10.5 热力学第二定律的微观解释 同步检测（word版含答案）

热力学第二定律的微观解释练习
一、单选题
已知一个系统的两个宏观态甲、乙，其对应微观态的个数分别为较少、较多，则下列关于两个宏观态的描述及自发过程的可能方向的说法中正确的是(????)
A. 甲比较有序，乙比较无序，甲→乙
B. 甲比较无序，乙比较有序，甲→乙
C. 甲比较有序，乙比较无序，乙→甲
D. 甲比较无序，乙比较有序，乙→甲
下列说法正确的是(????)
A. 与热现象有关的宏观过程有些是可逆的
B. 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
C. 由于液态水的分子无序程度比冰高，故结冰过程违反熵增加原理
D. 学习过程是人认识结构从无序到有序的过程，它违反了热力学第二定律
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会减小
下列关于熵的有关说法错误的是(????)
A. 熵是系统内分子运动无序性的量度
B. 在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小
C. 热力学第二定律也叫做熵减小原理
D. 熵值越大，代表系统内分子运动越无序
下列供热方式最有利于环境保护的是(????)
A. 用煤做燃料供热 B. 用石油做燃料供热
C. 用天然气或煤气做燃料供热 D. 用太阳能灶供热
根据热学中的有关知识，下列说法正确的是(????)
A. 尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到?293℃
B. 第二类永动机是可以制造出来的，因为它不违反热力学第一定律
C. 把装有不同压强、不同温度的气体的两容器连通，温度高的气体会向温度低的一方传递热量，压强大的气体会向压强小的一方流动
D. 改进内燃机结构，提高内燃机内能转化率，最终可能实现内能完全转化为机械能
下列说法中表述正确的是
A. 可以通过技术操作使环境温度达到绝对零度
B. 人感到闷热时，空气中相对湿度较小
C. 如上图所示，一定量理想气体在A点压强大于在B点压强
D. 如上图所示，一定量理想气体从状态A到B过程中，气体吸收热量
下列说法正确的是
A. 物体吸收热量，内能一定增大
B. 气体在等压膨胀过程中温度一定升高
C. 一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵减小
D. 把从单一热源吸收来的热量全部用来做功是不可能的
关于气体向真空中扩散的规律，下列叙述中错误的是(????)
A. 气体分子数越少，扩散到真空中的分子全部回到原状态的可能性越大
B. 气体分子数越多，扩散到真空中的分子全部回到原状态的可能性越大
C. 扩散到真空中的分子在整个容器中分布得越均匀，其宏观态对应的微观态数目越大
D. 气体向真空中扩散时，总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
下列说法正确的是(????)
A. 0℃的冰与0℃的水，分子的平均动能相同
B. 温度高的物体内能一定大
C. 分子间作用力总是随分子间距离的增大而减小
D. 随着制冷技术的不断提高，绝对零度一定能在实验室中达到
二、多选题
(多选)关于有序和无序、宏观态和微观态，下列说法正确的是(????)
A. 有序和无序是绝对的
B. 一个“宏观态”可能对应着许多的“微观态”
C. 一个“宏观态”只能对应着唯一的“微观态”
D. 无序意味着各处一样、平均、没有差别
下面关于能源的说法中正确的是(????)
A. 能源是取之不尽、用之不竭的
B. 能源是有限的，特别是常规能源，如煤、石油、天然气等
C. 大量消耗常规能源会使环境恶化，故提倡开发利用新能源
D. 核能的利用对环境的影响比燃烧石油、煤炭大
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
E. 气体体积变大，气体分子单位时间对气缸壁单位面积碰撞的次数将变少
对于热力学定律，下列说法正确的是(????)
A. 第一类永动机不可能实现，因为违背了热力学第一定律
B. 热力学第一定律指出，不可能达到绝对零度
C. 热力学第一定律指出，一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做功的和
D. 热力学第二定律指出，不能从单一热源吸热全部用来对外做功而不产生其它影响
下列说法正确的是(? ?)
A. 熵较大的宏观状态就是无序程度较大的宏观状态
B. 内能不可能全部转化为机械能而不引起其他变化
C. 根据热力学第二定律可知，各种形式的能可以的相互转化
D. 外界对物体做功，同时物体向外界放出热量，物体的内能可能不变
E. 随着科学技术的发展，绝对零度可以达到
三、填空题
(1)如图所示，把一块洁净的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平地接触水面。如果你想使玻璃板离开水面，必须用比玻璃板的重力______的拉力向上拉橡皮筋，原因是水分子和玻璃的分子间存在__________作用。

(2)往一杯清水中滴入一滴红墨水，一段时间后，整杯水都变成了红色，这一现象在物理学中称为__________现象，是由于分子__________的产生的.这一过程是沿着分子热运动的无序性__________的方向进行的．
质量一定的某种物质，在压强不变的条件下，由液态Ⅰ到气态Ⅲ(可看成理想气体)变化过程中温度(T)随加热时间(t)变化关系如图所示.单位时间所吸收的热量可看作不变．
(1)以下说法不正确的是??????????．
A.在区间Ⅱ，物质的内能不变
B.在区间Ⅲ，分子间的势能不变
C.从区间Ⅰ到区间Ⅲ，物质的熵增加
D.在区间Ⅰ，物质分子的平均动能随着时间的增加而增大
(2)在区间Ⅲ，若将压强不变的条件改为体积不变，则温度升高??????????(“变快”、“变慢”或“快慢不变”)请说明理由．
(1)如图所示，把一块洁净的玻璃板吊在橡皮筋下端，使玻璃板水平接触水面。如果你想使玻璃板离开水面，必须用比玻璃板重力????????????????????的拉力向上拉橡皮筋。原因是水分子和玻璃的分子间存在的??????????作用。
(2)往一杯清水中滴入一滴红墨水，一段时间后，整杯水都变成了红色。这一现象在物理学中称为??????????现象，是由于分子的??????????而产生的。这一过程是沿着分子热运动的无序性??????????的方向进行的。
答案和解析
1.【答案】A
【解答】BD.一个宏观态对应微观态的多少标志了宏观态的无序程度，从中还可以推知系统自发地进行方向，微观态数目越多，表示越无序，故甲较有序，乙较无序，B、D错误;
AC.一切自发过程总沿着无序性增大的方向进行，即甲→乙，A正确，C错误．
2.【答案】B
【解答】
A.自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，不可逆，故A错误。
B.热力学第二定律的内容可以表述为：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。故B正确。
C.水和大气为一个孤立系统，水结冰时放热，使得周围大气，地面分子内能增加，无序度增加，系统总熵是增加的，故结冰过程并不违反熵增加原理，故C错误；
D.学习过程是人的认知结构从无序到有序，它并不违背热力学第二定律.在学习过程中，人要不断与外界交换物质、能量，整个系统的熵还是增加的。在学习过程中，要注意总结归纳，把新知识纳入到原有的认知结构中，使得认知结构不断趋向有序，故D错误。
3.【答案】A
【解答】
A.从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律，故A正确；
BC.根据熵原理，一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行，故BC错误；
D.根据热力学第二定律可知，在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵一定不会减小，故D错误。
4.【答案】C
【解答】
A.熵是系统内分子运动无序性的量度，故A正确；
B.在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小，故B正确；
C.热力学第二定律也叫做熵增加原理，故C错误；
D.熵值越大，代表系统内分子运动越无序，故D正确。
5.【答案】D
【解答】
煤、石油、天然气等燃料的利用，使人类获得大量的内能，但由于这些燃料中含有杂质以及燃烧得不充分，使得废气中含有的粉尘、一氧化碳、二氧化硫等物质污染了大气。而太阳能是一种无污染的能源，应大力推广，故ABC错误，D正确。
6.【答案】C
【解析】解：A、尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，而绝对零度也无法达到，根据T=t+273.15K，故制冷机却不可以使温度降到?273.15℃以下，故A错误；
B、根据热力学第二定律可知，宏观热现象具有方向性，第二类永动机不能制成，因为它它违反了热力学第二定律，故B错误；
C、由墒增加原理可知，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，把装有不同压强、不同温度的气体的两容器连通，只要时间足够长，温度高的气体会向温度低的一方传热，压强大的气体会向压强较小的一方流动，只要时间足够长，系统内各部分的状态参量均能够达到稳定，故C正确；
D、由A选项分析可知，改进内燃机结构，提高内燃机内能转化率，不可能实现内能完全转化为机械能，故D错误。
7.【答案】D
【解答】
A.由热力学第三定律可知，绝对零度不能达到，故A错误；
B.人感到闷热时，说明空气中水蒸气的实际压强与饱和气体压强接近，故空气中相对湿度较大，故B错误；
C.由一定量的理想气体状态方程：pVT=C可知，V?T图象的斜率表示压强的倒数，故由图可知，由于A、B两点在同一倾斜直线上，故可知，气体在A点压强等于在B点压强，故C错误；
D.由图可知，从A到B气体体积增大，气体对外界做功，温度升高，故其内能增大，故气体吸收热量，故D正确。
8.【答案】B
【解答】
A.根据热力学第一定律W+Q=△U，做功不明确，从外界吸收热量，其内能不一定增加，故A错误。
B.气体在等压膨胀，即压强P不变，体积V增大，根据理想气体状态方程?pV?T?=C，温度一定升高，故B正确。
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。即熵增大，故C错误；
D.根据热力学第二定律，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是不可能的，故D错误；
9.【答案】B
【解答】
气体分子数越多，其宏观态对应的微观态数目越多，无序性越大，所以回到原状态的可能性越小，B错误．
10.【答案】A
【解答】
A.温度是分子平均动能的标志，则0℃的冰与0℃的水，分子的平均动能相同，选项A正确；
B.物体的内能与物体的温度、体积以及物质的量等因素都有关，则温度高的物体内能不一定大，选项B错误；
C.当分子距离大于平衡距离r0时，分子力表现为引力，且分子力随分子间距离的增大先增大后减小，选项C错误；
D.绝对零度是低温的极限，是不可能达到的，选项D错误。
11.【答案】BD
【解析】
【分析】本题主要考查有序、无序和熵，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的，熵值越大代表着较为无序，根据有序和无序的概念进行分析。
【解答】D.因为无序是各处都一样、平均、没有差别，D正确;
A.而有序和无序是相对的，A错误;
BC.而一个“宏观态”可能对应一个或多个“微观态”，B正确，C错误．
12.【答案】BC
【解答】
AB.能源就是向自然界提供能量转化的物质，能源是人类活动的物质基础，能源是有限的，特别是不可再生的能源，故A错误，B正确；
C.大量消耗常规能源会带来大量的污染，使环境恶化，故提倡开发利用新型清洁能源，故C正确；
D.核能的利用对环境污染小，但不是没有污染，故D错误。
13.【答案】ACE
【解答】
AD.气体自由扩散，没有对外做功，又因为整个系统与外界没有热交换，根据△U=W+Q可知内能不变，故A正确，D错误；
B.根据熵增加原理可知一切宏观热现象均具有方向性，故B中气体不可能自发地全部退回到A中，故B错误；
CE.因为内能不变，故温度不变，平均动能不变，因为气闸舱B内为真空，对于座舱A中充满的空气，根据玻意耳定律pV=定值可知扩散后压强p减小，体积V增大，所以气体的密集程度减小，根据气体压强的微观意义可知气体分子单位时间对气缸壁单位面积碰撞的次数将变少，故CE正确；
14.【答案】CD
【解答】
A.“第一类永动机”是不需要能源的机械，不可能制成，因为它违背了能量守恒定律，故A错误；
B.热力学第三定律指出，不可能达到绝对零度，故B错误；
C.热力学第一定律指出，一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做功的和，故C正确；
D.热力学第二定律指出，不能从单一热源吸热全部用来对外做功而不产生其它影响，故D正确。
15.【答案】ABD
【解答】
A、熵是物体内分子运动无序程度的量度，熵较大的宏观状态也就是无序程度较大的宏观状态，故A正确；
B、根据热力学第二定律可知，一切宏观过程都具有方向性，即内能不可以全部转化为机械能，故B正确；
C、根据能量守恒定律可知各种形式的能可以相互转化，而热力学第二定律是反映宏观自然过程的方向性的定律，故C错误；
D、由热力学第一定律知，外界对物体做功，同时物体向外界放出热量，物体的内能可能不变，故D正确；
E、根据热力学第三定律，绝对零度不可达到，故E错误．
16.【答案】(1)大，引力
(2)扩散，热运动，增大
【解答】
(1)由于水分子和玻璃的分子间存在分子间相互作用的引力，故想使玻璃板离开水面，必须用比玻璃板的重力较大的拉力向上拉橡皮筋；
(2)由于与红墨水分子进入水分子，故此现象为扩散现象；原因是由于分子的无规则的热运动，由熵增加原理可知，这一过程是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行的。
故填：(1)大，引力；(2)扩散，热运动，增大。
17.【答案】(1)A；
(2)变快；根据热力学第一定律ΔU=W+Q，理想气体的状态方程?pVT=C可知，在吸收相同的热量Q时，压强不变的条件下，V增加，W<0，ΔU1=Q?W；体积不变的条件下，W=0，ΔU2=Q；所以ΔU1<ΔU2，体积不变的条件下温度升高变快。
【解答】(1)A.物质的内能是分子总动能与分子总势能之和，在区间Ⅱ，温度不变，分子的平均动能不变，吸收的热量用来增加分子间的势能，物质的内能增大，故A错误；
B.理想气体分子间作用力为零，不考虑分子势能，故B正确；
C.从区间Ⅰ到区间Ⅲ，分子运动的无序程度增大，物质的熵增加，故C正确；
D.在区间Ⅰ(物质处于液态)，温度随着时间的增加而升高，所以物质分子的平均动能也随着时间的增加而增大，故D正确。
本题要求选择不正确的，故选A。
(2)根据热力学第一定律ΔU=W+Q，理想气体的状态方程?pVT=C可知，在吸收相同的热量Q时，压强不变的条件下，V增加，W<0，ΔU1=Q?W；体积不变的条件下，W=0，ΔU2=Q；所以ΔU1<ΔU2，体积不变的条件下温度升高变快。
18.【答案】(1)大；引力；
(2)扩散；无规则运动；增大。
【解答】
(1)当玻璃板与水面接触时，玻璃板与水分子之间存在作用力，当用力向上拉时，水分子之间要发生断裂，要克服水分子间的作用，所以拉力比玻璃板的重力要大，反映出水分子与玻璃板的分子间存在引力的作用。
(2)不同物质彼此进入对方的现象，我们称为扩散现象，是由分子的无规则运动产生的，这一过程是有热运动的无序性向有序性进行的；因此往一杯清水中滴入一滴红墨水，一段时间后，整杯水都变成了红色，这一现象在物理学中称为扩散现象，是由于分子的无规则运动而产生的，这一过程是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行的。