3-4熱力學(xué)第二定律(人教2019選擇性必修第三冊(cè)-)(解析版)

第三章熱力學(xué)定律第4節(jié)熱力學(xué)第二定律【核心素養(yǎng)目標(biāo)】物理觀念通過自然界中客觀過程的方向性，了解熱力學(xué)第二定律科學(xué)思維了解熱力學(xué)第二定律的兩種不同表述，以及兩種表述的物理實(shí)質(zhì).科學(xué)探究能運(yùn)用熱力學(xué)第二定律解釋自然界中的能量轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移以及宏觀自然過程的方向性問題.認(rèn)識(shí)能量耗散，知道能源是有限的．科學(xué)態(tài)度與責(zé)任通過熱力學(xué)第二定律知識(shí)應(yīng)用的實(shí)例，感受物理中科學(xué)技術(shù)與社會(huì)的緊密聯(lián)系，體會(huì)科學(xué)知識(shí)的應(yīng)用價(jià)值，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和科學(xué)意識(shí)。知識(shí)點(diǎn)一對(duì)熱力學(xué)第二定律的理解【情境導(dǎo)入】1．傳熱的方向性能否簡(jiǎn)單理解為“熱量不會(huì)從低溫物體傳給高溫物體”？答案不能．兩個(gè)溫度不同的物體相互接觸時(shí)，熱量會(huì)自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，使高溫物體的溫度降低，低溫物體的溫度升高，這個(gè)過程是自發(fā)進(jìn)行的，不需要任何外界的影響或者幫助，有時(shí)我們也能實(shí)現(xiàn)熱量從低溫物體傳給高溫物體，如電冰箱，但這不是自發(fā)地進(jìn)行的，需要消耗電能．2．如圖所示是制冷機(jī)和熱機(jī)的工作過程示意圖，通過此圖思考以下問題：(1)制冷機(jī)工作時(shí)熱量是自發(fā)地從低溫?zé)釒?kù)傳到高溫?zé)釒?kù)嗎？(2)熱機(jī)工作時(shí)能否將從高溫?zé)釒?kù)吸收的熱量全部用來(lái)做功？答案(1)不是(2)不能【知識(shí)梳理】1．定義：在物理學(xué)中，反映宏觀自然過程的方向性的定律．2．熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體．闡述的是傳熱的方向性．3．熱力學(xué)第二定律的開爾文表述：(1)熱機(jī)①熱機(jī)工作的兩個(gè)階段：第一個(gè)階段是燃燒燃料，把燃料中的化學(xué)能變成工作物質(zhì)的內(nèi)能；第二個(gè)階段是工作物質(zhì)對(duì)外做功，把自己的內(nèi)能變成機(jī)械能．②熱機(jī)用于做功的熱量一定小于它從高溫?zé)釒?kù)吸收的熱量，即W<Q.(2)熱力學(xué)第二定律的開爾文表述：不可能從單一熱庫(kù)吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響．(該表述闡述了機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性)4．熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述和開爾文表述是等價(jià)(選填“等價(jià)”或“不等價(jià)”)的．【重難詮釋】1．自然過程的方向性(1)熱傳導(dǎo)具有方向性兩個(gè)溫度不同的物體相互接觸時(shí)，熱量會(huì)自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，而低溫物體不可能自發(fā)地將熱量傳給高溫物體，要實(shí)現(xiàn)低溫物體向高溫物體傳遞熱量，必須借助外界的幫助，因而產(chǎn)生其他影響或引起其他變化．(2)氣體的擴(kuò)散現(xiàn)象具有方向性兩種不同的氣體可以自發(fā)地進(jìn)入對(duì)方，最后成為均勻的混合氣體，但這種均勻的混合氣體，決不會(huì)自發(fā)地分開，成為兩種不同的氣體．(3)機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性物體在地面上運(yùn)動(dòng)，因摩擦而逐漸停止下來(lái)，但絕不可能出現(xiàn)物體吸收原來(lái)傳遞出去的熱量后，在地面上重新運(yùn)動(dòng)起來(lái)．(4)氣體向真空膨脹具有方向性氣體可自發(fā)地向真空容器內(nèi)膨脹，但絕不可能出現(xiàn)氣體自發(fā)地從容器中流出，使容器內(nèi)變?yōu)檎婵眨?．在熱力學(xué)第二定律的表述中，“自發(fā)地”“不產(chǎn)生其他影響”“單一熱庫(kù)”“不可能”的含義(1)“自發(fā)地”是指熱量從高溫物體自發(fā)地傳給低溫物體的方向性．在傳遞過程中不會(huì)對(duì)其他物體產(chǎn)生影響或借助其他物體提供能量等．(2)“不產(chǎn)生其他影響”的含義是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對(duì)周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學(xué)方面的影響．如吸熱、放熱、做功等．(3)“單一熱庫(kù)”：指溫度均勻并且恒定不變的系統(tǒng)．若一系統(tǒng)各部分溫度不相同或者溫度不穩(wěn)定，則構(gòu)成機(jī)器的工作物質(zhì)可以在不同溫度的兩部分之間工作，從而可以對(duì)外做功．據(jù)報(bào)道，有些國(guó)家已在研究利用海水上下層溫度不同來(lái)發(fā)電．(4)“不可能”：實(shí)際上熱機(jī)或制冷機(jī)系統(tǒng)循環(huán)時(shí)，除了從單一熱庫(kù)吸收熱量對(duì)外做功，以及熱量從低溫?zé)釒?kù)傳到高溫?zé)釒?kù)以外，過程所產(chǎn)生的其他一切影響，不論用任何的辦法都不可能加以消除．特別提醒(1)熱力學(xué)第二定律的兩種表述是等價(jià)的．(2)熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)：熱力學(xué)第二定律的每一種表述，都揭示了大量分子參與宏觀過程的方向性，使人們認(rèn)識(shí)到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性．【典例精析】例1．(多選)根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，下列說(shuō)法中正確的是()A．不可能從單一熱庫(kù)吸收熱量并把它全部用來(lái)做功，而不引起其他變化B．沒有冷凝器，只有單一的熱庫(kù)，能將從單一熱庫(kù)吸收的熱量全部用來(lái)做功，而不引起其他變化的熱機(jī)是可以實(shí)現(xiàn)的C．不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化D．如果沒有摩擦、漏氣等，熱機(jī)效率可以達(dá)到100%【答案】AC【解析】熱力學(xué)第二定律揭示了與熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過程的方向性，機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性，機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能要全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能必須借助外部的幫助，即會(huì)引起其他變化，A選項(xiàng)正確，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；傳熱過程也具有方向性，熱量能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，但是熱量要從低溫物體傳到高溫物體，必然要引起其他變化(外界對(duì)系統(tǒng)做功)，C選項(xiàng)正確；熱機(jī)效率無(wú)法達(dá)到100%，D項(xiàng)錯(cuò)誤．【規(guī)律方法】1．一切物理過程均遵循能量守恒定律，但遵循能量守恒定律的物理過程不一定均能實(shí)現(xiàn)．2．熱力學(xué)第二定律的兩種表述分別對(duì)應(yīng)著一種“不可能”，但都有一個(gè)前提條件“自發(fā)地”或“不產(chǎn)生其他影響”，如果去掉這種前提條件，就都是有可能的．例如電冰箱的作用就是使熱量從低溫物體傳到高溫物體，等溫膨脹就是從單一熱庫(kù)吸收熱量，使之完全用來(lái)做功，但不是自發(fā)地或是產(chǎn)生了其他影響．知識(shí)點(diǎn)二能源是有限的【情境導(dǎo)入】1．流動(dòng)的水帶動(dòng)水磨做功，由于磨盤和糧食之間的摩擦和擠壓，使磨盤和糧食的溫度升高，水流的一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)變成了內(nèi)能，這些內(nèi)能最終流散到周圍的環(huán)境中，我們沒有辦法把這些流散的內(nèi)能重新收集起來(lái)加以利用．可見，內(nèi)能與機(jī)械能相比，哪種能量的品質(zhì)低？答案內(nèi)能．2．如圖所示是兩幅宣傳節(jié)約能源的圖片．請(qǐng)問：既然能量是守恒的，我們?yōu)槭裁催€要節(jié)約能源？答案能量是守恒的，但能量耗散卻導(dǎo)致能量品質(zhì)的降低，在利用它們的時(shí)候，高品質(zhì)的能量釋放出來(lái)并最終轉(zhuǎn)化為低品質(zhì)的能量．【知識(shí)梳理】1．能源：具有高品質(zhì)的容易利用的儲(chǔ)能物質(zhì)．2．能量耗散：使用的能源轉(zhuǎn)化成內(nèi)能分散在環(huán)境中不能自動(dòng)聚集起來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)器做功，這樣的轉(zhuǎn)化過程叫作“能量耗散”．3．能源的使用過程中雖然能的總量保持守恒，但能量的品質(zhì)下降了，能源減少了．【重難詮釋】1．能量耗散自然界中集中度較高(有序度較高)的能量，如機(jī)械能、電能、化學(xué)能，當(dāng)它們變?yōu)榄h(huán)境的內(nèi)能后，就成為更加分散也是無(wú)序度更大的能量，沒有辦法把這些分散的無(wú)序度更大的內(nèi)能重新變成有序度較高的能量加以利用，這樣的現(xiàn)象叫作能量耗散。各種形式的能量向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，是無(wú)序程度較小的狀態(tài)向無(wú)序程度較大的狀態(tài)的轉(zhuǎn)化，是能夠自動(dòng)發(fā)生、全額發(fā)生的，能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性。2．能量品質(zhì)的降低能量耗散雖然不會(huì)使能量減少，卻會(huì)導(dǎo)致能量品質(zhì)的降低，它實(shí)際上將能量從高度有用的形式降級(jí)為不大可用的形式。煤、石油、天然氣等能源儲(chǔ)存著高品質(zhì)的能量，在利用它們的時(shí)候，高品質(zhì)的能量釋放出來(lái)并最終轉(zhuǎn)化為低品質(zhì)的內(nèi)能。內(nèi)能較之機(jī)械能、電能、光能、核能等是一種低品質(zhì)能量?！镜淅觥坷?．關(guān)于能量耗散，下列說(shuō)法不正確的是()A．能量耗散導(dǎo)致能量的品質(zhì)降低B．能量耗散是指分散在環(huán)境中的內(nèi)能很難被人類再回收利用C．能量耗散使能量總量減少，違背了能量守恒定律D．各種形式的能量在一定條件下向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，是能夠全額發(fā)生的【答案】C【解析】能量耗散是能量在轉(zhuǎn)化過程中有一部分以內(nèi)能的形式發(fā)散到周圍環(huán)境中，使得能量品質(zhì)降低，且耗散在環(huán)境中的內(nèi)能很難被人類再利用，但能量耗散遵守能量守恒定律，另外，各種形式的能量在一定條件下向內(nèi)能轉(zhuǎn)化是能夠全額發(fā)生的，故A、B、D正確，C錯(cuò)誤。知識(shí)點(diǎn)三熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的比較【重難詮釋】1．兩個(gè)定律的比較熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第二定律區(qū)別是能量守恒定律在熱力學(xué)中的表現(xiàn)，否定了創(chuàng)造能量和消滅能量的可能性，從而否定了第一類永動(dòng)機(jī)是關(guān)于在有限空間和時(shí)間內(nèi)，一切和熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過程、化學(xué)過程具有不可逆性的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，從而否定了第二類永動(dòng)機(jī)聯(lián)系兩定律分別從不同角度揭示了與熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過程所遵循的規(guī)律，二者既相互獨(dú)立，又相互補(bǔ)充，都是熱力學(xué)的理論基礎(chǔ)2.兩類永動(dòng)機(jī)的比較第一類永動(dòng)機(jī)第二類永動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)要求不消耗任何能量，可以不斷做功(或只給予很少的能量啟動(dòng)后，可以永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去)將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而不引起其他變化(或只有一個(gè)熱庫(kù)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化)不可能制成的原因違背了能量守恒定律違背了熱力學(xué)第二定律【典例精析】例3．(多選)對(duì)于熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的理解，下列說(shuō)法正確的是()A．一定質(zhì)量的氣體膨脹對(duì)外做功100J，同時(shí)從外界吸收120J熱量，則它的內(nèi)能增加20JB．物體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加，物體對(duì)外界做功，其內(nèi)能一定減少C．第二類永動(dòng)機(jī)違背了熱力學(xué)第二定律，沒有違背熱力學(xué)第一定律D．凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性，在傳熱中，熱量只能從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能從低溫物體傳遞給高溫物體【答案】AC【解析】根據(jù)熱力學(xué)第一定律知，ΔU＝W＋Q＝－100J＋120J＝20J，說(shuō)明內(nèi)能增加了20J，故A正確；根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，可知ΔU>0，內(nèi)能增加，ΔU<0，內(nèi)能減少，ΔU的大小由W、Q共同決定，說(shuō)明物體從外界吸收熱量，其內(nèi)能不一定增加，物體對(duì)外界做功，其內(nèi)能不一定減少，故B錯(cuò)誤；第二類永動(dòng)機(jī)沒有違背熱力學(xué)第一定律，不能制成是因?yàn)樗`背了熱力學(xué)第二定律，故C正確；通過做功的方式可以使熱量從低溫物體傳遞給高溫物體，如電冰箱制冷時(shí)熱量從低溫物體傳遞給高溫物體，故D錯(cuò)誤．針對(duì)訓(xùn)練一、單選題1．下列過程中可能發(fā)生的是（

）A．某種物質(zhì)從高溫?zé)嵩次?0kJ的熱量，全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而沒有產(chǎn)生其他任何影響B(tài)．打開一高壓密閉容器，其內(nèi)氣體自發(fā)逸出后又自發(fā)跑進(jìn)去，恢復(fù)原狀C．利用其他手段，使低溫物體溫度更低，高溫物體的溫度更高D．將兩瓶不同液體混合，然后它們又自發(fā)地各自分開【答案】C【解析】A．根據(jù)熱力學(xué)第二定律，內(nèi)能自發(fā)地全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能是不可能的，A錯(cuò)誤；B．氣體膨脹具有方向性，不能自發(fā)溢出又自發(fā)溢進(jìn)去，使其恢復(fù)原狀，B錯(cuò)誤；C．根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱量不可能從低溫物體自發(fā)地傳遞給高溫物體，而不引起其他的變化，但通過一些手段是可以實(shí)現(xiàn)的，C正確；D．?dāng)U散現(xiàn)象有方向性，因此不能自發(fā)地各自分開，D錯(cuò)誤。故選C。2．下列說(shuō)法正確的是（）A．功可以完全轉(zhuǎn)化為熱量，而熱量不可以完全轉(zhuǎn)化為功B．熱機(jī)必須是具有兩個(gè)熱庫(kù)，才能實(shí)現(xiàn)熱功轉(zhuǎn)化C．熱機(jī)的效率不可能大于1，但可能等于1D．熱機(jī)的效率必定小于1【答案】D【解析】A．開爾文表述沒有排除熱量可以完全轉(zhuǎn)化為功，但必然要產(chǎn)生其他變化，比如氣體等溫膨脹，氣體內(nèi)能完全轉(zhuǎn)化為功，但氣體體積增大了，A錯(cuò)誤；B．開爾文表述指出，熱機(jī)不可能只有單一熱庫(kù)，但未必就是兩個(gè)熱庫(kù)，可以具有兩個(gè)以上熱庫(kù)，B錯(cuò)誤；CD．由η=可知，只要Q2≠0就有η≠1如果Q2=0，則低溫?zé)釒?kù)不存在，違背了開爾文表述，C錯(cuò)誤，D正確。故選D。3．關(guān)于能量的轉(zhuǎn)化與守恒，下列說(shuō)法中正確的是（）A．摩擦生熱的過程是不可逆的B．所有能量守恒的過程都是可逆的C．空調(diào)既能制熱又能制冷，說(shuō)明熱傳遞不存在方向性D．由于能的轉(zhuǎn)化過程符合能量守恒定律，所以不會(huì)發(fā)生能源危機(jī)【答案】A【解析】A．摩擦過程會(huì)自發(fā)地產(chǎn)生熱量，但熱量不能自發(fā)地產(chǎn)生摩擦，所以摩擦生熱的過程是不可逆的，A正確；B．一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的，B錯(cuò)誤；C．熱傳遞存在方向性的含義是指熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體，而不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體，但若有其他影響也可以將熱量從低溫物體傳遞到高溫物體，空調(diào)機(jī)制冷時(shí)必須通過壓縮機(jī)做功才能實(shí)現(xiàn)熱量從低溫物體傳遞到高溫物體，因此熱傳遞仍然存在方向性，C錯(cuò)誤；D．能量的轉(zhuǎn)化過程盡管符合能量守恒定律，但能量在利用的過程中產(chǎn)生能量耗散，所以會(huì)發(fā)生能源危機(jī)，D錯(cuò)誤。故選A。4．對(duì)下列過程的判斷中不正確的是（）A．電能可以全部變?yōu)閮?nèi)能B．在火力發(fā)電機(jī)中，燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部變?yōu)殡娔蹸．熱機(jī)中，燃?xì)鈨?nèi)能可能全部變?yōu)闄C(jī)械能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】C【解析】A．電流通過電路時(shí)，電能可以全部變?yōu)閮?nèi)能，A正確；B．根據(jù)熱力學(xué)第二定律，可知，在火力發(fā)電機(jī)中，燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部變?yōu)殡娔?，B正確；C．熱機(jī)中，燃?xì)鈨?nèi)能不可能全部變?yōu)闄C(jī)械能，熱機(jī)的效率不可能達(dá)到100%，C錯(cuò)誤；D．根據(jù)熱力學(xué)第二定律，知熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫度物體，D正確。故選C。5．下列說(shuō)法中正確的是（）A．電熱器消耗的電能可以全部變成內(nèi)能B．在火力發(fā)電中，水蒸氣的內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為電能C．在手機(jī)中，電池的電能可以全部轉(zhuǎn)化為空氣振動(dòng)的機(jī)械能D．可以制造一種傳熱物體，能使熱量自發(fā)地從物體的低溫端傳給高溫端【答案】A【解析】AB．根據(jù)熱力學(xué)第二定律，電熱器消耗的電能可以全部變成內(nèi)能，但內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為電能，B錯(cuò)誤A正確；C．電池的電能轉(zhuǎn)化為空氣振動(dòng)的機(jī)械能的同時(shí)伴隨著放熱過程，不會(huì)全部轉(zhuǎn)化為空氣振動(dòng)的機(jī)械能，C錯(cuò)誤；D．根據(jù)熱力學(xué)第二定律，不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響，D錯(cuò)誤。故選A。6．下列說(shuō)法中正確的是（）A．自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都不具有方向性B．自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性C．只要對(duì)內(nèi)燃機(jī)不斷改進(jìn)，就可以把內(nèi)燃機(jī)得到的全部?jī)?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D．滿足能量守恒定律的物理過程都能自發(fā)進(jìn)行【答案】B【解析】AB．根據(jù)熱力學(xué)第二定律，自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。故A錯(cuò)誤，B正確；C．熱力學(xué)第二定律有不同的表述：不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響；不可能從單一熱源取熱使之完全轉(zhuǎn)換為有用的功而不產(chǎn)生其他影響；不可逆熱力學(xué)過程中熵的增量總是大于零，故C錯(cuò)；D．滿足能量守恒定律不滿足熱力學(xué)第二定律的物理過程也不能自發(fā)進(jìn)行，故D錯(cuò)誤。故選B。7．“綠色、環(huán)保、低碳”是當(dāng)今世界的關(guān)鍵詞，“低碳”要求我們節(jié)約及高效利用能源。關(guān)于能源與能量，下列說(shuō)法正確的是（）A．因?yàn)槟芰渴睾?，所以不要?jié)約能源B．自然界中石油、煤炭等能源可供人類長(zhǎng)久使用C．人類應(yīng)多開發(fā)與利用風(fēng)能、太陽(yáng)能等新型能源D．人類不斷地開發(fā)和利用新的能源，所以能量可以被創(chuàng)造【答案】C【解析】A．能量守恒告訴我們，能量是不會(huì)減少的，煤炭、石油、天然氣等化石能源使用后，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能耗散了。雖然總能量沒有減小，但是可以利用的品質(zhì)降低了，故依然要節(jié)約能源，故A錯(cuò)誤；B．自然界中石油、煤炭等能源是有限的，故會(huì)不斷減少，故B錯(cuò)誤；C．新能源是可以循環(huán)利用的，故人類應(yīng)多開發(fā)與利用風(fēng)能、太陽(yáng)能等新型能源，故C正確；D．人類不斷地開發(fā)和利用新的能源，如風(fēng)能、太陽(yáng)能，本質(zhì)上都來(lái)源于太陽(yáng)，符合能量守恒定律，故D錯(cuò)誤。故選C。8．如圖，某廠家聲稱所生產(chǎn)的空氣能熱水器能將熱量從空氣吸收到儲(chǔ)水箱下列說(shuō)法中正確的是A．熱量可以自發(fā)地從大氣傳遞到儲(chǔ)水箱內(nèi)B．空氣能熱水器的工作原理違反了能量守恒定律C．空氣能熱水器的工作原理違反了熱力學(xué)第二定律D．空氣能熱水器能夠不斷地把空氣中的熱量傳到水箱內(nèi)，但必須消耗電能【答案】D【分析】通過產(chǎn)生原理分析，明確其是否違反能量守恒及熱力學(xué)第二定律，根據(jù)熱力學(xué)第二定律進(jìn)行分析即可；【解析】該熱水器將空氣中的能量轉(zhuǎn)移到熱水中的能量，符合能量守恒定律，但是熱量不可能自發(fā)地從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體，實(shí)質(zhì)上在產(chǎn)生熱水的過程中，必須消耗電能才能實(shí)現(xiàn)，因此也符合熱力學(xué)第二定律．A．熱量可以自發(fā)地從大氣傳遞到儲(chǔ)水箱內(nèi)，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．空氣能熱水器的工作原理違反了能量守恒定律，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．空氣能熱水器的工作原理違反了熱力學(xué)第二定律，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．空氣能熱水器能夠不斷地把空氣中的熱量傳到水箱內(nèi)，但必須消耗電能，與結(jié)論相符，選項(xiàng)D正確；故選D.【點(diǎn)睛】要注意理解熱力學(xué)第二定律的內(nèi)容，熱量從低溫向高溫并不是不能實(shí)現(xiàn)，而是引起了其他方面的變化．二、多選題9．下面關(guān)于熵的說(shuō)法正確的是A．熵是物體內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)無(wú)序程度的量度B．對(duì)孤立系統(tǒng)而言，一個(gè)自發(fā)的過程中熵總是向減少的方向進(jìn)行C．熱力學(xué)第二定律的微觀實(shí)質(zhì)是：熵總是增加的D．熵值越大，表明系統(tǒng)內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)越無(wú)序【答案】ACD【解析】A、熵是物體內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)無(wú)序程度的量度，同種物質(zhì)氣態(tài)的熵大于液體和固體的，A正確；B、在孤立系統(tǒng)中，一個(gè)自發(fā)的過程熵總是向增加的方向進(jìn)行，B錯(cuò)誤；C、熱力學(xué)第二定律的微觀實(shí)質(zhì)是熵是增加的，C正確；D、熵值越大，代表系統(tǒng)分子運(yùn)動(dòng)越無(wú)序，D正確．10．玻璃的出現(xiàn)和使用在人類生活里已有四千多年的歷史，它是一種非晶體。下列關(guān)于玻璃的說(shuō)法正確的有（）A．沒有固定的熔點(diǎn)B．天然具有規(guī)則的幾何形狀C．沿不同方向的導(dǎo)熱性能相同D．分子在空間上周期性排列【答案】AC【解析】根據(jù)非晶體的特點(diǎn)可知非晶體是指組成物質(zhì)的分子（或原子、離子）不呈空間有規(guī)則周期性排列的固體。它沒有一定規(guī)則的外形。它的物理性質(zhì)在各個(gè)方向上是相同的，叫“各向同性”。它沒有固定的熔點(diǎn)。故選AC。11．下列說(shuō)法中正確的是A．第二類永動(dòng)機(jī)無(wú)法制成是因?yàn)樗`背了熱力學(xué)第一定律B．教室內(nèi)看到透過窗子的“陽(yáng)光柱”里粉塵顆粒雜亂無(wú)章的運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)是布朗運(yùn)動(dòng)C．小草上的露珠呈球形的主要原因是液體表面張力的作用D．熱量能從高溫物體向低溫物體傳遞，也能由低溫物體傳給高溫物體【答案】CD【分析】第二類永動(dòng)機(jī)無(wú)法制成是因?yàn)樗`背了熱力學(xué)第二定律；布朗運(yùn)動(dòng)是由于懸浮在液體中的固體小顆粒在液體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)時(shí)撞擊的不平衡引起的；小草上的露珠呈球形的主要原因是液體表面張力的作用；熱量能從高溫物體向低溫物體傳遞，也能由低溫物體傳給高溫物體；【解析】A．第二類永動(dòng)機(jī)無(wú)法制成是因?yàn)樗`背了熱力學(xué)第二定律，故A錯(cuò)誤；B．布朗運(yùn)動(dòng)是由于懸浮在液體中的固體小顆粒在液體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)時(shí)撞擊的不平衡引起的，教室內(nèi)看到透過窗子的“陽(yáng)光柱”里粉塵顆粒雜亂無(wú)章的運(yùn)動(dòng)是由于氣流的作用引起的，故這種運(yùn)動(dòng)不是布朗運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；C．液體表面張力有使表面積收縮的作用，即總是想使表面積減小，而球是體積相同的形狀中表面積最小的，故露珠呈球形，C正確；D．根據(jù)熱力學(xué)第二定律熱量不能自發(fā)的從低溫傳向高溫，但在一定條件下可以從低溫傳向高溫，比如空調(diào)，故D正確．故選CD.【點(diǎn)睛】本題全面考查了選修3-3中的基礎(chǔ)知識(shí)，這些知識(shí)大都需要平時(shí)的記憶和積累，在平時(shí)注意加強(qiáng)記憶和練習(xí)，提高知識(shí)的應(yīng)用能力．12．根據(jù)熱力學(xué)第二定律，下列判斷正確的是A．熱機(jī)中，燃?xì)鈨?nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能B．一個(gè)物體的機(jī)械能不可能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C．在火力發(fā)電機(jī)中，燃?xì)獾膬?nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為電能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】AD【分析】本題考查熱力學(xué)第二定律的內(nèi)容：一種表述：不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響；另一種表述是：不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化，第二定律說(shuō)明熱的傳導(dǎo)具有方向性；【解析】A、無(wú)論采用任何設(shè)備和手段進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化，總是遵循“機(jī)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(jī)械能”，故A正確，C錯(cuò)誤；B、根據(jù)能量轉(zhuǎn)化的方向性可知，一個(gè)物體的機(jī)械能可能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故B錯(cuò)誤；D、在一定條件下，熱能夠從低溫物體傳遞到高溫物體，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體，故D正確．【點(diǎn)睛】只有熟練掌握熱力學(xué)第二定律的內(nèi)容才能順利解決本題，故一定要注意基本概念的積累．13．下列說(shuō)法正確的是A．汽缸內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體做等溫膨脹時(shí)要放熱B．對(duì)絕熱容器內(nèi)的氣體進(jìn)行壓縮，氣體內(nèi)能增大C．任何自然過程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)減少D．空調(diào)制冷時(shí)，熱量自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體【答案】BC【分析】根據(jù)內(nèi)能的概念分析氣體膨脹時(shí)內(nèi)能如何變化；熱力學(xué)第二定律的內(nèi)容：一種表述：不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響．另一種表述是：不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化，第二定律說(shuō)明熱的傳導(dǎo)具有方向性；【解析】A、氣體等溫膨脹時(shí)，內(nèi)能不變，因體積增大，對(duì)外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律△U=W+Q得氣體吸收熱量，故A錯(cuò)誤；B、對(duì)絕熱容器內(nèi)的氣體壓縮時(shí)，外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能增大，故B正確；C、由熱力學(xué)第二定律可知，任何自然過程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)減少，故C正確；