第3章第3节 热力学第二定律
题型1 热力学第二定律的不同表述与理解 题型2 第二类永动机不可能制成
题型3 热力学第二定律的微观解释（无序性） 题型4 熵与熵增加原理
▉题型1 热力学第二定律的不同表述与理解
【知识点的认识】
热力学第二定律
1．热传导的方向性
①热量可以自发地从高温物体传递给低温物体．
②热量从低温物体传递给高温物体，必须借助外界的帮助．
2．机械能内能转化方向性
①热机
定义：把内能转化为机械能的机器．
能量：Q1＝W+Q2
效率：η100%
②机械能可以自发地全部转化为内能，而内能全部转化为机械能必须受外界影响或引起外界变化．
3．第二类永动机不可制成
①定义：从单一热源吸收的热量，可以全部用来做功，而不引起其他变化的机器．即：效率η＝100%的机器．
②原因：违背了热力学第二定律，但没有违背能量守恒定律
4．热力学第二定律
①两种表述：
Ⅰ．不可能使热量从低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化．
Ⅱ．不可能从单一热源吸收热量并全部用来做功，而不引起其他变化．
②实质：自然界中涉及到的热现象的宏观过程都具有方向性．
③热力学第二定律是独立于第一定律的．
5．能量耗散
①定义：无法重新收集和利用的能量，这种现象为能量耗散．
②反映了热现象宏观过程的方向性．
1．下列说法正确的是（ ）
A．布朗运动说明固体颗粒的分子在做无规则热运动
B．一定质量的理想气体在等温膨胀过程中温度不变，所以既不吸热，也不放热
C．热量可以从低温物体传递到高温物体
D．中国空间站在运行时处于完全失重状态，所以空间站内部大气压强为零
【答案】C
【解答】解：A、布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒无规则运动，反映液体分子的无规则运动，故A错误；
B、一定质量的理想气体在等温膨胀过程中温度不变，则气体内能不变，根据热力学第一定律ΔU＝Q+W可知，气体膨胀对外做功，所以要吸收热量，故B错误；
C、有外界的帮助和影响，热量可以从低温物体传递到高温物体，仍遵循热力学第二定律，故C正确；
D、气体的压强是由于气体分子频繁撞击器壁产生的，在运行的空间站里虽然完全失重，但气压不为零，故D错误；
故选：C。
（多选）2．下列说法正确的是（ ）
A．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大
B．雨伞伞面上有许多细小的孔，却能遮雨，是因为水的表面张力作用
C．橡胶无固定的熔点，是非晶体
D．热机的效率可以100%
E．气体很容易充满整个容器，这是分子间存在斥力的宏观表现
【答案】ABC
【解答】解：A、温度是分子平均动能的标志，温度高的平均动能大，内能的大小还与质量、状态、材料等有关系，故A正确；
B、由于雨水表面存在表面张力，虽然布伞有孔，但不漏水，与表面张力有关，故B正确；
C、橡胶无固定的熔点，是非晶体。故C正确；
D、根据热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100%．故D错误；
E、气体分子之间的距离很大，分子力为引力，基本为零，气体很容易充满容器，是由于分子热运动的结果，故E错误；
故选：ABC。
（多选）3．下列说法正确的是（ ）
A．一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚，这说明温度越高布朗运动越激烈
B．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大
C．气体的体积增大内能有可能保持不变
D．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，所以制冷机的工作不遵守热力学第二定律
【答案】BC
【解答】解：A、一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚，是水的对流引起的，不是布朗运动，故A错误；
B、温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能一定越大，内能的大小除与温度有关，还与物体的质量有关，温度高的物体内能不一定大，故B正确；
C、根据热力学第一定律ΔU＝Q+W，气体的体积增大，可知气体对外做功即W＜0，如果同时吸热Q＞0，则有可能ΔU＝0，所以内能可能不变，故C正确；
D、将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，产生了其它影响，即消耗了电能，所以制冷机的工作不违背热力学第二定律，故D错误。
故选：BC。
（多选）4．下列说法中正确的是（ ）
A．一定质量的理想气体在膨胀的同时吸收热量，气体分子的平均动能一定减小
B．第一类永动机和第二类永动机研制失败的原因是违背了能量守恒定律
C．一定质量的理想气体在等温膨胀过程中吸收的热量等于对外做的功，并不违反热力学第二定律
D．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
【答案】AC
【解答】解：A、当理想气体经历等温膨胀的过程中，气体内能不变，对外做功，根据热力学第一定律可知气体吸收热量，但此时气体分子的平均动能不变，故A错误；
B、第一类永动机研制失败的原因是违背了能量守恒定律，而第二类永动机研制失败的原因是违背了热力学第二定律，故B错误；
C、一定量的理想气体在等温膨胀过程中吸收的热量等于对外做的功，并不违反热力学第二定律，此过程中可能引起了其他方面的变化，故C正确；
D、空调既能制热也能制冷，说明通过压缩机做功热量能够从低温物体传到高温物体，故D错误。
故选：C。
（多选）5．关于分子动理论下列说法正确的是（ ）
A．气体总是充满容器，说明气体分子间只存在斥力
B．对于一定质量的理想气体，温度升高，气体内能一定增大
C．温度越高布朗运动越剧烈，说明水分子的运动与温度有关
D．物体内能增加，温度一定升高
E．热量可以从高温物体传到低温物体
【答案】BCE
【解答】解：A、气体总是充满容器，是因为分子做扩散运动的原因，能说明分子在不停地做无规则的运动，但无法说明气体分子间只存在斥力，故A错误；
B、温度是分子平均动能的标志，对于一定质量的理想气体，因为气体的分子势能不计，所以温度升高，气体内能一定增大，故B正确；
C、温度是分子平均动能的标志，则温度越高，分子的热运动越剧烈，则布朗运动也越剧烈，说明水分子的运动与温度有关，故C正确；
D、物体的内能增加，温度不一定升高，也可能是分子势能增加了，比如说晶体的融化过程，故D错误；
E、热量可以从高温物体传到低温物体，故E正确；
故选：BCE。
（多选）6．下列说法正确的是（ ）
A．理想气体的内能改变时，其温度一定改变
B．一定质量的理想气体保持压强不变，温度升高，单位时间内气体分子对容器壁的碰撞次数一定增大
C．一定质量的理想气体压强不变，体积增大，气体一定放出热量
D．热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体
E．温度相同、质量相等的氢气和氧气（均视为理想气体），氢气的内能比氧气的内能大
【答案】DE
【解答】解：A、理想气体的内能与温度与气体的质量有关，如果气体质量发生变化，内能改变，但是气体分子平均动能可能不变，所以温度不一定改变，故A错误；
B、一定质量的理想气体保持压强不变，温度升高，根据理想气体状态方程C可知，理想气体的体积变大，单位体积内的分子数减小，所以温度升高，单位时间内气体分子对容器壁的碰撞次数一定减少，故B错误；
C、一定量的理想气体，若压强不变，当体积增大时，气体对外界做功，即W＜0，根据理想气体状态方程C可知，温度升高，理想气体内能增加，即ΔU＞0，由热力学第一定律ΔU＝Q+W可知，Q＞0，气体一定从外界吸收热量，故C错误；
D、根据热力学第二定律可知，在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体，故D正确；
E、理想的氢气和氧气只有分子动能，当温度相同，它们的平均动能相同，而氢气分子摩尔质量小，质量相等时，氢气分子数多，所以氢气内能多，故E正确。
故选：DE。
（多选）7．下列关于热现象的描述正确的是（ ）
A．根据热力学定律，热机的效率不可以达到100%
B．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的
C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同
D．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动具有统计规律
【答案】ACD
【解答】解：A、根据热力学定律，热机的效率不可能达到100%；故A正确；
B、做功是通过能量转化的方式改变系统内能，热传递是通过能量转移的方式改变系统内能，实质不同，故B错误；
C、根据热力学第零定律，温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同，故C正确；
D、物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动具有统计规律，故D正确。
故选：ACD。
（多选）8．下列说法正确的是（ ）
A．把物体缓慢举高，空气阻力不计，其机械能增加，内能不变
B．功可以完全转化为热量，而热量不能完全变为功，即不可能从单一热源吸热使之增部变为有用的功
C．在使两个分子间的距离由很远 （r＞10﹣9m）减小到很难再靠近的过程中，分子间用力先减小后增大，分子势能不断增大
D．若气体的温度不变，压强增大，则气体每秒撞击单位面积容器壁的分子数增多
E．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度下水的饱和汽压，水蒸就越慢
【答案】ADE
【解答】解：A、把物体缓慢举高，外力做功，其机械能增加，物体的内能由物体温度和体积共同决定，故物体被缓慢举高，不考虑空气阻力做功转化的热量，内能与温度、质量、体积、形态有关，物体的温度，质量、形态、体积都不变，故内能不变，故A正确；
B、根据热力学第二定律，可知在引起其他变化的情况下，是可以从单一热源吸热使之全部变为有用的功，故B错误；
C、根据分子力与分子间距离的关系，可知在使两个分子间的距离由很远 （r＞10﹣9m）减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先增大后减小再增大，分子力先做正功再做负功，分子势能先减小后增大，故C错误；
D、若气体的温度不变，根据玻意耳定律pV＝C，可知压强增大，则气体的体积减小，单位体积气体分子数密度增大，由气体压强的微观含义，可知气体每秒撞击单位面积容器壁的分子数增多，故D正确。
E、根据相对湿度的定义，可知空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度下水的饱和汽压，水蒸发得就越慢，故E正确。
故选：ADE。
（多选）9．关于分子动理论及热力学定律，下列说法正确的是（ ）
A．物体可以从单一热源吸收热量全部用于做功
B．温度高的物体内能一定大
C．一个气体分子的实际体积等于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比
D．气体从外界吸收热量，其内能不一定增加
E．热量可以从低温物体传到高温物体
【答案】ADE
【解答】解：A、由热力学第二定律可知，物体可以从单一热源吸收热量全部用于做功，但一定会引起一些其他变化，故A正确；
B、温度是分子平均动能的标志，温度高只能说明分子平均动能大，总的分子动能是分子平均动能与分子数的乘积，另外内能还包括分子势能，因此温度高的物体内能不一定大，故B正确；
C、气体摩尔体积与阿伏加德罗常数之比为一个气体分子所占据的空间，而非一个气体分子的实际体积，故C错误；
D、根据热力学第一定律知ΔU＝W+Q，气体从外界吸收热量，Q＞0，但由于不知道气体对外界的做功情况，即W的正负及大小无法确定，所以ΔU不一定为正，即内能不一定增加，故D正确；
E、根据热力学第二定律可知热量可以从低温物体传到高温物体，但需要引起其他变化，故E正确。
故选：ADE。
（多选）10．下列说法正确的是（ ）
A．布朗运动是由液体各部分的温度不同而引起的
B．晶体的物理性质是各向异性，非晶体的物理性质是各向同性
C．一定质量的理想气体等温膨胀，一定吸收热量
D．一定质量的理想气体等压压缩，某些气体分子动能可能增加
E．从单一热源吸收的热量全部转变为功，而不引起其他变化是不可能的
【答案】CDE
【解答】解：A．布朗运动是由于液体分子的无规则热运动对悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则的碰撞引起的，故A错误；
B．单晶体的物理性质是各向异性，多晶体和非晶体的物理性质是各向同性，故B错误；
C．一定质量的理想气体等温膨胀，温度不变，气体的内能不变，即ΔU＝0，气体膨胀对外做功，即W＜0，根据热力学第一定律ΔU＝Q+W，可得Q＞0，则一定吸收热量，故C正确；
D．一定质量的理想气体等压压缩，体积减小，根据一定质量的理想气体状态方程C，可得气体的温度降低，气体分子的平均动能减小，不是所有分子的动能都减小，某些气体分子动能可能增加，故D正确；
E．根据热力学第二定律，从单一热源吸收的热量全部转变为功，而不引起其他变化是不可能的，故E正确。
故选：CDE。
（多选）11．空调即空气调节器，是通过压缩机等装置使热量在室内和室外转移。制冷时从室内吸收热量释放到室外，制热时从室外吸收热量释放到室内。如图所示为某空调的铭牌，对空调、空调的铭牌以及热学的相关知识，以下说法中正确的是（ ）
A．空调的工作说明了热量可以从低温物体传到高温物体
B．热量只能从高温物体传到低温物体，不能从低温物体传到高温物体
C．空调工作是消耗较少的电能来“搬运”了更多的热量，并不违背能量守恒定律
D．可能通过改进技术，实现空调在制热时具有更小的制热功率和更大的制热量，但是制热功率不能减小到零
E．图示铭牌的标注有误，因为额定制冷（热）功率小于额定制冷（热）量，不符合能量守恒定律
【答案】ACD
【解答】解：AB、热量只能自发地从高温物体传到低温物体，不自发地情况下可以从低温物体传到高温物体，空调的工作说明了热量可以从低温物体传到高温物体，故A正确，B错误；
C、空调可以制冷，也可以制热。在制冷过程中，通过压缩机的工作，将周围环境的热能转移到室外，压缩机线圈通过电流会发热，室外机用来排气，制冷过程中电能会有一部分转化为机械能（压缩机和电风扇会转），另有一部分电能转化为内能（压缩机和电风扇线圈通过电流会发热），可见排放到室外的热量包含从室内吸收的热量和电流做功产生的热量，故空调工作“搬运”了更多的热量，此过程不违背能量守恒，故C正确；
D、可能通过改进技术，实现空调在制热时具有更小的制热功率和更大的制热量，但是制热功率不能减小到零，制热功率减小到零空调就不能制热了，不存在不消耗电能就能制热的空调，不符合能量守恒定律，故D正确；
E、空调制热时获得热量，一部分通过电流做功消耗电能获得；另一部分是从外界吸收的热量，不违背能量守恒定律，故E错误；
故选：ACD。
（多选）12．下列说法正确的是（ ）
A．食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性
B．如果系统的温度不变则内能一定不变
C．温度相同的氢气和氧气，氢气分子和氧气分子的平均速率相同
D．在完全失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁压强不变
E．满足能量守恒定律的物理过程不是都能自发进行的
【答案】ADE
【解答】解：A．晶体的排列是有规则的，因此食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性，故A正确；
B．物体（质量一定）的内能微观上取决于其内部所有分子动能和所有分子势能，宏观上取决于温度和体积，所以系统温度不变，但体积可能改变，所以内能是可能变化的，比如零摄氏度的冰融化为零摄氏度的水，故B错误；
C．温度相同的氢气和氧气，氢气分子和氧气分子的平均动能相同，因为氢气分子和氧气分子的分子质量不同，则分子平均速率不同，故C错误；
D．在完全失重时，不影响分子的热运动，不影响大量分子对器壁的撞击，故气体对器壁的压强不变，故D正确；
E．满足能量守恒定律的物理过程不一定能自发进行，还要遵守热力学第二定律，故E正确。
故选：ADE。
▉题型2 第二类永动机不可能制成
【知识点的认识】
1.第一类永动机不可能制成的原因是违背了能量守恒定律．
2.第二类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律．
3.两类永动机的比较
13．关于热力学定律的说法中，正确的是（ ）
A．第二类永动机不可能制成的原因是它们都违背了能量守恒定律
B．气体吸收热量时温度一定升高
C．压缩气体时，体积越小越困难是因为气体体积越小，气体分子间斥力越大的缘故
D．可以从单一热源吸收热量全部用来对外做功
【答案】D
【解答】解：A、第一类永动机不可能制成是因为违反了能量守恒定律；第二类永动机不可能制成是违反了热力学第二定律，但并没有违反热力学第一定律，故A错误；
B、气体吸收热量的同时可以对外做功，温度可能升高，可能不变，也可能降低，故B错误；
C、压缩气体体积越小越困难是因为气体体积越小，容器内外的压强差越大的原因，与气体分子间斥力无关，气体分子间的作用力忽略不计的，故C错误。
D、根据热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸收热量全部用来对外做功，但从单一热源吸收热量在弓|起其他变化时可全部用来对外做功，例如绝热膨胀，故D正确。
故选：D。
14．下列说法中正确的是（ ）
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
【解答】解：A、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
B、﹣274℃低于绝对零度，是不可能达到的。故B错误
C、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
D、机械能可以自发地全部转化为内能正确，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
故选：C。
▉题型3 热力学第二定律的微观解释（无序性）
【知识点的认识】
1.有序与无序的定义：有序指的是一个系统的个体按确定的规则有顺序地排列；无序则是指系统的个体分布没有确定的要求，分布是随意的。有序与无序是相对的，意味着一个系统可以按照某种规则表现为有序，但如果按照另一种规则来看，可能表现为无序。
2.一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
（多选）15．下列说法中正确的是（ ）
A．气体对容器壁有压强是气体分子对容器壁频繁碰撞的结果
B．物体温度升高，组成物体的所有分子速率均增大
C．一定质量的理想气体等压膨胀过程中气体一定从外界吸收热量
D．自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
E．饱和汽压与分子密度有关，与温度无关
【答案】ACD
【解答】解：A、气体分子不停地做无规则，气体对容器壁的压强是气体分子对容器壁频繁碰撞而产生的，故A正确。
B、物体温度升高，分子平均动能增大，平均速率增大，但由于分子运动是无规则的，不是所有分子速率均增大。故B错误。
C、一定质量的理想气体等压膨胀过程中，体积增大，气体对外界做功，由气态方程知，气体的温度升高，内能增大，由热力学第一定律知，气体一定从外界吸收热量。故C正确。
D、根据热力学第二定律可知，自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，故D正确。
E、饱和汽压与分子密度有关，与温度也有关，故E错误。
故选：ACD。
（多选）16．下列说法正确的是（ ）
A．单晶体冰糖磨碎后熔点不会发生变化
B．足球充足气后很难压缩，是因为足球内气体分子间斥力作用的结果
C．一定质量的理想气体经过等容过程，吸收热量，其内能一定增加
D．自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
E．一定质量的理想气体保持体积不变，单位体积内分子数不变，虽然温度升高，单位时间内撞击单位面积上的分子数不变
【答案】ACD
【解答】解：A．单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，故A错误。
B、足球充足气后很难压缩是由于足球内外的压强差的原因，与气体的分子之间的作用力无关。故B错误。
C．一定质量的理想气体经过等容过程，吸收热量，没有对外做功，根据热力学第一定律可知，其内能一定增加，故C正确。
D．根据热力学第二定律可知，自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，故D正确；
E、一定质量的理想气体保持体积不变，单位体积内分子数不变，温度升高，分子的平均动能增大，则平均速率增大，单位时间内撞击单位面积上的分子数增大。
故选：ACD。
17．（1）下列说法正确的是 ACD 。
A.布朗运动和扩散现象都是由物质分子的无规则运动产生的，且剧烈程度都与温度有关
B.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向同性的特点
C.一定质量的理想气体保持压强不变，温度升高，单位时间内气体分子对单位面积容器壁的碰撞次数一定减少
D.温度相同、质量相等的氢气和氧气，若均可视为理想气体，则氢气的内能比氧气的内能大
E.一切与热现象有关的自发过程总是向着分子热运动无序性减小的方向进行的
（2）如图，粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，右管上端封闭，左管上端开口且足够长，管内一段水银柱在右管内封闭一段气柱A，稳定时左、右两管中水银液面相平，气柱A长12cm。现在左管中沿内壁缓慢倒入水银，再次稳定后气柱A长9cm，管内气体温度不变，左管足够长，大气压强为75cmHg，倒入水银后，求：
（Ⅰ）气柱A中气体的压强；
（Ⅱ）左管中倒入的水银柱长度。
【答案】（1）ACD（2）（Ⅰ）气柱A中气体的压强为100cmHg；（Ⅱ）左管中倒入的水银柱长度为31cm。
【解答】解：（1）A、布朗运动和扩散现象都是由物质分子的无规则运动产生的，且剧烈程度都与温度有关，温度越高越激烈，故A正确；
B、液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似具有各向异性，彩色波晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，故B错误；
C、一定质量的理想气体保持压强不变，温度升高，分子的平均动能变大，则单位时间内气体分子对单位面积容器壁的碰撞次数一定减少，故C正确；
D、温度相同、质量相等的氢气和氧气，氢气的分子数目较多，若均可视为理想气体，则氢气的内能比氧气的内能大，故D正确；
E、一切与热现象有关的自发过程总是向着分子热运动无序性增加的方向进行的，故E错误；
故选：ACD。
（2）（Ⅰ）对A气柱研究，开始时气体压强p1＝75cmHg，
设倒入水银后，A气柱气体的压强为p2变化后A气柱长为L2，根据题意有，L2＝9cm，
则p1L1S＝p2L2S，
代入数据解得p2＝100cmHg，
（Ⅱ）设倒入的水银柱长为Lcm，根据力的平衡有
p0+hcmHg＝p2，
代入数据解得h＝25cm，
即左管中倒入的水银柱的长为L＝h+2（L1﹣L2）
代入数据解得L＝31cm；
答：（1）ACD（2）（Ⅰ）气柱A中气体的压强为100cmHg；（Ⅱ）左管中倒入的水银柱长度为31cm。
▉题型4 熵与熵增加原理
【知识点的认识】
有序、无序和熵
1.熵的定义：用来表示一个系统无序程度的概念。
2．熵增加原理
（1）原理：热力学第二定律有许多表述形式，因此可以将它表述为任何孤立的系统，它的总熵永远不会减少．即自然界的一切自发过程，总是朝着熵增加的方向进行的，这个就是熵增加原理．
（2）孤立系统：与外界没有物质交换．热交换，与外界也没有力的相互作用、电磁作用的系统．即强调了自发性．
3．有序向无序的转化
系统自发的过程总是从有序到无序的．熵是表征系统的无序程度的物理量，熵越大，系统的无序程度越高．
18．下列关于熵的说法中错误的是（ ）
A．熵是物体内分子运动无序程度的量度
B．在孤立系统中，一个自发的过程熵总是向减小的方向进行
C．热力学第二定律的微观实质是熵的增加，因此热力学第二定律又叫熵增加原理
D．熵值越大，代表系统内分子运动越无序
【答案】B
【解答】解：A、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，故A正确；
B、根据热力学第二定律的微观意义，任何孤立系统，它的总熵永远不会减小，反映了一个孤立系统的自发过程会沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，故B错误；
C、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，即向熵增大的方向进行，所以热力学第二定律也叫熵增加原理，故C正确；
D、在一个孤立的系统，熵越大，系统的无序度越大，故D正确。
本题选择说法错误的，故选：B。
（多选）19．下列说法正确的是（ ）
A．氢分子大小的数量级约为10mm
B．分子力做正功，其分子势能可能增大
C．自然界中一切自发的过程都是朝着熵增加方向进行
D．在绕地球运动的空间站中，若将少量水倒出，则成球形
E．水蒸发成同质量水蒸气的过程中，吸收的热量大于内能的增加量
【答案】CDE
【解答】解：A.分子直径数量级为10﹣10m，故A错误；
B.根据功能关系，分子力做正功，其分子势能减小，故B错误；
C.根据热力学第二定律，自然界中一切自发的过程都是朝着熵增加方向进行，故C正确；
D.由于液体表面张力和完全失重，空间站中，若将少量水倒出，则成球形，故D正确；
E.根据热力学第一定律ΔU＝W+Q可知，水蒸发成同质量水蒸气的过程中对外界做负功，所以吸收的热量大于内能的增加量，故E正确。
故选：CDE。
（多选）20．以下说法中正确的是（ ）
A．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减少的方向进行
B．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加
C．布朗运动是在显微镜中看到的液体分子的无规则运动
D．水可以浸润玻璃，但不能浸润石蜡，这个现象表明一种液体能否浸润某种固体，与这两种物质的性质都有关系
【答案】BD
【解答】解：A、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的，故A错误；
B、在绝热条件下压缩气体，气体既不吸热也不放热，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体的内能增加，故B正确；
C、布朗运动是悬浮在液体或气体中固体小颗粒的运动，不是液体分子的运动，故C错误；
D、水可以浸润玻璃，但不能浸润石蜡，这个现象表明一种液体能否浸润某种固体，与这两种物质的性质都有关系，故D正确；
故选：BD。
21．以下说法中正确的是： BCE
A、满足能量守恒定律的宏观过程都是可以自发进行的；
B、熵是物体内分子运动无序程度的量度；
C、用导热材制成的容器中，用活塞封闭着刚好饱和的一些水汽，当缓慢向下压活塞时，水汽的质量减少，密度不变；
D、当分子间距离增大时，分子间引力增大，而分子间斥力减小；
E、一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能增加；
F、一定量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而减少．
【答案】BCE
【解答】解：（1）A、自发的宏观热学过程是有方向性的，满足能量守恒定律的宏观过程并不一定都是可以自发进行的，只有满足能量守恒定律与热力学第二定律的宏观热学过程可以发生，故A错误；
B、熵是物体内分子运动无序程度的量度，故B正确；
C、若容器中用活塞封闭着刚好饱和的一些水汽，当保持温度不变向下缓慢压活塞时，
水汽的质量减少，密度不变，故C正确；
D、当分子间的距离增大时，分子间相互作用的引力与斥力都减小，故D错误；
E、水变成水蒸气要吸热，内能增加，但温度不变则分子平均动能不变，分子势能增加．故E正确
F、由理想气体状态方程可知，压强不变时，温度降低，则体积减小，即增加，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而减少故F错误，
故选：B、C、E第3章第3节 热力学第二定律
题型1 热力学第二定律的不同表述与理解 题型2 第二类永动机不可能制成
题型3 热力学第二定律的微观解释（无序性） 题型4 熵与熵增加原理
▉题型1 热力学第二定律的不同表述与理解
【知识点的认识】
热力学第二定律
1．热传导的方向性
①热量可以自发地从高温物体传递给低温物体．
②热量从低温物体传递给高温物体，必须借助外界的帮助．
2．机械能内能转化方向性
①热机
定义：把内能转化为机械能的机器．
能量：Q1＝W+Q2
效率：η100%
②机械能可以自发地全部转化为内能，而内能全部转化为机械能必须受外界影响或引起外界变化．
3．第二类永动机不可制成
①定义：从单一热源吸收的热量，可以全部用来做功，而不引起其他变化的机器．即：效率η＝100%的机器．
②原因：违背了热力学第二定律，但没有违背能量守恒定律
4．热力学第二定律
①两种表述：
Ⅰ．不可能使热量从低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化．
Ⅱ．不可能从单一热源吸收热量并全部用来做功，而不引起其他变化．
②实质：自然界中涉及到的热现象的宏观过程都具有方向性．
③热力学第二定律是独立于第一定律的．
5．能量耗散
①定义：无法重新收集和利用的能量，这种现象为能量耗散．
②反映了热现象宏观过程的方向性．
1．下列说法正确的是（ ）
A．布朗运动说明固体颗粒的分子在做无规则热运动
B．一定质量的理想气体在等温膨胀过程中温度不变，所以既不吸热，也不放热
C．热量可以从低温物体传递到高温物体
D．中国空间站在运行时处于完全失重状态，所以空间站内部大气压强为零
（多选）2．下列说法正确的是（ ）
A．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大
B．雨伞伞面上有许多细小的孔，却能遮雨，是因为水的表面张力作用
C．橡胶无固定的熔点，是非晶体
D．热机的效率可以100%
E．气体很容易充满整个容器，这是分子间存在斥力的宏观表现
（多选）3．下列说法正确的是（ ）
A．一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚，这说明温度越高布朗运动越激烈
B．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大
C．气体的体积增大内能有可能保持不变
D．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，所以制冷机的工作不遵守热力学第二定律
（多选）4．下列说法中正确的是（ ）
A．一定质量的理想气体在膨胀的同时吸收热量，气体分子的平均动能一定减小
B．第一类永动机和第二类永动机研制失败的原因是违背了能量守恒定律
C．一定质量的理想气体在等温膨胀过程中吸收的热量等于对外做的功，并不违反热力学第二定律
D．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
（多选）5．关于分子动理论下列说法正确的是（ ）
A．气体总是充满容器，说明气体分子间只存在斥力
B．对于一定质量的理想气体，温度升高，气体内能一定增大
C．温度越高布朗运动越剧烈，说明水分子的运动与温度有关
D．物体内能增加，温度一定升高
E．热量可以从高温物体传到低温物体
（多选）6．下列说法正确的是（ ）
A．理想气体的内能改变时，其温度一定改变
B．一定质量的理想气体保持压强不变，温度升高，单位时间内气体分子对容器壁的碰撞次数一定增大
C．一定质量的理想气体压强不变，体积增大，气体一定放出热量
D．热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体
E．温度相同、质量相等的氢气和氧气（均视为理想气体），氢气的内能比氧气的内能大
（多选）7．下列关于热现象的描述正确的是（ ）
A．根据热力学定律，热机的效率不可以达到100%
B．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的
C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同
D．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动具有统计规律
（多选）8．下列说法正确的是（ ）
A．把物体缓慢举高，空气阻力不计，其机械能增加，内能不变
B．功可以完全转化为热量，而热量不能完全变为功，即不可能从单一热源吸热使之增部变为有用的功
C．在使两个分子间的距离由很远 （r＞10﹣9m）减小到很难再靠近的过程中，分子间用力先减小后增大，分子势能不断增大
D．若气体的温度不变，压强增大，则气体每秒撞击单位面积容器壁的分子数增多
E．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度下水的饱和汽压，水蒸就越慢
（多选）9．关于分子动理论及热力学定律，下列说法正确的是（ ）
A．物体可以从单一热源吸收热量全部用于做功
B．温度高的物体内能一定大
C．一个气体分子的实际体积等于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比
D．气体从外界吸收热量，其内能不一定增加
E．热量可以从低温物体传到高温物体
（多选）10．下列说法正确的是（ ）
A．布朗运动是由液体各部分的温度不同而引起的
B．晶体的物理性质是各向异性，非晶体的物理性质是各向同性
C．一定质量的理想气体等温膨胀，一定吸收热量
D．一定质量的理想气体等压压缩，某些气体分子动能可能增加
E．从单一热源吸收的热量全部转变为功，而不引起其他变化是不可能的
（多选）11．空调即空气调节器，是通过压缩机等装置使热量在室内和室外转移。制冷时从室内吸收热量释放到室外，制热时从室外吸收热量释放到室内。如图所示为某空调的铭牌，对空调、空调的铭牌以及热学的相关知识，以下说法中正确的是（ ）
A．空调的工作说明了热量可以从低温物体传到高温物体
B．热量只能从高温物体传到低温物体，不能从低温物体传到高温物体
C．空调工作是消耗较少的电能来“搬运”了更多的热量，并不违背能量守恒定律
D．可能通过改进技术，实现空调在制热时具有更小的制热功率和更大的制热量，但是制热功率不能减小到零
E．图示铭牌的标注有误，因为额定制冷（热）功率小于额定制冷（热）量，不符合能量守恒定律
（多选）12．下列说法正确的是（ ）
A．食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性
B．如果系统的温度不变则内能一定不变
C．温度相同的氢气和氧气，氢气分子和氧气分子的平均速率相同
D．在完全失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁压强不变
E．满足能量守恒定律的物理过程不是都能自发进行的
▉题型2 第二类永动机不可能制成
【知识点的认识】
1.第一类永动机不可能制成的原因是违背了能量守恒定律．
2.第二类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律．
3.两类永动机的比较
13．关于热力学定律的说法中，正确的是（ ）
A．第二类永动机不可能制成的原因是它们都违背了能量守恒定律
B．气体吸收热量时温度一定升高
C．压缩气体时，体积越小越困难是因为气体体积越小，气体分子间斥力越大的缘故
D．可以从单一热源吸收热量全部用来对外做功
14．下列说法中正确的是（ ）
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
▉题型3 热力学第二定律的微观解释（无序性）
【知识点的认识】
1.有序与无序的定义：有序指的是一个系统的个体按确定的规则有顺序地排列；无序则是指系统的个体分布没有确定的要求，分布是随意的。有序与无序是相对的，意味着一个系统可以按照某种规则表现为有序，但如果按照另一种规则来看，可能表现为无序。
2.一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
（多选）15．下列说法中正确的是（ ）
A．气体对容器壁有压强是气体分子对容器壁频繁碰撞的结果
B．物体温度升高，组成物体的所有分子速率均增大
C．一定质量的理想气体等压膨胀过程中气体一定从外界吸收热量
D．自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
E．饱和汽压与分子密度有关，与温度无关
（多选）16．下列说法正确的是（ ）
A．单晶体冰糖磨碎后熔点不会发生变化
B．足球充足气后很难压缩，是因为足球内气体分子间斥力作用的结果
C．一定质量的理想气体经过等容过程，吸收热量，其内能一定增加
D．自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
E．一定质量的理想气体保持体积不变，单位体积内分子数不变，虽然温度升高，单位时间内撞击单位面积上的分子数不变
17．（1）下列说法正确的是 。
A.布朗运动和扩散现象都是由物质分子的无规则运动产生的，且剧烈程度都与温度有关
B.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向同性的特点
C.一定质量的理想气体保持压强不变，温度升高，单位时间内气体分子对单位面积容器壁的碰撞次数一定减少
D.温度相同、质量相等的氢气和氧气，若均可视为理想气体，则氢气的内能比氧气的内能大
E.一切与热现象有关的自发过程总是向着分子热运动无序性减小的方向进行的
（2）如图，粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，右管上端封闭，左管上端开口且足够长，管内一段水银柱在右管内封闭一段气柱A，稳定时左、右两管中水银液面相平，气柱A长12cm。现在左管中沿内壁缓慢倒入水银，再次稳定后气柱A长9cm，管内气体温度不变，左管足够长，大气压强为75cmHg，倒入水银后，求：
（Ⅰ）气柱A中气体的压强；
（Ⅱ）左管中倒入的水银柱长度。
▉题型4 熵与熵增加原理
【知识点的认识】
有序、无序和熵
1.熵的定义：用来表示一个系统无序程度的概念。
2．熵增加原理
（1）原理：热力学第二定律有许多表述形式，因此可以将它表述为任何孤立的系统，它的总熵永远不会减少．即自然界的一切自发过程，总是朝着熵增加的方向进行的，这个就是熵增加原理．
（2）孤立系统：与外界没有物质交换．热交换，与外界也没有力的相互作用、电磁作用的系统．即强调了自发性．
3．有序向无序的转化
系统自发的过程总是从有序到无序的．熵是表征系统的无序程度的物理量，熵越大，系统的无序程度越高．
18．下列关于熵的说法中错误的是（ ）
A．熵是物体内分子运动无序程度的量度
B．在孤立系统中，一个自发的过程熵总是向减小的方向进行
C．热力学第二定律的微观实质是熵的增加，因此热力学第二定律又叫熵增加原理
D．熵值越大，代表系统内分子运动越无序
（多选）19．下列说法正确的是（ ）
A．氢分子大小的数量级约为10mm
B．分子力做正功，其分子势能可能增大
C．自然界中一切自发的过程都是朝着熵增加方向进行
D．在绕地球运动的空间站中，若将少量水倒出，则成球形
E．水蒸发成同质量水蒸气的过程中，吸收的热量大于内能的增加量
（多选）20．以下说法中正确的是（ ）
A．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减少的方向进行
B．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加
C．布朗运动是在显微镜中看到的液体分子的无规则运动
D．水可以浸润玻璃，但不能浸润石蜡，这个现象表明一种液体能否浸润某种固体，与这两种物质的性质都有关系
21．以下说法中正确的是：
A、满足能量守恒定律的宏观过程都是可以自发进行的；
B、熵是物体内分子运动无序程度的量度；
C、用导热材制成的容器中，用活塞封闭着刚好饱和的一些水汽，当缓慢向下压活塞时，水汽的质量减少，密度不变；
D、当分子间距离增大时，分子间引力增大，而分子间斥力减小；
E、一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能增加；
F、一定量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而减少．
