2019高中物理第十章課時4熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律的微觀解釋對點練+鞏固練.docx

課時4熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律的微觀解釋對點訓(xùn)練知識點一熱力學(xué)第二定律1隔板將絕熱的汽缸分為A、B兩部分，A內(nèi)充有氣體，B內(nèi)為真空(如圖甲)。現(xiàn)把隔板抽去，A中的氣體自動充滿整個容器(如圖乙)，這個過程稱為氣體的自由膨脹。下列說法正確的是()A自由膨脹過程中，氣體分子只做定向運動B自由膨脹前后，氣體的壓強不變C自由膨脹前后，氣體的溫度不變D容器中的氣體在足夠長的時間內(nèi)，能全部自動回到A部分答案C解析自由膨脹時，氣體并不對外做功，絕熱容器又沒有熱量交換，所以內(nèi)能不變，則氣體的溫度保持不變。故選C。2下列說法中，正確的是()A一切形式的能量間的相互轉(zhuǎn)化都具有方向性B熱量不可能由低溫物體傳給高溫物體C氣體的擴散過程具有方向性D一切形式的能量間的相互轉(zhuǎn)化都不具有可逆性答案C解析熱力學(xué)第二定律反映的所有與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性，A、D錯誤；熱量不是不能從低溫物體傳給高溫物體，關(guān)鍵是否還產(chǎn)生其他影響，B錯誤；氣體擴散過程具有方向性，C正確。3(多選)以下說法正確的是()A電冰箱內(nèi)的食品溫度比室內(nèi)溫度低，說明在一定條件下熱傳導(dǎo)也可以由低溫物體向高溫物體進行B內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化為機械能C能量的耗散否定了能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律D能量的耗散說明自然界的宏觀過程有方向性答案BD解析熱量從低溫物體向高溫物體傳遞，必須得通過做功等物理過程，電冰箱制冷的過程電流做功，故A錯誤；在一定條件下，內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化為機械能，B正確；能量的耗散正說明了能量的轉(zhuǎn)化與守恒，耗散的能量轉(zhuǎn)化為物體的內(nèi)能，這個過程有方向性，故C錯誤，D正確。4下列說法正確的是()A熱量只能從內(nèi)能高的物體傳遞給內(nèi)能低的物體，而不能從內(nèi)能低的物體傳遞給內(nèi)能高的物體B熱機的效率之所以小于100%，是因為設(shè)計、制造得不夠好C因為能量守恒，所以不會存在能源危機D以上說法均不正確答案D解析能發(fā)生熱傳遞的條件是存在溫度差，而不是內(nèi)能差，與物體內(nèi)能的大小無關(guān)，內(nèi)能與溫度是兩個完全不同的概念，內(nèi)能大的物體溫度不一定高，故A錯誤；根據(jù)熱機的原理，任何熱機都不可能把它得到的內(nèi)能完全轉(zhuǎn)化為機械能，它工作時，總要向低溫?zé)嵩?冷凝器等)放熱，故熱機的效率總小于100%，與設(shè)計制造的好壞無關(guān)，故B錯誤；能源是提供能量的資源，如煤、石油等，在人們利用能源的過程中，從能源物質(zhì)中獲得的能量一部分轉(zhuǎn)化為人們需要的機械能，一部分以熱量形式向外界放出，這些損失掉的能量無法回收再利用，又由于宏觀現(xiàn)象的不可逆性，即使宇宙間的總能量守恒，最終也會造成可利用的資源越來越少，人類面臨能源危機，故C錯誤，D正確。5第二類永動機_(“可能”或“不可能”)制成，這種永動機_(“違反”或“不違反”)能量守恒定律，但機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有_，機械能_(“可以”或“不可以”)全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，內(nèi)能_(“可以”或“不可以”)全部轉(zhuǎn)化成機械能，而不引起其他影響。答案不可能不違反方向性可以不可以解析第二類永動機違反熱力學(xué)第二定律，不違反能量守恒定律。6熱力學(xué)第二定律常見的表述有以下兩種：第一種表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體；第二種表述：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化。圖甲是根據(jù)熱力學(xué)第二定律的第一種表述畫出的示意圖：外界對制冷機做功，使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體。請你根據(jù)第二種表述完成示意圖乙。根據(jù)你的理解，熱力學(xué)第二定律的實質(zhì)是_。答案如圖所示一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性解析從高溫物體向低溫物體傳遞熱量是通過熱機的做功來完成的，熱機應(yīng)對外界做功。7“熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體”這一說法是否正確？為什么？答案這一說法是不正確的，熱力學(xué)第二定律是說熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體。此說法中略去了“自發(fā)地”，通過外力做功可以把熱量從低溫物體傳遞到高溫物體，例如電冰箱制冷。知識點二熱力學(xué)第二定律的微觀解釋8(多選)下列關(guān)于熵的觀點中，正確的是()A熵越大，代表系統(tǒng)分子運動越無序B熵較大的宏觀狀態(tài)就是無序程度很小的宏觀狀態(tài)，也就是出現(xiàn)概率較小的宏觀狀態(tài)C在孤立系統(tǒng)中，一個自發(fā)的過程總是向熵減少的方向進行D熱力學(xué)第二定律的微觀實質(zhì)是熵是增加的，因此熱力學(xué)第二定律又叫熵增加原理答案AD解析熵是分子運動無序程度的量度，分子運動無序程度越大，熵越大，故A正確；熵是物體內(nèi)分子運動無序程度的量度，則熵較大的宏觀狀態(tài)就是無序程度較大的宏觀狀態(tài)，也就是出現(xiàn)概率較大的宏觀狀態(tài)，故B錯誤；在孤立系統(tǒng)中，一個自發(fā)的過程總是向熵增加的方向進行，總熵不會減小，故C錯誤；熱力學(xué)第二定律的微觀實質(zhì)是：孤立系統(tǒng)中的熵總是不會減少的，故D正確。故選A、D。9(多選)關(guān)于有序和無序，下列說法正確的是()A有序和無序不是絕對的B一個“宏觀態(tài)”可能對應(yīng)著許多的“微觀態(tài)”C一個“宏觀態(tài)”對應(yīng)著唯一的“微觀態(tài)”D無序意味著各處一樣、平均、沒有差別答案ABD解析無序意味著各處都一樣，平均、沒有差別，有序則相反。有序和無序是相對的。系統(tǒng)的宏觀狀態(tài)對應(yīng)的微觀態(tài)的多少表現(xiàn)為宏觀態(tài)無序程度的大小，一個“宏觀態(tài)”可能對應(yīng)著許多的“微觀態(tài)”。故A、B、D正確。10下面關(guān)于熵的有關(guān)說法錯誤的是()A熵是系統(tǒng)內(nèi)分子運動無序性的量度B在自然過程中熵總是增加的C熱力學(xué)第二定律也叫做熵減小原理D熵值越大代表著越為無序答案C解析如果過程是可逆的，則熵不變；如果不可逆，則熵是增加的，而且一切自然過程都是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行，C錯誤。11(多選)根據(jù)對熵的理解，下列說法正確的是()A一個玻璃杯破碎后，玻璃渣混亂地散落一地，此時無序性增加，我們也說熵增加B一滴紅墨水滴到一杯清水中，紅墨水分子迅速擴散，直至均勻，此時無序性增加，我們也說熵增加了C下課鈴響了，同學(xué)們紛紛走出教室來到操場，進行課外活動，此時無序性增加，我們也說熵增加了D植物生長是通過光合作用將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為葡萄糖，顯然是更為有序了，但熵還是增加了答案ABC解析玻璃杯開始是完整的，顯得很有序，但當(dāng)玻璃杯破碎后，玻璃渣混亂地散落一地，此時無序性增加了，根據(jù)熱力學(xué)第二定律的微觀解釋可知玻璃杯的無序性增加了，也稱玻璃杯這個系統(tǒng)的熵增加了，故A正確，同理可知B、C正確；植物生長是通過光合作用將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為葡萄糖，顯然是更為有序了，熵是減小了，故D錯誤。12如圖所示，質(zhì)量、溫度相同的水，分別處于固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種狀態(tài)下，它們的熵的大小有什么關(guān)系？為什么？答案氣態(tài)熵最大，液態(tài)次之，固態(tài)熵最小原因見解析解析根據(jù)大量分子運動對系統(tǒng)無序程度的影響，熱力學(xué)第二定律又有一種表述：由大量分子組成的系統(tǒng)自發(fā)變化時，總是向著無序程度增大的方向發(fā)展，至少無序程度不會減少。這也就是說，任何一個系統(tǒng)自發(fā)變化時，系統(tǒng)的熵要么增加，要么不變，但不會減少。質(zhì)量相同、溫度相同的水，可以由固態(tài)自發(fā)地向液態(tài)、氣態(tài)轉(zhuǎn)化，所以，氣態(tài)時的熵最大，其次是液態(tài)，固態(tài)時的熵最小。提升訓(xùn)練一、選擇題1關(guān)于兩類永動機和熱力學(xué)兩大定律，下列說法正確的是()A第二類永動機不可能制成是因為違反了熱力學(xué)第一定律B第一類永動機不可能制成是因為違反了熱力學(xué)第二定律C由熱力學(xué)第一定律可知做功不一定改變內(nèi)能，熱傳遞也不一定改變內(nèi)能，但同時做功和熱傳遞一定會改變內(nèi)能D由熱力學(xué)第二定律可知熱量從低溫物體傳向高溫物體是可能的，從單一熱庫吸收熱量，完全變成功也是可能的答案D解析第一類永動機違反能量守恒定律，第二類永動機違反熱力學(xué)第二定律，A、B錯誤；由熱力學(xué)第一定律可知W0，Q0，但UWQ可以等于0，C錯誤；由熱力學(xué)第二定律可知D中現(xiàn)象是可能的，但不引起其他變化是不可能的，D正確。2(多選)根據(jù)熱力學(xué)第二定律，下列判斷正確的是()A熱機中燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部變成機械能B電流的能不可能全部變成內(nèi)能C在火力發(fā)電機中，燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部變成電能D在熱傳導(dǎo)中，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體答案ACD解析凡是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀現(xiàn)象都具有方向性，無論采用任何設(shè)備和手段進行能量轉(zhuǎn)化，總遵循“機械能可全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機械能”的規(guī)律，故A正確；火力發(fā)電機發(fā)電時，能量轉(zhuǎn)化的過程為內(nèi)能機械能電能，因為內(nèi)能機械能的轉(zhuǎn)化過程中會對外放熱，燃?xì)獾膬?nèi)能不能全部變成電能，C正確；熱量從低溫物體傳給高溫物體不能自發(fā)地進行，必須有外界做功，結(jié)果會帶來其他影響，故D正確；由電流熱效應(yīng)的焦耳定律可知，電功可全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故B錯誤。3(多選)關(guān)于熱力學(xué)第二定律的微觀意義，下列說法正確的是()A大量分子無規(guī)則的熱運動能夠自動轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蜻\動B熱傳遞的自然過程是大量分子從有序運動狀態(tài)向無序運動狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程C熱傳遞的自然過程是大量分子從無序程度小的運動狀態(tài)向無序程度大的運動狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程D一切自然過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行答案CD解析分子熱運動是大量分子的無規(guī)則運動，系統(tǒng)的一個宏觀過程包含著大量的微觀狀態(tài)，這是一個無序的運動，根據(jù)熵增加原理，熱運動的結(jié)果只能使分子熱運動更加無序，而不是變成了有序，熱傳遞的自然過程從微觀上講就是大量分子從無序程度小的運動狀態(tài)向無序程度大的運動狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程，故選C、D。4隨著世界經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源短缺問題日顯突出，已對各國人民的日常生活造成了各種影響，能源成為困擾世界經(jīng)濟發(fā)展的重大難題之一，下列有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的說法中正確的是()A不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化B只要對內(nèi)燃機不斷改進，就可以把內(nèi)燃機得到的全部內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能C滿足能量守恒定律的物理過程都能自發(fā)地進行D外界對物體做功，物體的內(nèi)能必然增加答案A解析由熱力學(xué)第二定律的開爾文表述可知A正確；熱機效率總低于100%，故B錯誤；滿足能量守恒定律的過程未必能自發(fā)進行，故C錯誤；由熱力學(xué)第一定律UWQ可知，W0，U不一定大于0，即內(nèi)能不一定增加，故D錯誤。5(多選)對“覆水難收”的敘述正確的是()A盛在盆中的水是一種宏觀態(tài)，因盆的因素，對應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目較少，較為有序B盛在盆中的水是一種宏觀態(tài)，因盆的因素，對應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目較多，較為無序C潑出的水是一種宏觀態(tài)，因不受器具的限制，對應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目較多，較為無序D潑出的水是一種宏觀態(tài)，因不受器具的限制，對應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目較少，較為有序答案AC解析一切自然過程總是從有序轉(zhuǎn)化成無序，因此盆中的水是有序的，潑出去的水是無序的，故選項A、C正確。6(多選)下列關(guān)于“永動機”的說法中正確的是()A不消耗任何燃料，卻能源源不斷地對外做功的機器是絕對不能制造成功的，因為它違背了能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律B只要不違背能量的轉(zhuǎn)化和能量守恒定律的機器總是能夠制造成功的C只從單一熱源取熱，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響的機器是可以制造出來的D熱效率是百分之百的熱機是絕對不可能制造出來的答案AD解析根據(jù)熱力學(xué)第一定律，不消耗任何燃料，卻能源源不斷地對外做功的機器是絕對不能制造成功的，因為它違背了能量的轉(zhuǎn)化和能量守恒定律，故A正確；根據(jù)熱力學(xué)第二定律，不違背能量的轉(zhuǎn)化和能量守恒定律，但是只從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響的機器是不可能制造出來的，故B、C錯誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱效率是百分之百的熱機是絕對不可能制造出來的，故D正確。7關(guān)于熱力學(xué)定律和分子動理論，下列說法中正確的是()A我們可以利用高科技手段，將流散到周圍環(huán)境中的內(nèi)能重新收集起來加以利用而不引起其他變化B利用淺層海水和深層海水之間的溫度差制造一種熱機，將海水的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，這在原理上是可行的C在分子力作用范圍內(nèi)，分子力總是隨分子間距離的增大而減小D溫度升高時，物體中每個分子的運動速率都將增大答案B解析由熱力學(xué)第二定律可知，A錯誤，B正確；由分子間作用力與分子間距的關(guān)系可知，C錯誤；溫度升高時，物體中分子平均動能增大，但并不是每個分子的動能都增大，即并不是每個分子的運動速率都增大，D錯誤。8(多選)下列關(guān)于晶體熔化的說法中正確的是()A在晶體熔化的過程中，溫度不變，分子熱運動的平均速率不變，則無序程度不變B晶體熔化時，分子的平衡位置由在空間的較為規(guī)則排列，變?yōu)榉肿拥钠胶馕恢玫妮^為無序排列，則無序度增大C在晶體熔化的過程中，熵將保持不變D在晶體熔化的過程中，熵將增加答案BD解析在晶體熔化的過程中，分子的平衡位置由較有規(guī)則變?yōu)闊o規(guī)則，無序度增大，熵將增加，故B、D正確。二、非選擇題9熱量會自發(fā)地從_傳給_，但不會自發(fā)地從_傳給_，這說明：熱傳導(dǎo)的過程是有_的，這個過程可以向一個方向自發(fā)地進行，但是向相反的方向不能_地進行，要實現(xiàn)相反方向的過程，必須有_，因而產(chǎn)生_或引起_。答案高溫物體低溫物體低溫物體高溫物體方向性自發(fā)外力幫助影響能量的消耗解析由熱力學(xué)第二定律內(nèi)容可知，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化。10在相對封閉的空間環(huán)境中(如冰箱內(nèi)的空間、公共衛(wèi)生間等)，常會充滿異味，能否發(fā)明一種簡單的除味裝置，消除這些環(huán)境中的異味，且不引起其他的變化。請說明判斷理由。答案異味的產(chǎn)生是由帶有異味的氣體分子在空氣中擴散造成的。根據(jù)熱力學(xué)第二定律，這種由大量分子參與的宏觀過程是具有方向性的。要逆著這個方向進行，就必然引起其他的變化，即在不引起其他變化的前提下，是不可能讓這些帶有異味的氣體分子重新聚集在一起從而消除異味的。11用兩種不同的金屬絲組成一個回路，接觸點1插在熱水中，接觸點2插在冷水中，如圖所示，電流計指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這就是溫差發(fā)電現(xiàn)象，這一實驗是否違反熱力學(xué)第二定律？熱水和冷水的