4.4热力学第二定律 达标作业（解析版)

4.4热力学第二定律
达标作业（解析版)
1．以下关于热运动的说法中正确的是（ ）
A．由于能量守恒，所以不存在能源危机
B．物体内大量分子的无规则运动又叫热运动
C．凡是能量守恒的过程一定能够自发地发生的
D．随着科学技术的发展，永动机可以制造出来
2．下列有关热学知识的说法中正确的是(　　)
A．固体和液体很难被压缩是因为分子间没有间隙
B．燃料燃烧越充分，其热值越大
C．物体吸收热量，温度不一定升高
D．比热容与物体吸收热量的多少有关
3．（题文）当A、B两物体相互接触后,热量自发的从A物体传向B物体,这样的情况表示A物体具有何种特性( 　)
A．较高的热量
B．较大的比热容
C．较大的密度
D．较高的温度
4．在一定速度下发生变化的孤立体系,其总熵(　　 )
A．不变
B．可能增大或减小
C．总是增大
D．总是减小
5．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
6．下列说法中正确的是（ ）
A．随着科技的发展，永动机是可以制成的
B．能量守恒表明，节约能源是无意义的
C．机械能守恒是自然界遵循的普遍规律
D．能量的耗散反映出自然界宏观过程的方向性
7．在吉尼斯大全中，记述了一个人创造了赤着脚在650 ℃的燃烧着的一长堆木炭上步行了约7.5 m的“世界之最”纪录．关于他创下的这个奇迹，下面说法正确的是(　　)
A．这个表演者一定在脚下事先抹上了一种高级绝热防护剂
B．这个表演者一定是跳跃式地走过去的，这样做接触时间短，炭火来不及灼伤脚
C．这个表演者一定是用汗脚踩在炭火上一步步轻松地走过去的
D．这个表演者一定是轻轻地踮着脚走过去的，这样做接触面积小，即使灼伤也不厉害
8．100 ℃的水蒸气和等质量0 ℃的冰混合后达到热平衡时为(已知水的汽化热L＝2.26×106 J/kg，冰的熔化热λ＝3.34×105 J/kg)(　　)
A．0 ℃的冰水混合物
B．0 ℃的水
C．高于0 ℃的水
D．100 ℃的水、汽混合物
9．热力学第二定律常见的表述方式有两种：一是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；二是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．第一种表述方式可以用如右图示意图来表示，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(　　)
A．A B．B C．C D．D
10．如图，一定质量的理想气体，由状态a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态设气体在状态b和状态c的温度分别为和，在过程ab和ac中吸收的热量分别为和，则　　
A．，
B．，
C．，
D．，
11．一定质量的理想气体由状态A→B→C变化，其有关数据如图所示。已知状态A、C的温度均为27℃，求：
（1）该气体在状态B的温度；
（2）上述过程气体从外界吸收的热量。
12．如图所示，用横截面积为S的活塞在汽缸内封闭住一定质量的空气，活塞上放一砝码，活塞和砝码的总质量为m，现对汽缸缓缓加热，使汽缸内的空气温度从T1逐渐升高到T2，空气柱的高度增加了△L，已知加热时气体吸收的热量为Q，外界大气压强为P0，重力加速度为g.求:
①汽缸内温度为T1时，气柱的长度为多少?
②此过程中被封闭气体的内能变化了多少?
13．如图，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p-V图象如图所示．已知该气体在状态A时的温度为27℃．则该气体在状态B时的温度TB=_______K,该气体从状态A到状态C的过程中内能的变化量是________,该气体从状态A到状态C的过程中传递的热量是_______J
14．如图所示，是一定质量的理想气体由状态到状态的变化过程。已知气体状态时的压强和体积为，状态时压强和体积为，则有：_________（选填“”、“ ”或“”）。若状态到状态过程气体内能变化量为，则气体吸收的热量_______________。
参考答案
1．B
【解析】
自然界中的总能量守恒，但是有些能源消耗就不会再生了，故过度利用会造成能源危机，故A错误．物体内大量分子的无规则运动又叫热运动,选项B正确；根据热力学第二定律可知，凡是能量守恒的过程不一定能够自发地发生的，选项C错误；根据热力学第二定律，永动机是不可以制造出来的，故D错误；故选B.
2．C
【解析】
【详解】
A项：由于分子间存在斥力，因此固体和液体很难被压缩，固体与液体分子间存在间隙，固体和液体很难被压缩不是因为分子间没是间隙，故A错误；
B、燃料的热值由燃料本身决定与燃料是否充分燃烧无关，故B错误；
C、做功与热传递是改变物体内能的量种方式，物体吸收热量物体能不一定增加，物体温度不一定升高，故C正确；
D、物质的比热容是由物质本身的性质决定的，与物体吸收的热量多少无关，故D错误。
故选：C。
3．D
【解析】
【详解】
热量总是从高温物体传到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，因此决定热能传播的决定因素是温度；热量自发的从A物体传向B物体，这样的情况表示A物体具有何种特性较高的温度，故D正确，A、B、C错误；
故选D。
【点睛】
关键知道热传递是热量从温度高的物体传递到温度低的物体。
4．C
【解析】
【详解】
由熵增加原理可知，任何孤立体系的熵总是增加的，故C正确，A、B、D错误；
故选C。
【点睛】
关键是知道在孤立系统中，一切不可逆过程必然朝着熵的不断增加的方向进行；熵增原理是热力学第二定律的另一种表述方法。
5．A
【解析】
【分析】
本题考查热力学第二定律的内容：一种表述：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响．另一种表述是：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，第二定律说明热的传导具有方向性，可通过列表举例说明；
【详解】
热力学第二定律的内容：一种表述：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响。另一种表述是：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。因此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都具有方向性。如下表：
方向性
详解
举例
热传导的方向性
热量可以自发地从高温物体传给低温物体
要将热量从低温物体传给高温物体，必须有外界的帮助，即外界对其做功
机械能转化为内能过程的方向性
机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化为机械能而不引起其他变化
第二类永动机不可能实现
故A正确，BCD错误。
【点睛】
只有熟练掌握热力学第二定律的内容才能顺利解决本题，一定要注意基本概念的积累，可通过实例加深对规律的理解。
6．D
【解析】
【详解】
永动机违背了能量守恒定律，所以即使随着科技的发展，永动机也是不可以制成的，选项A错误；虽然能量是守恒的，但可利用的能源不断减少，节约能量意义重大，故B错误。机械能守恒是有条件，这个定律不是自然界遵循的普遍规律，故C错误。根据热力学第二定律可知，宏观自然过程自发进行是有其方向性，能量耗散就是从能量的角度反映了这种方向性，故D正确。故选D.
7．C
【解析】当赤着的脚踩上炭火时，灼热的炭火使脚底的汗水迅速汽化，立即在脚底下形成一个很薄的蒸气层，由于气体是热的不良导体，在一段短暂的时间内，对脚板将起到绝热防护作用，行走中脚上流出的汗水部分地补偿了汽化所需的水分，而跳跃或踮着脚走均不能提供足够的汗水，且容易使脚陷进炭火，从而使保护层失效，故应选C正确。
8．D
【解析】设水蒸气和冰的质量均为，混合后若水蒸气完全液化成的水，放出的热量，冰完全熔化成的水需吸收的热量， 的水温度上升至需要吸收的热量，因为，可见水蒸气并未完全液化，所以两者混合后达到热平衡时为的水、汽混合物，故选项D正确。
点睛：此题考查了有关热平衡问题，解决此题的关键是掌握水的汽化热及冰的熔解热，计算出水蒸气液化放出的热与冰熔化所需的热比较，得出结论。
9．B
【解析】
【详解】
第二种表述的意思是：热机吸收热量，对外做功，同时把热量传给低温物体．故选:B
10．C
【解析】
【详解】
设气体在a状态时的温度为，由图可知：、，
从a到b是等压变化：，解得：
从a到c是等容变化：，由于，解得：
所以：
从a到c是等容变化过程，体积不变，气体不做功，则过程增加的内能等于过程吸收的热量；过程体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律可知过程增加的内能小于过程吸收的热量。a到c与过程温度增加相同，内能增加相等，则。故C项正确，ABD三项错误。
【点睛】
利用气体状态方程解决问题时，首先要确定气体状态和各状态下的状态参量，选择相应的气体变化规律解答；在利用热力学第一定律解决问题时，要注意气体的做功情况，区分对内做功和对外做功，同时要注意区分吸热还是放热。
11．（1）TB=120K（2）3×105 J
【解析】（1）状态A到状态B为等容变化，代入数据得TB=120K
（2）状态A到状态B为等容过程，外界对气体不做功；
状态B到状态C：
TA=TC，?U=0由热力学第一定律
代入数据得Q=3×105J即气体从外界吸收热量为3×105J
12．①②
【解析】
【详解】
①由盖吕萨克定律可得
解得：
；
②对活塞和砝码有
，
解得：
，
气体对外做功：
；
由热力学第一定律
得：
13．100K 零 200J
【解析】
【详解】
第1空、对于理想气体由图象可以知道:等容变化,
由查理定律得: 代入数据得:
第2空、根据
得: 等压变化,由盖吕萨克定律得: 代入数据得:
联立得: 由过程,温度相等,故内能变化量
第3空、由热力学第一定律得：Q>0，所以A→C的过程中是吸热。
根据能量守恒可知吸收的热量为:
14．= 或
【解析】
【详解】
第一空.由理想气体状态方程，和可得，则由图象是一次函数可知压强保持不变，则.
第二空.因状态到状态为等压膨胀，则气体对外做功为，由热力学第一定律，可得.