鲁科版选修3-3 5.3热力学第二定律 达标作业（解析版)

5.3热力学第二定律
达标作业（解析版)
1．下列说法正确的是
A．热量不可能从低温物体传到高温物体
B．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体
C．自然界中的一切宏观过程都是具有可逆性的
D．第二类永动机不违背能量守恒定律，可以制成
2．关于能量的转化下列说法中正确的是（　　）
A．满足能量守恒定律的物理过程都能自发地进行
B．不但能量的总量保持不变，而且能量的可利用性在逐步提高
C．空调机既能致热又能制冷，说明热传递不存在方向性
D．热量不可能由低温物体传给高温物体而不发生其他变化
3．关于自然过程中的方向性，下列说法正确的是?（????? ）
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．实际的宏观过程都具有“单向性”或“不可逆性”
D．空调机既能致冷又能致热，说明热传递不存在方向性
4．下列关于热学规律的说法中正确的是( )
A．温度低的物体内能小
B．物体吸收热量，其温度一定升高
C．自然界中自发进行的与热现象有关的宏观物理过程都具有方向性
D．悬浮在液体中的固体颗粒越大，周围液体分子撞击的机会越多，布朗运动越明显
5．下列叙述正确的是（　　）
A．外界对物体做功，物体的内能一定增加 B．热量不能由低温物体传递到高温物体
C．温度升高，物体内每个分子的热运动速率都增大 D．自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性
6．下列热现象说法正确的是
A．物体的温度越高，说明物体分子的平均动能越大
B．波涛汹涌的海水上下翻腾，说明水分子热运动剧烈
C．水凝结成冰，说明水分子的热运动已停止
D．空调制冷时，将热量从低温室内传到高温室外，说明热传递是随意的，不具有方向性
7．以下说法中正确的是
A．气体温度达到绝对零度时，体积趋近于零
B．利用分子永不停息的运动可以制造永动机
C．相同温度下，氢分子的平均动能一定等于氧分子的平均动能
D．能量耗散表明，有些转化过程中能量是不守恒的
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．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．下列关于能量的转化，下列说法中正确的是（ ）
A．因为能量守恒，所以“永动机”是存在的
B．摩擦生热的过程是不可逆过程
C．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性
D．由于能的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机
10．一定质量的理想气体的状态变化过程如图所示，MN为一条直线，则气体从状态M到状态N的过程中?
A．温度保持不变
B．温度先升高，后又减小到初始温度
C．整个过程中气体对外不做功，气体要吸热
D．气体的密度在不断增大
11．如图所示，内壁光滑的圆柱形气缸竖直放置，内有一质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体．已知活塞截面积为S，外界大气压强为p0、缸内气体温度为T1．现对气缸缓慢加热，使体积由V1增大到V2的过程中，气体吸收的热量为Q1，停止加热并保持体积V2不变，使其降温到T1，求：
(1)停止加热时缸内的气体的温度；
(2)降温过程中气体放出的热量．
12．如图所示,圆柱形气缸内用活塞封闭了一定质量的理想气体、气缸的高度为l、缸体内底面积为S,缸体重力为弹簧下端固定在桌面上,上端连接活塞,活塞所在的平面始终水平。当热力学温度为时,缸内气体高为,已知大气压强为,不计活塞质量及活塞与缸体的摩擦。现缓慢升温至活塞刚要脱离气缸,求：

（1）此时缸内气体的温度；
（2）该过程缸内气体对气缸所做的功；
（3）若该过程缸内气体吸收热量为Q,则缸内气体内能增加多少？
13．带有活塞的汽缸内封闭一定质量的理想气体，气体开始处于A状态，然后经过A→B→C状态变化过程到达C状态．在V-T图中变化过程如图所示．
（1）气体从A状态经过A→B到达B状态的过程要______ （填“吸收”或“放出”）热量．
（2）如果气体在A状态的压强为PA=40Pa，求气体在状态B和状态C的压强____，____．
（3）将上述气体状态变化过程在p-V图中表示出来______．
14．如图所示，一定质量的理想气体经历如图所示的AB、BC、CA三个变化过程，则：C→A过程中气体____________(选填“吸收”或“放出”)热量，__________(选填“外界对气体”或“气体对外界”)做功，气体的内能________(选填“增大”、“减小”或“不变”)．
参考答案
1．B
【解析】
【详解】
AB．根据热力学第二定律可知，不可能把热量从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，即热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，故A错误，B正确；
C．根据热力学第二定律，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，故C错误；
D．第二类永动机没有违背了能量守恒定律，违背了热力学第二定律，所以也是不可能制成的，故D错误。
故选B。
2．D
【解析】
【分析】
热力学第二定律反映了自然界的宏观过程具有方向性，虽然总能量守恒，但能量可以利用的品质降低了．
【详解】
根据热力学第二定律，满足能量守恒定律的物理过程不一定都能自发地进行，选项A错误；能量在转化过程会由高品质能源转化为低品质的能源，故可利用性会降低，选项B错误；空调机既能致热又能制冷，但是要耗电，即热传递有方向性，热量只能自发地由高温物体传向低温物体，故C错误；根据热力学第二定律，热量不可能由低温物体传给高温物体而不发生其他变化，选项D正确；故选D.
3．C
【解析】
【详解】
摩擦生热的过程是不可逆的，故A错误。能量守恒具有单向性，一般是不可逆；故B错误；实际的宏观过程都具有“单向性”或“不可逆性”，故C正确。空调机既能致冷又能致热，并不能说明热传递不存在方向性；而是在反向时，要引起其他方面的变化；故D错误；故选C。
【点睛】
本题考查热力学第二定律的方向性，注意单向并不是反向不能进行，而是要引起其他方面的变化．
4．C
【解析】
【详解】
A．物体的内能与物体的温度、体积以及物质的量都有关，则温度低的物体内能不一定小，选项A错误；
B．物体吸收热量，若对外做功，则其温度不一定升高，选项B错误；
C．根据热力学第二定律可知，自然界中自发进行的与热现象有关的宏观物理过程都具有方向性，选项C正确；
D．悬浮在液体中的固体颗粒越小，受到周围液体分子撞击越不平衡，布朗运动越明显，选项D错误。
5．D
【解析】
【详解】
A．根据热力学第一定律可知，影响内能的方式有做功和热传递，外界对物体做功，物体的内能不一定增加，故A错误；
B．根据热力学第二定律，热量不能自发由低温物体传递到高温物体，但在一定的条件下，热量可能从低温物体传递到高温物体，如冰箱、空调等，但要消耗其他的能量，故B错误；
C．温度是分子的平均动能的标志，温度升高，物体内的分子的平均动能增大，但不是每个分子的热运动速率都增大，故C错误；
D．根据热力学第二定律可知，自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，故D正确；
故选D.
6．A
【解析】
【详解】
A．温度是分子平均动能的标志，物体的温度越高，说明物体分子的平均动能越大，故A正确；
B．液体上下翻滚是宏观运动，而分子热运动是微观现象，二者不是一回事，故B错误；
C．由于分子热运动永不信息，水凝结成冰，但分子热运动没有停止，故C错误；
D．空调制冷时，虽然能够把空调内的内能从低温环境转移到高温环境，但这一过程必需消耗电能，这说明能量转移和转化是有方向性的，故D错误；
故选A。
7．C
【解析】
【详解】
A．根据理想气体状态方程：PV=CT，气体温度趋近于绝对零度时，可能是压强P趋近于零，故A错误；
B．第一类永动机违背能量守恒定律；第二类永动机违背热力学第二定律，则永动机是不能制造出来的，选项B错误；
C．温度是分子平均动能的标志，则相同温度下，氢分子的平均动能一定等于氧分子的平均动能，选项C正确；
D．能量耗散的过程中能量向品质低的大气内能转变，但是总的能量是守恒的，选项D错误；故选C.
8．B
【解析】
【详解】
试题分析：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，故C、D错误，B项正确；内能在一定条件下可以全部转化为机械能，热量也可以由低温物体传递到高温物体，但是要引起其他变化，如电冰箱制冷机工作还要消耗电能，故A错误．
考点：热力学第一定律 热力学第二定律
点评：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
9．B
【解析】
【详解】
第一类永动机违反能量守恒定律，所以不可能制成；第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但是违反热力学第二定律，所以也是不可能制成的，选项A错误；根据热力学第二定律，一切与热现象有关的过程都不可能自发的进行，则摩擦生热的过程是不可逆过程，选项B正确；空调既能制热又能制冷，是消耗了电能，不是自发进行的，故C错误。能量的转化过程尽管符合能量守恒定律，高品质的能量能够自发的变为内能耗散到空中，但耗散的低品质的能量不能再集中利用，所以会发生能源危机，故D错误；故选B.
10．B
【解析】
【详解】
A.等温过程pV=常量，应是一条双曲线（上半支），明显不符图象。或者可以在过程中任意找个点，例如（2，2），明显pV=4不等于初态和终态的pV=3，所以从M到N温度要变化，故A错误；
B.pV=CT，C不变，pV越大，T越高，由图像可知，状态在（2，2）处温度最高。在M和N状态，pV乘积相等，所以温度先升高，后又减小到初始温度，故B正确；
C.整个过程中气体初末温度相等，所以整个过程内能变化为0。气体体积一直变大，则气体对外做功，即W＜0，根据热力学第一定律△U=W+Q，由于△U=0， 所以Q＞0，即气体一定吸收热量，故C错误；
D.气体的体积在不断增大，质量一定，所以气体的密度在不断减小，故D错误。
11．(1) (2)
【解析】
【分析】
气缸中气体在停止加热前发生等压变化，根据盖吕萨克定律求末态温度；根据热力学第一定律，升温和降温过程内能的变化量绝对值相等，体积不变不做功，求出升温过程的内能变化量，即可求出降温过程放出的热量；
【详解】
（ⅰ）停止加热前缸内气体发生等压变化，由盖—吕萨克定律得
由题意知
解得：
（ⅱ）体积由V增大到3V的过程中，活塞受力平衡有
解得：
气体对外所做的功
停止加热后体积不变，
全程内能变化
根据热力学第一定律
所以降温过程中气体放出的热量
12．（1）（2）（3）
【解析】
【详解】
（1）缓慢升温至活塞刚要脱离气缸过程为等压变化，故由理想气体状态方程可得：
解得此时缸内气体的温度：
（2）对气缸列平衡方程：
该过程气体对缸做功：
解得：
；
（3）由热力学第一定律：
，
气体吸收的热量为Q，故其内能的增量：
13．吸收； PB=10Pa PC=4Pa 图象见解析；
【解析】
【详解】
(1)[1].由图象可知，A→B为等温变化，体积变大，对外做功，气体内能不变，由热力学第一定律可知，气体要吸收热量．
(2)[2][3].由图示图象可知，A→B过程为等温变化，由玻意耳定律可得：
PAVA=PBVB
即：40×10=PB×40
解得：
PB=10Pa
由图象可知，B→C过程是等容过程，由查理定律可得：
(3).[4].A→B为等温变化，B→C为等容变化，气体的p-V图象如图所示：
14．吸收 气体对外界 增大
【解析】
【详解】
[1][2][3] C→A过程中，气体的压强不变，体积变大，由盖吕萨克定律可知温度升高，内能增大，所以气体对外界做功的同时，要吸收热量。