鲁科版（2019）高中物理 选择性必修第三册 课时分层作业9　热力学第二定律　熵——系统无序程度的量度word版含答案

课时分层作业(九)　热力学第二定律　熵——系统无序程度的量度
(建议用时：25分钟)
◎考点一　对热力学第二定律的理解
1．以下说法正确的是(　　)
A．热量不仅可以从高温物体传到低温物体，也可自发地从低温物体传到高温物体
B．空调等设备就是利用了热传导的方向性
C．无论采用什么方法，都不可能把热量从低温物体传递给高温物体
D．热量能自发地传递的条件是必须存在“温度差”
D　[热传导具有方向性，热量可以自发地由高温物体传到低温物体，也可以从低温物体传到高温物体，但不能自发地进行，故A错；空调等可以将热量由低温物体传到高温物体，但消耗了电能，故B、C错．]
2．(多选)以下说法正确的是(　　)
A．热传导过程是有方向性的，因此两个温度不同的物体接触时，热量一定是从高温物体传给低温物体的
B．热传导过程是不可逆的
C．两个不同的物体接触时热量会自发地从内能多的物体传向内能少的物体
D．电冰箱制冷是因为电冰箱自发地将内部热量传给外界
AB　[热量可以自发地由高温物体传递给低温物体，热量从低温物体传递给高温物体要引起其他变化，A、B选项正确．]
3．(多选)下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是(　　)
A．第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律
B．能量耗散过程中能量是守恒的
C．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律
D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
ABD　[第一类永动机是指不消耗能量却可以不断对外做功的机器，违背了能量守恒定律，A正确；电冰箱在有电机做功的情况下，不断把冰箱内的热量传到外界，没有违背热力学第二定律，C错误．]
4．(多选)下列宏观过程能用热力学第二定律解释的是(　　)
A．大米和小米混合后小米能自发地填充到大米空隙中而经过一段时间大米、小米不会自动分开
B．将一滴红墨水滴入一杯清水中，会均匀扩散到整杯水中，经过一段时间，墨水和清水不会自动分开
C．冬季的夜晚，放在室外的物体随气温的降低，不会由内能自发地转化为机械能而动起来
D．随着节能减排措施的不断完善，最终也不会使汽车热机的效率达到100%
BCD　[热力学第二定律反映的是与热现象有关的宏观过程的方向性的规律，A不属于热现象，故A错误；由热力学第二定律可知B、C、D正确．]
5．如图中气缸内盛有定量的理想气体，气缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与气缸壁的接触是光滑的，但不漏气．现将活塞杆与外界连接，使其缓慢地向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功．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热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律
B．气体从单一热源吸热，但并未全用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律
C．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律
D．ABC三种说法都不对
C　[热力学第二定律从机械能与内能转化过程的方向性来描述是：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．本题中如果没有外界的帮助，比如外力拉动活塞杆使活塞向右移动，使气体膨胀对外做功，导致气体温度略微降低，是不可能从外界吸收热量的，即这一过程虽然是气体从单一热源吸热，全用来对外做功，但引起了其他变化，所以此过程不违反热力学第二定律．]
◎考点二　熵
6．(多选)下列关于熵的观点正确的是(　　)
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，其熵不会减小
C．气体向真空中扩散时，熵值减小
D．自然过程中熵总是增加，因为通向无序的渠道要比通向有序的渠道多得多
ABD　[熵是系统内分子运动无序性的量度，熵越大，其无序程度越大，A正确；不可逆绝热过程，其宏观态对应微观态数目增大，其熵会增加，不会减小，B正确；气体向真空中扩散，无序程度增大，熵值增大，C错误；自然过程中，无序程度较大的宏观态出现概率较大，因而通向无序的渠道多，D正确．]
7．(多选)根据你学过的知识，下列说法正确的是(　　)
A．第一类永动机不可能制成是因为热机效率不可能达到100%
B．一切与热有关的自发过程都是从有序向无序进行的
C．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵总是增加的
D．热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的特殊表达形式
BD　[第一类永动机不可能制成是因为违背了能量守恒定律，第二类永动机不可能制成才是因为热机效率无法达到100%，选项A错误；一切与热有关的自发过程总是向无序性增加的方向进行，选项B正确；一个孤立系统的总熵不变或增加，选项C错误；热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的特殊表达形式，选项D正确。]
8．下列关于熵的说法正确的是(　　)
A．熵是系统内分子运动有序性的量度
B．在自然过程中熵总是增加的
C．热力学第二定律也叫作熵减小原理
D．熵值越大表示系统越有序
B　[根据熵的定义知A错误；从熵的意义上说，系统自发变化时总是向着熵增加的方向发展，B正确；从微观意义上看热力学第二定律叫熵增加原理，C错误；熵越大，系统越混乱，无序程度越大，D错误．]
9．(多选)下列关于晶体熔化的说法正确的是(　　)
A．在晶体熔化的过程中，温度不变，分子热运动的平均速率不变，则无序程度不变
B．晶体熔化时，由分子的平衡位置在空间较为规则排列，变为分子的平衡位置较为无序排列，则无序度增大
C．在晶体熔化的过程中，熵将保持不变
D．在晶体熔化的过程中，熵将增加
BD　[在晶体熔化的过程中，分子的平衡位置由较有规则变为无规则，无序度增大，熵将增加，故B、D对．]
(建议用时：15分钟)
10．(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．关于这一现象的正确说法是(　　)
A．这一实验不违背热力学第二定律
B．在实验过程中，热水温度降低，冷水温度升高
C．在实验过程中，热水的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
AB　[自然界中的任何自然现象或过程都不违反热力学定律，本实验现象也不违反热力学第二定律，A正确；整个过程中能量守恒且热传递具有方向性，B正确；在实验过程中，热水中的内能除转化为电能外，还升高金属丝的温度，内能不能全部转化为电能；电能除转化为冷水的内能外，还升高金属丝的温度，电能不能全部转化为冷水的内能，C、D错误．注意与热现象有关的宏观现象的方向性，这是应用热力学第二定律的关键．]
11．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
B　[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，故选项C、D错误，B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要消耗电能，故选项A错误．]
12．如图所示，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分．已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空．抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态．则在此过程中(　　)
A．气体分子势能减少，内能增加
B．气体对外界做功，内能减少
C．气体压强变小，温度降低
D．b中的气体不可能自发地全部退回到a中
D　[绝热容器内的稀薄气体与外界没有热传递，Q＝0，稀薄气体向真空扩散没有做功，W＝0，因而根据热力学第一定律知稀薄气体的内能不变，则温度不变，故A、B、C错误；根据热力学第二定律可知，b中的气体不可能自发地全部退回到a中，故D正确．]
13．如图所示，质量、温度相同的酒精，分别处于气态、液态和固态三种状态下，它们的熵的大小有什么关系？为什么？
气态　　　　　液态　　　　固态
[解析]　根据大量分子运动对系统无序程度的影响，热力学第二定律又有一种表述：由大量分子组成的系统自发变化时，总是向着无序程度增加的方向发展，至少无序程度不会减少．也就是说，任何一个系统自发变化时，系统的熵要么增加，要么不变，但不会减少．质量相同、温度相同的酒精，可以由固态自发地向液态、气态转化，所以，气态的酒精熵最大，其次是液态，固态时熵最小．
[答案]　S固3/6