而不引起其他变化的机器。
（2）热力学第二定律也可以表述为： 永动机是不可能实现的。
知识点三 熵和熵增加原理
1.热力学第二定律的微观解释
（1）有序与无序
人们将生活中符合某种 的现象称为 ，反之称为无序。规则越多，一个宏观状态对应的微观状态 ，出现的概率 。我们称之为越有序。规则越
少，一个宏观状态对应的微观状态 ，出现的概率越大，称之为越无序。
（2）热力学第二定律的微观本质：与热现象有关的自然发生的宏观过程总是沿着大量分子热运动 的方向进行。
2.熵和熵增加原理
（1）定义：用来量度系统 的物理量叫作熵。用符号S表示。
（2）熵增加原理：在孤立系统中的宏观过程必然朝着 的方向进行。孤立系统是指与外界既没有物质交换也没有 交换的系统。
（3）能量退降：在熵增加的同时，一切不可逆过程总是使得能量从可利用状态转化为不可利用状态， 退化了。
【情景思辨】
（1）第二类永动机违背了热力学第二定律。（ ）
（2）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。（ ）
（3）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。（ ）
（4）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。（ ）
（5）热传递的自然过程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。（ ）
（6）熵值越大，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序。（ ）
要点一 对热力学第二定律的理解
【探究】
电冰箱内部温度比外部低，为什么制冷系统还能不断地把箱内热量传给外界空气？
【归纳】
1.热力学第二定律
（1）两种表述
①克劳修斯表述阐述了传热的方向性；热传递的过程可以自发地由高温物体向低温物体传递，但相反过程却不能自发进行，这是一个不可逆过程。
②开尔文表述阐述了功热转化的方向性。“单一热源”是指温度恒定且均匀的热源，“不引起其他变化”是指唯一效果是热量全部转化为功，而外界及系统都不发生任何变化。
③两种表述是等价的，不管如何表述，热力学第二定律都表明一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的，这个过程可以自发地从一个方向向另一个方向进行，但是向相反方向却不能自发地进行，必须借助外界帮助。
（2）热力学第二定律的普遍性
热力学第二定律的每一种表述都揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，都是不可逆的。
2.热力学第一定律与热力学第二定律的关系
热力学第一定律中，摩擦力做功可以全部转化为热，热力学第二定律却说明这一热量不可能在不引起其他变化的情况下由热完全转化为功，热量可以从高温物体自发地传向低温物体。而热力学第二定律却说明热量不能自发地从低温物体传向高温物体。热力学第一定律说明在任何过程中能量必守恒，热力学第二定律却说明并非所有能量守恒的过程均能自发地实现。热力学第二定律是反映自然过程进行的方向和条件的一个规律，它指出自然界中出现的过程是具有方向性的，某些方向的过程可以自发地实现，而另一些方向的过程则不能自发地实现。在热力学中，它和第一定律相辅相成，缺一不可。
3.两类永动机的比较
第一类永动机 第二类永动机
设计 要求 不消耗任何能量，可以不断地做功（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）
不可制成的原因 违背能量守恒定律 违背热力学第二定律
【典例1】 关于热力学定律，下列说法正确的是（ ）
A.机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功转化成机械能
B.第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来
C.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
D.不可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功
尝试解答
规律总结
应用热力学第二定律时应注意以下两点
（1）理解定律的关键在于“自发”和“不引起其他变化”。
（2）热量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，只不过前者能自发地进行，后者必须借助外界的帮助；机械能可以全部转化为内能，而内能要全部转化为机械能，肯定会引起其他变化。
1.（多选）下列说法中正确的是（ ）
A.一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性
B.一切不违反能量守恒定律的物理过程都是可能实现的
C.由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行
D.一切物理过程都不可能自发地进行
2.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
要点二 熵和熵增加原理
【探究】
质量相同、温度相同的水，如图所示，分别处于固态、液态和气态三种状态下，它们的熵的大小有什么关系？为什么？
【归纳】
1.对熵的认识
（1）熵是反映系统无序程度的物理量，正如温度反映物体内分子平均动能大小一样，系统越混乱，无序程度越大，这个系统的熵就越大。
（2）从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律，一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值较大代表着较为无序，所以自发的宏观过程总是向无序程度更大的方向发展。
2.熵增加原理分析
在孤立系统中，一切不可逆过程必然朝着熵增加的方向进行。
在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小。（如果过程可逆，则熵不变；如果过程不可逆，则熵增加）
熵增加原理与能量守恒定律都是对自然过程的一种限制，即在任何自然过程中，一切参与者的总能量必定保持不变，而总熵则必定增加。
3.能量退降
在熵增加的同时，一切不可逆过程总是使得能量逐渐丧失做功的本领，从可利用状态转化为不可利用状态，能量品质退化了，这种现象称为能量退降。
任何利用能源的过程必然会导致能量退降，因此要节约能源。
【典例2】 （多选）下列关于熵的观点中正确的是（ ）
A.熵越大，系统的无序程度越大
B.对于一个不可逆绝热过程，其熵总不会减小
C.气体向真空扩散时，熵值减小
D.自然过程中熵总是增加的，是因为通向无序的渠道要比通向有序的渠道多得多
尝试解答
1.（多选）下列关于热力学第二定律微观意义的说法正确的是（ ）
A.从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律
B.一切自然过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行
C.有的自然过程沿着分子热运动无序性增大的方向进行，有的自然过程沿着分子热运动无序性减小的方向进行
D.在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小
2.成语“覆水难收”指一盆水泼出后是不可能再回到盆中的，请结合熵的变化解释为什么水不会自发地聚集到盆中。
1.（多选）对于孤立体系中发生的实际过程，下列说法中正确的是（ ）
A.系统的总熵只能增大，不可能减小
B.系统的总熵可能增大，可能不变，还可能减小
C.系统逐渐从比较有序的状态向更加无序的状态发展
D.系统逐渐从比较无序的状态向更加有序的状态发展
2.（多选）下列说法正确的是（ ）
A.温度高的物体比温度低的物体所含的内能多
B.物体吸热其内能不一定增大
C.随着科技的进步，热机效率会逐渐提高，最终可以达到100％
D.热量不可能从低温物体传向高温物体而不引起其他变化
3.（多选）电冰箱的工作原理示意图如图所示，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背热力学第一定律
D.电冰箱的工作原理违背热力学第一定律
4.（多选）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，气闸舱B内为真空。航天员从太空返回气闸舱时，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡。假设此过程中系统与外界没有热交换，舱内气体可视为理想气体，下列说法正确的是（ ）
A.气体并没有对外做功，气体内能不变
B.B中气体可自发地全部退回到A中
C.气体温度不变，体积增大，压强减小
D.气体体积膨胀，对外做功，内能减小
5.炎炎夏日，两位同学在充满凉意的空调室内，就空调机的工作过程是否遵循热力学第二定律的问题发生了争论。
甲同学说：空调机工作时，不断地把热量从室内传到室外，即从低温物体传到高温物体，可见它并不遵循热力学第二定律。
乙同学说：热力学第二定律是热力学系统的普遍规律，空调机的工作过程不可能违反它。
两人各执一词，都无法使对方信服。请你对他们的论点作出评价。
第3、4节 热力学第二定律 熵——系统无序程度的量度
【基础知识·准落实】
知识点一
1.（1）完全复原 （2）完全复原
2.（1）高温 低温 （2）低温 高温 （3）不可逆 方向性
3.方向性
4.方向性
知识点二
1.（1）内能 （2）外做的功 吸收的热量 η＝ （3）小于
2.（1）不引起 （2）不引起
3.（1）完全转化为功 （2）第二类
知识点三
1.（1）规则 有序 越少 越小 越多 （2）无序程度增大 2.（1）无序程度 （2）熵增加 能量 （3）能量品质
情景思辨
（1）√ （2）× （3）× （4）√ （5）√ （6）×
【核心要点·快突破】
要点一
知识精研
【探究】 提示：因为电冰箱消耗了电能，对制冷系统做了功，一旦切断电源，电冰箱就不能把其内部热量传给外界的空气了。相反，外界的热量会自发地传给电冰箱，使其温度逐渐升高。
【典例1】 A 根据热力学第二定律可知，机械能可能全部转化为内能；在没有外界影响时，内能不能全部用来做功以转化成机械能，若受到外力影响，则可以全部转化为机械能，故A正确。第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律，所以第二类永动机不可以制造出来，故B错误。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C错误。热力学第二定律可以表述为：不可能制成一种循环动作的热机，从单一热源取热，使之完全变为功而不引起其他变化，这句话强调的是不可能“不产生其他变化”，即在引起其他变化的情况下是可能的，故D错误。
素养训练
1.AC 热力学第二定律指出了热现象的方向性，A正确；不违反能量守恒定律的物理过程，但违反热力学第二定律也不可能实现，B错误；热力学第二定律反映宏观自然过程的方向性，C正确，D错误。
2.C 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；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；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；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。
要点二
知识精研
【探究】 提示：质量相同，温度相同的水，可以由固态自发地向液态、气态转化，所以气态时熵最大，其次是液态，固态时的熵最小。
【典例2】 ABD 熵是系统内分子运动无序性的量度，熵越大，其无序度越大，选项A正确；一个不可逆的绝热过程，其宏观状态对应微观态数目增大，其熵会增加，不会减小，选项B正确；气体向真空中扩散，无序度增大，熵值增大，选项C错误；自然过程中，无序程度较大的宏观态出现的概率大，因而通向无序的渠道多，选项D正确。
素养训练
1.AD 从热力学第二定律的微观本质看，一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动无序程度增大的方向进行，我们知道热力学第二定律是一个统计规律，A正确，B错误；任何自然宏观过程总是朝着无序程度增大的方向进行，也就是熵增加的方向进行，C错误，D正确。
2.见解析
解析：由于盆的形状确定，水在盆中时，空间位置和所占据的空间的体积一定，显得“有序”“整齐”和“集中”，越为“有序”，系统的熵越低。当把水泼出后，它的形状不再受盆的限制，各种可能的形状都有，占据的空间面积和所处的位置都有多种可能，显得“混乱”“分散”，较为“无序”，系统的熵高。水泼出的过程属于从有序向无序的转化过程，导致熵的增加，符合熵增加原理。反之，水聚到盆中的过程，属于从无序向有序的转化，即从高熵向低熵转化，不符合熵增加原理，因此水不能自发地聚到盆中。
【教学效果·勤检测】
1.AC 在孤立系统中发生的实际过程，其系统的总熵是增加的，它不可能减小，故A项正确，B项错误；根据熵增加原理，该系统只能是从比较有序的状态向更加无序的状态发展，故C项正确，D项错误。
2.BD 物体的内能与物体的温度、体积、状态及物质的量都有关系，故温度高的物体不一定比温度低的物体的内能多，故A错误；物体吸热的同时还可以对外做功，其内能不一定增大，故B正确；由于能量耗散不可避免，热机效率不可能达到100％，故C错误；由热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传向高温物体而不引起其他变化，故D正确。
3.BC 根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，必须借助于其他系统做功，A错误，B正确；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，是能量守恒定律的具体表现，适用于所有的热现象，故C正确，D错误。
4.AC A、B作为一个整体，整个过程中，气体没有对外做功，因此气体内能不变，A正确，D错误；根据热力学第二定律，B中气体不可能自发地全部退回到A中，B错误；根据玻意耳定律，气体温度不变，体积增大，压强减小，C正确。
5.乙同学说法正确
解析：空调机和电冰箱都是制冷机，它们的工作原理基本相同。为了便于解析，我们以电冰箱为研究对象，认识它的基本结构和工作过程。从冰箱的原理图可以知道，电冰箱由压缩机、冷凝器、毛细管（节流阀）、蒸发器四个部分组成。这四个部分由管道连接，组成一个密闭的连通器系统，制冷剂作为工作物质，由管道输送，经过这四个部分，完成工作循环。
压缩机是电冰箱的“心脏”，它消耗电能对来自蒸发器的制冷剂蒸汽做功，使它变成高温高压的蒸汽（如p≈9.1 atm，t≈46 ℃）。然后这些高温高压的蒸汽来到冷凝器，向低温的环境（空气）放热，同时自身被冷却而凝成低温高压的液体（如p＝8.9 atm，t＝37.4 ℃），这些低温高压的液态制冷剂由过滤器滤掉水分和杂质，进入毛细管，经节流阀膨胀，变为低温低压的液体（如p≈1.5 atm，t≈－20 ℃），随后进入电冰箱的蒸发器。在那里，这些低温低压的液态制冷剂在低压条件下迅速汽化，从外界（电冰箱内）吸收大量的热量，使那儿的温度降低。这样就完成了一个制冷循环。由此可见乙同学的论点正确。
5 / 5(共69张PPT)
第3、4节热力学第二定律
熵——系统无序程度的量度
核心
素养
目标 1.了解热现象的方向性，知道热传递是不可逆的。
2.知道热力学第二定律的两种表述，知道第二类永动机不可能制成的原因。
3.了解熵及熵增加原理，并能解释生活中的有关问题
目 录
01.
基础知识·准落实
02.
核心要点·快突破
03.
教学效果·勤检测
04.
课时训练·提素能
基础知识·准落实
梳理归纳 自主学习
01
知识点一 可逆过程与不可逆过程
1. 可逆过程和不可逆过程
（1）可逆过程：一个系统由某一状态出发，经过某一过程到达另
一状态，若存在另一过程能使系统和外界 ，即
系统回到原来的状态，同时消除原来过程对外界的一切影
响，则原来的过程称为可逆过程。
（2）不可逆过程：如果用任何方法都不能使系统和外界
，则原来的过程称为不可逆过程。
完全复原
完全复
原
2. 热传递的方向性
（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，而不引
起其他变化。
（3）热传递是 过程，具有 。
3. 功热转化的特点：这一热现象是不可逆的，具有 。
4. 结论：凡是与热现象有关的宏观过程都具有 。
高温
低温
低温
高温
不可逆
方向性
方向性
方向性
知识点二 热力学第二定律及第二类永动机
1. 热机
（1）定义：热机是消耗 对外做功的一种装置。
（2）热机效率η：热机对 跟它从高温热源
的比值。用η表示，即 。
（3）热机的效率总是 100％。
内能
外做的功
吸收的热
量
η＝
小于
2. 热力学第二定律的两种表述
（1）第一种表述（克劳修斯表述）
不可能使热量从低温物体传向高温物体而 其他变
化。（说明热量传递的方向性）
（2）第二种表述（开尔文表述）
不可能从单一热源吸取热量，使之完全用来做功而
其他变化。（说明功热转化的方向性）
不引起
不引
起
3. 第二类永动机不可能制成
（1）第二类永动机是指人们设想的从单一热源吸取热量并使
之 而不引起其他变化的机器。
（2）热力学第二定律也可以表述为： 永动机是不可能
实现的。
完全转化为功
第二类
知识点三 熵和熵增加原理
1. 热力学第二定律的微观解释
（1）有序与无序
人们将生活中符合某种 的现象称为 ，反之
称为无序。规则越多，一个宏观状态对应的微观状态
，出现的概率 。我们称之为越有序。规则越
少，一个宏观状态对应的微观状态 ，出现的概率越
大，称之为越无序。
（2）热力学第二定律的微观本质：与热现象有关的自然发生的
宏观过程总是沿着大量分子热运动 的方
向进行。
规则
有序
越
少
越小
越多
无序程度增大
2. 熵和熵增加原理
（1）定义：用来量度系统 的物理量叫作熵。用符号
S表示。
（2）熵增加原理：在孤立系统中的宏观过程必然朝着
的方向进行。孤立系统是指与外界既没有物质交换也没
有 交换的系统。
（3）能量退降：在熵增加的同时，一切不可逆过程总是使得能量
从可利用状态转化为不可利用状态， 退化了。
无序程度
熵增加
能量
能量品质
【情景思辨】
（1）第二类永动机违背了热力学第二定律。 （ √ ）
（2）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。 （ × ）
（3）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。 （ × ）
（4）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。 （ √ ）
（5）热传递的自然过程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。 （ √ ）
（6）熵值越大，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序。 （ × ）
√
×
×
√
√
×
核心要点·快突破
互动探究 深化认知
02
要点一 对热力学第二定律的理解
【探究】
电冰箱内部温度比外部低，为什么制冷系统还能不断地把箱内热量
传给外界空气？
提示：因为电冰箱消耗了电能，对制冷系统做了功，一旦切断电源，
电冰箱就不能把其内部热量传给外界的空气了。相反，外界的热量会
自发地传给电冰箱，使其温度逐渐升高。
【归纳】
1. 热力学第二定律
（1）两种表述
①克劳修斯表述阐述了传热的方向性；热传递的过程可以自
发地由高温物体向低温物体传递，但相反过程却不能自发进
行，这是一个不可逆过程。
②开尔文表述阐述了功热转化的方向性。“单一热源”是指
温度恒定且均匀的热源，“不引起其他变化”是指唯一效果
是热量全部转化为功，而外界及系统都不发生任何变化。
③两种表述是等价的，不管如何表述，热力学第二定律都表
明一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的，这个过程可
以自发地从一个方向向另一个方向进行，但是向相反方向却
不能自发地进行，必须借助外界帮助。
（2）热力学第二定律的普遍性
热力学第二定律的每一种表述都揭示了大量分子参与的宏观
过程的方向性，进而使人们认识到自然界中一切与热现象有
关的宏观过程都具有方向性，都是不可逆的。
2. 热力学第一定律与热力学第二定律的关系
热力学第一定律中，摩擦力做功可以全部转化为热，热力学第
二定律却说明这一热量不可能在不引起其他变化的情况下由热
完全转化为功，热量可以从高温物体自发地传向低温物体。而
热力学第二定律却说明热量不能自发地从低温物体传向高温物
体。热力学第一定律说明在任何过程中能量必守恒，热力学第
二定律却说明并非所有能量守恒的过程均能自发地实现。热力
学第二定律是反映自然过程进行的方向和条件的一个规律，它
指出自然界中出现的过程是具有方向性的，某些方向的过程可
以自发地实现，而另一些方向的过程则不能自发地实现。在热
力学中，它和第一定律相辅相成，缺一不可。
3. 两类永动机的比较
第一类永动机 第二类永动机
设计 要求 不消耗任何能量，可以不断地做功（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）
不可制成的原因 违背能量守恒定律 违背热力学第二定律
【典例1】 关于热力学定律，下列说法正确的是（ ）
A. 机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功转化成机
械能
B. 第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒
定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来
C. 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
D. 不可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功
解析：根据热力学第二定律可知，机械能可能全部转化为内能；在没有外界影响时，内能不能全部用来做功以转化成机械能，若受到外力影响，则可以全部转化为机械能，故A正确。第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律，所以第二类永动机不可以制造出来，故B错误。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C错误。热力学第二定律可以表述为：不可能制成一种循环动作的热机，从单一热源取热，使之完全变为功而不引起其他变化，这句话强调的是不可能“不产生其他变化”，即在引起其他变化的情况下是可能的，故D错误。
规律总结
应用热力学第二定律时应注意以下两点
（1）理解定律的关键在于“自发”和“不引起其他变化”。
（2）热量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，只不过前者能自发地进行，后者必须借助外界的帮
助；机械能可以全部转化为内能，而内能要全部转化为机械
能，肯定会引起其他变化。
1. （多选）下列说法中正确的是（ ）
A. 一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性
B. 一切不违反能量守恒定律的物理过程都是可能实现的
C. 由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行
D. 一切物理过程都不可能自发地进行
解析：热力学第二定律指出了热现象的方向性，A正确；不违反能量守恒定律的物理过程，但违反热力学第二定律也不可能实现，B错误；热力学第二定律反映宏观自然过程的方向性，C正确，D错误。
2. 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
解析： 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；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；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；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。
要点二 熵和熵增加原理
【探究】
质量相同、温度相同的水，如图所示，分别处于固态、液态和气态三种状态下，它们的熵的大小有什么关系？为什么？
提示：质量相同，温度相同的水，可以由固态自发地向液态、气态转
化，所以气态时熵最大，其次是液态，固态时的熵最小。
【归纳】
1. 对熵的认识
（1）熵是反映系统无序程度的物理量，正如温度反映物体内分子
平均动能大小一样，系统越混乱，无序程度越大，这个系统
的熵就越大。
（2）从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律，一个孤
立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值较大代
表着较为无序，所以自发的宏观过程总是向无序程度更大的
方向发展。
2. 熵增加原理分析
在孤立系统中，一切不可逆过程必然朝着熵增加的方向进行。
在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小。（如果过程可
逆，则熵不变；如果过程不可逆，则熵增加）
熵增加原理与能量守恒定律都是对自然过程的一种限制，即在
任何自然过程中，一切参与者的总能量必定保持不变，而总熵
则必定增加。
3. 能量退降
在熵增加的同时，一切不可逆过程总是使得能量逐渐丧失做功的本
领，从可利用状态转化为不可利用状态，能量品质退化了，这种现
象称为能量退降。
任何利用能源的过程必然会导致能量退降，因此要节约能源。
【典例2】 （多选）下列关于熵的观点中正确的是（ ）
A. 熵越大，系统的无序程度越大
B. 对于一个不可逆绝热过程，其熵总不会减小
C. 气体向真空扩散时，熵值减小
D. 自然过程中熵总是增加的，是因为通向无序的渠道要比通向有序
的渠道多得多
解析：熵是系统内分子运动无序性的量度，熵越大，其无序度越大，
选项A正确；一个不可逆的绝热过程，其宏观状态对应微观态数目增
大，其熵会增加，不会减小，选项B正确；气体向真空中扩散，无序
度增大，熵值增大，选项C错误；自然过程中，无序程度较大的宏观
态出现的概率大，因而通向无序的渠道多，选项D正确。
1. （多选）下列关于热力学第二定律微观意义的说法正确的是
（ ）
A. 从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律
B. 一切自然过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行
C. 有的自然过程沿着分子热运动无序性增大的方向进行，有的自然
过程沿着分子热运动无序性减小的方向进行
D. 在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小
解析： 从热力学第二定律的微观本质看，一切不可逆过程总
是沿着大量分子热运动无序程度增大的方向进行，我们知道热力学
第二定律是一个统计规律，A正确，B错误；任何自然宏观过程总
是朝着无序程度增大的方向进行，也就是熵增加的方向进行，C错
误，D正确。
2. 成语“覆水难收”指一盆水泼出后是不可能再回到盆中的，请结合
熵的变化解释为什么水不会自发地聚集到盆中。
答案：见解析
解析：由于盆的形状确定，水在盆中时，空间位置和所占据的空间
的体积一定，显得“有序”“整齐”和“集中”，越为“有序”，
系统的熵越低。当把水泼出后，它的形状不再受盆的限制，各种可
能的形状都有，占据的空间面积和所处的位置都有多种可能，显得
“混乱”“分散”，较为“无序”，系统的熵高。水泼出的过程属
于从有序向无序的转化过程，导致熵的增加，符合熵增加原理。反
之，水聚到盆中的过程，属于从无序向有序的转化，即从高熵向低
熵转化，不符合熵增加原理，因此水不能自发地聚到盆中。
教学效果·勤检测
强化技能 查缺补漏
03
1. （多选）对于孤立体系中发生的实际过程，下列说法中正确的是
（ ）
A. 系统的总熵只能增大，不可能减小
B. 系统的总熵可能增大，可能不变，还可能减小
C. 系统逐渐从比较有序的状态向更加无序的状态发展
D. 系统逐渐从比较无序的状态向更加有序的状态发展
解析： 在孤立系统中发生的实际过程，其系统的总熵是增加
的，它不可能减小，故A项正确，B项错误；根据熵增加原理，该
系统只能是从比较有序的状态向更加无序的状态发展，故C项正
确，D项错误。
2. （多选）下列说法正确的是（ ）
A. 温度高的物体比温度低的物体所含的内能多
B. 物体吸热其内能不一定增大
C. 随着科技的进步，热机效率会逐渐提高，最终可以达到100％
D. 热量不可能从低温物体传向高温物体而不引起其他变化
解析： 物体的内能与物体的温度、体积、状态及物质的量都
有关系，故温度高的物体不一定比温度低的物体的内能多，故A错
误；物体吸热的同时还可以对外做功，其内能不一定增大，故B正
确；由于能量耗散不可避免，热机效率不可能达到100％，故C错
误；由热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传向高温物体
而不引起其他变化，故D正确。
3. （多选）电冰箱的工作原理示意图如图所示，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背热力学第一定律
D. 电冰箱的工作原理违背热力学第一定律
解析： 根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传
递到高温物体，必须借助于其他系统做功，A错误，B正确；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，是能量守恒
定律的具体表现，适用于所有的热现象，故C正确，D错误。
4. （多选）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，气闸舱B内为真空。航天员从太空返回气
闸舱时，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡。假设此
过程中系统与外界没有热交换，舱内气体可视为理想气体，下列说
法正确的是（ ）
A. 气体并没有对外做功，气体内能不变
B. B中气体可自发地全部退回到A中
C. 气体温度不变，体积增大，压强减小
D. 气体体积膨胀，对外做功，内能减小
解析： A、B作为一个整体，整个过程中，气体没有对外做
功，因此气体内能不变，A正确，D错误；根据热力学第二定律，
B中气体不可能自发地全部退回到A中，B错误；根据玻意耳定律，
气体温度不变，体积增大，压强减小，C正确。
5. 炎炎夏日，两位同学在充满凉意的空调室内，就空调机的工作过程
是否遵循热力学第二定律的问题发生了争论。
甲同学说：空调机工作时，不断地把热量从室内传到室外，即从低
温物体传到高温物体，可见它并不遵循热力学第二定律。
乙同学说：热力学第二定律是热力学系统的普遍规律，空调机的工
作过程不可能违反它。
两人各执一词，都无法使对方信服。请你对他们的论点作出评价。
答案：乙同学说法正确
解析：空调机和电冰箱都是制冷
机，它们的工作原理基本相同。
为了便于解析，我们以电冰箱为
研究对象，认识它的基本结构和
工作过程。从冰箱的原理图可以
知道，电冰箱由压缩机、冷凝
器、毛细管（节流阀）、蒸发器四个部分组成。这四个部分由管
道连接，组成一个密闭的连通器系统，制冷剂作为工作物质，由
管道输送，经过这四个部分，完成工作循环。
压缩机是电冰箱的“心脏”，它消耗电能对来自蒸发器的制冷剂蒸汽做功，使它变成高温高压的蒸汽（如p≈9.1 atm，t≈46 ℃）。然后这些高温高压的蒸汽来到冷凝器，向低温的环境（空气）放热，同时自身被冷却而凝成低温高压的液体（如p＝8.9 atm，t＝37.4 ℃），这些低温高压的液态制冷剂由过滤器滤掉水分和杂质，进入毛细管，经节流阀膨胀，变为低温低压的液体（如p≈1.5 atm，t≈－20 ℃），随后进入电冰箱的蒸发器。在那里，这些低温低压的液态制冷剂在低压条件下迅速汽化，从外界（电冰箱内）吸收大量的热量，使那儿的温度降低。这样就完成了一个制冷循环。由此可见乙同学的论点正确。
04
课时训练·提素能
分层达标 素养提升
1. （多选）下列对热力学定律的理解正确的是（ ）
A. 可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功
B. 如果物体从外界吸收了热量，物体的内能一定增加
C. 空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量
D. 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，但同时做功和热传递一定会改变内能
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解析： 根据热力学第二定律可知，可以从单一热源吸收热
量，使之完全变为功，但是要引起其他的变化，选项A正确；如果
物体从外界吸收了热量，若物体对外做功，则物体的内能不一定增
加，选项B错误；空调机在制冷过程中，由于压缩机要消耗电能做
功，所以从室内吸收的热量少于向室外放出的热量，选项C正确；
根据热力学第一定律可知，做功与热传递都可以改变物体的内能，
所以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
和热传递也不一定会改变内能，故D错误。
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2. （多选）关于熵，下列说法中正确的是（ ）
A. 熵值越大，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高
B. 熵值越小，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高
C. 熵值越大，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序
D. 熵值越小，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序
解析： 热力学系统的每一个状态，都对应有一个熵值，熵值
越大，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高，相反
地，熵值越小，意味着系统越“整齐”和“集中”也就是越有序，
故A、D正确，B、C错误。
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3. 下列过程，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
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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项正确；内能自发地全部转化为机械能是不可能的，故
A项错误；气体膨胀具有方向性，故B项错误；扩散现象也有方向
性，D项错误。
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4. （多选）根据热力学定律，下列说法中正确的是（ ）
A. 我们可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能重新收集
起来加以利用而不引起其他变化
B. 利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，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. 摩擦生热是机械能向内能的转化
D. 热机的效率最多可以达到100％
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解析： A项违背了热力学第二定律，选项A错误；B项理论上
是成立的，因为存在温度差，就可以用其对外做功将内能转化为机
械能，选项B正确；C项摩擦生热是机械能向内能的转化，选项C正
确；D项热机必须从高温热源吸热再向低温热源放热才能转化为机
械能，中间会有热量损失，所以热机的效率不能达到100％，选项
D错误。
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5. （多选）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。关于这一现象，正确说法是（ ）
A. 这一实验过程不违反热力学第二定律
B. 在实验过程中，热水一定降温、冷水一定升温
C. 在实验过程中，热水内能全部转化成电能，电
能则部分转化成冷水的内能
D. 在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电
能，电能则全部转化成冷水的内能
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解析： 在实验过程中，热水内能的一部分转化成电能，电能
则部分转化成冷水的内能，因为在转化过程中电路要发热，此实验遵守热力学第二定律，因此A、B正确，C、D错误。
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6. 下列说法正确的是（ ）
A. 物体吸收热量，其内能一定增加
B. 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
C. 第二类永动机不能制成是因为违背了能量守恒定律
D. 热量能够自发地从低温物体传递到高温物体
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解析： 物体吸收热量，同时对外做功，则其内能不一定增加，
选项A错误；根据热力学第二定律可知，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，选项B正确；第二类永
动机不能制成是因为违背了热力学第二定律，不违背能量守恒定
律，选项C错误；根据热力学第二定律可知，热量不能自发地从低
温物体传递到高温物体，选项D错误。
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7. 如图所示，气缸内盛有一定质量的理想气体，气缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与气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通过活塞对外做功，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. 气体是从单一热源吸收，全部用来对外做功，
此过程违反热力学第二定律
B. 气体是从单一热源吸热，但并未全部用来对
外做功，此过程不违反热力学第二定律
C. 气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程不违反热力学第二定律
D. 以上三种说法都不对
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解析： 由于气缸壁是导热的，外界温度不变，活塞缓慢地向右
移动过程中，有足够时间进行热交换，所以气缸内的气体温度不
变，气体外内能不变，该过程气体是从单一热源即外部环境吸收热
量，全部用来对外做功，故此过程不违反热力学第二定律，此过程
由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。故选项C正确。
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8. 刚买的扑克牌按花色及大小规则排列，我们打牌时要洗牌，让其混
乱，哪种情况熵更小一些？
答案：新牌熵小些
解析：刚买的新牌熵小些，因为按花色及大小有序、有规则排列，
故新牌的熵更小些。
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9. 热力学第二定律常见的表述有以下两种：
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：不可能从单一热源吸收热量并
把它全部用来做功，而不引起其他变化。
图（a）所示的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如图（b）所示示意图。根据你的理解，
热力学第二定律的实质是 。
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答案：见解析
解析：示意图如图所示，
实质是一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性。
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10. （多选）关于热力学第二定律的微观意义，下列说法正确的是
（ ）
A. 大量分子无规则的热运动能够自由转变为有序运动
B. 热传递的自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转
化的过程
C. 热传递的自然过程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
D. 一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
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解析： 分子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，根据熵增
加原理，热运动的结果只能使分子热运动更加无序，而不是变成
了有序，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、B项错
误，C、D项正确。
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11. 一带活塞的气缸如图所示，缸内盛有气体，缸外为恒温环境，气
缸壁是导热的，现令活塞向外移动一段距离，在此过程中气体吸
热，对外做功，此功用W1表示，然后设法将气缸壁及活塞绝热推
动活塞压缩气体，此过程中外界对气体做功用W2表示，则
（ ）
A. 有可能使气体回到原来状态，且W1＜W2
B. 有可能使气体回到原来状态，且W1＝W2
C. 有可能使气体回到原来状态，且W1＞W2
D. 不可能使气体回到原来状态，且W1＜W2
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解析： 本题要理解“原来状态”的含义，就是要求变化前后
的温度、压强和体积都不发生改变，活塞向外移动，气体吸热，
对外做功，在回来的过程中绝热，则要回到原位置，就需要做更
多的功，故W1＜W2，即使回到原位置，体积不变，它的压强和温
度也要改变，故不可能回到原状态，故选项D正确。
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12. 某热机使用热值q＝3.0×107 J/kg的燃料，燃烧效率为η1＝80％，
气缸中高温、高压的燃气将内能转化为机械能的效率为η2＝40
％，热机传动部分的机械效率为η3＝90％，若热机每小时燃烧m
＝40 kg的燃料，那么热机输出的有用功率为多少？
答案：96 kW
解析：根据题意，热机每小时做的功为W＝ qmη1η2η3＝3.0×107
×40×80％×40％×90％ J＝3.456×108 J
由功率的定义式得P＝＝ W＝96000 W＝96 kW。
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