2019高中物理第十章課時(shí)4熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律微觀解釋(對點(diǎn)練鞏固練)(含解析)

課時(shí)4熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律的微觀解說[對點(diǎn)訓(xùn)練]知識點(diǎn)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(dòng)充滿整個(gè)容器(如圖乙)，這個(gè)過程稱為氣體的自由膨脹。以下說法正確的選項(xiàng)是()A．自由膨脹過程中，氣體分子只做定向運(yùn)動(dòng)B．自由膨脹前后，氣體的壓強(qiáng)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(shí)間內(nèi)，能所有自動(dòng)回到A部分答案C分析自由膨脹時(shí)，氣體其實(shí)不對外做功，絕熱容器又沒有熱量互換，所之內(nèi)能不變，則氣體的溫度保持不變。應(yīng)選C。2．以下說法中，正確的選項(xiàng)是()A．全部形式的能量間的互相轉(zhuǎn)變都擁有方向性B．熱量不行能由低溫物體傳給高溫物體C．氣體的擴(kuò)散過程擁有方向性D．全部形式的能量間的互相轉(zhuǎn)變都不擁有可逆性答案C分析熱力學(xué)第二定律反應(yīng)的所有與熱現(xiàn)象相關(guān)的宏觀過程都擁有方向性，A、D錯(cuò)誤；熱量不是不可以從低溫物體傳給高溫物體，重點(diǎn)能否還產(chǎn)生其余影響，B錯(cuò)誤；氣體擴(kuò)散過程擁有方向性，C正確。3．(多項(xiàng)選擇)以下說法正確的選項(xiàng)是()A．電冰箱內(nèi)的食品溫度比室內(nèi)溫度低，說明在必定條件下熱傳導(dǎo)也能夠由低溫物體向高溫物體進(jìn)行B．內(nèi)能能夠轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能C．能量的耗散否認(rèn)了能量的轉(zhuǎn)變與守恒定律D．能量的耗散說明自然界的宏觀過程有方向性答案

BD分析熱量從低溫物體向高溫物體傳達(dá)，一定得經(jīng)過做功等物理過程，電冰箱制冷的過程電流做功，故A錯(cuò)誤；在必定條件下，內(nèi)能能夠轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，B正確；能量的耗散正說了然能量的轉(zhuǎn)變與守恒，耗散的能量轉(zhuǎn)變?yōu)槲矬w的內(nèi)能，這個(gè)過程有方向性，故C錯(cuò)誤，D正確。4．以下說法正確的選項(xiàng)是()A．熱量只好從內(nèi)能高的物體傳達(dá)給內(nèi)能低的物體，而不可以從內(nèi)能低的物體傳達(dá)給內(nèi)能高的物體B．熱機(jī)的效率之所以小于100%，是因?yàn)樵O(shè)計(jì)、制造得不夠好C．因?yàn)槟芰渴睾?，所以不?huì)存在能源危機(jī)D．以上說法均不正確答案D分析能發(fā)生熱傳達(dá)的條件是存在溫度差，而不是內(nèi)能差，與物體內(nèi)能的大小沒關(guān)，內(nèi)能與溫度是兩個(gè)完好不一樣的看法，內(nèi)能大的物體溫度不必定高，故A錯(cuò)誤；依據(jù)熱機(jī)的原理，任何熱機(jī)都不行能把它獲取的內(nèi)能完好轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，它工作時(shí)，總要向低溫?zé)嵩?冷凝器等)放熱，故熱機(jī)的效率總小于100%，與設(shè)計(jì)制造的利害沒關(guān)，故B錯(cuò)誤；能源是供給能量的資源，如煤、石油等，在人們利用能源的過程中，從能源物質(zhì)中獲取的能量一部分轉(zhuǎn)變?yōu)槿藗冃枰臋C(jī)械能，一部分以熱量形式向外界放出，這些損失去的能量沒法回收再利用，又因?yàn)楹暧^現(xiàn)象的不行逆性，即便宇宙間的總能量守恒，最后也會(huì)造成可利用的資源愈來愈少，人類面對能源危機(jī)，故C錯(cuò)誤，D正確。5．第二類永動(dòng)機(jī)________(“可能”或“不行能”)制成，這類永動(dòng)機(jī)________(“違犯”或“不違犯”)能量守恒定律，但機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)變過程擁有________，機(jī)械能________(“能夠”或“不可以夠”)所有轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能，內(nèi)能________(“能夠”或“不可以夠”)所有轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，而不惹起其余影響。答案不行能不違犯方向性能夠不可以夠分析第二類永動(dòng)機(jī)違犯熱力學(xué)第二定律，不違犯能量守恒定律。6．熱力學(xué)第二定律常有的表述有以下兩種：第一種表述：熱量不可以自覺地從低溫物體傳到高溫物體；第二種表述：不行能從單調(diào)熱源汲取熱量并把它所有用來做功，而不惹起其余變化。圖甲是依據(jù)熱力學(xué)第二定律的第一種表述畫出的表示圖：外界對制冷機(jī)做功，使熱量從低溫物體傳達(dá)到高溫物體。請你依據(jù)第二種表述達(dá)成表示圖乙。依據(jù)你的理解，熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)是__________________________。答案以下圖全部與熱現(xiàn)象相關(guān)的宏觀過程都擁有方向性分析從高溫物體向低溫物體傳達(dá)熱量是經(jīng)過熱機(jī)的做功來達(dá)成的，熱機(jī)應(yīng)付外界做功。7．“熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不可以從低溫物體傳到高溫物體”這一說法能否正確？為何？答案這一說法是不正確的，熱力學(xué)第二定律是說熱量不可以自覺地從低溫物體傳向高溫物體。此說法中略去了“自覺地”，經(jīng)過外力做功能夠把熱量從低溫物體傳達(dá)到高溫物體，比如電冰箱制冷。知識點(diǎn)二·熱力學(xué)第二定律的微觀解說8．(多項(xiàng)選擇)以下對于熵的看法中，正確的選項(xiàng)是()A．熵越大，代表系統(tǒng)分子運(yùn)動(dòng)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(gè)自覺的過程老是向熵減少的方向進(jìn)行D．熱力學(xué)第二定律的微觀實(shí)質(zhì)是熵是增添的，所以熱力學(xué)第二定律又叫熵增添原理答案

AD分析

熵是分子運(yùn)動(dòng)無序程度的量度，

分子運(yùn)動(dòng)無序程度越大，

熵越大，故

A正確；熵是物體內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)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(cuò)誤；在孤立系統(tǒng)中，一個(gè)自覺的過程老是向熵增添的方向進(jìn)行，總熵不會(huì)減小，故

C錯(cuò)誤；熱力學(xué)第二定律的微觀實(shí)質(zhì)是：

孤立系統(tǒng)中的熵老是不會(huì)減少的，故D正確。應(yīng)選A、D。9．(多項(xiàng)選擇)對于有序和無序，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．有序和無序不是絕對的B．一個(gè)“宏觀態(tài)”可能對應(yīng)著很多的“微觀態(tài)”C．一個(gè)“宏觀態(tài)”對應(yīng)著獨(dú)一的“微觀態(tài)”D．無序意味著各處同樣、均勻、沒有差異答案ABD分析無序意味著各處都同樣，均勻、沒有差異，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(gè)“宏觀態(tài)”可能對應(yīng)著很多的“微觀態(tài)”。故A、B、D正確。10．下邊對于熵的相關(guān)說法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()A．熵是系統(tǒng)內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)無序性的量度B．在自然過程中熵老是增添的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分析假如過程是可逆的，則熵不變；假如不行逆，則熵是增添的，并且全部自然過程都是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)行，C錯(cuò)誤。11．(多項(xiàng)選擇)依據(jù)對熵的理解，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．一個(gè)玻璃杯破裂后，玻璃渣雜亂地散落一地，此時(shí)無序性增添，我們也說熵增添B．一滴紅墨水滴到一杯清水中，紅墨水分子快速擴(kuò)散，直至均勻，此時(shí)無序性增添，我們也說熵增添了C．下課鈴響了，同學(xué)們紛繁走出教室到達(dá)操場，進(jìn)行課外活動(dòng)，此時(shí)無序性增添，我們也說熵增添了D．植物生長是經(jīng)過光合作用將二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?，明顯是更為有序了，但熵仍是增添了答案ABC分析玻璃杯開始是完好的，顯得很有序，但當(dāng)玻璃杯破裂后，玻璃渣雜亂地散落一地，此時(shí)無序性增添了，依據(jù)熱力學(xué)第二定律的微觀解說可知玻璃杯的無序性增添了，也稱玻璃杯這個(gè)系統(tǒng)的熵增添了，故A正確，同理可知B、C正確；植物生長是經(jīng)過光合作用將二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?，明顯是更為有序了，熵是減小了，故D錯(cuò)誤。12．以下圖，質(zhì)量、溫度同樣的水，分別處于固態(tài)、液態(tài)隨和態(tài)三種狀態(tài)下，它們的熵的大小有什么關(guān)系？為何？答案氣態(tài)熵最大，液態(tài)次之，固態(tài)熵最小原由看法析分析依據(jù)大批分子運(yùn)動(dòng)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：由大量分子構(gòu)成的系統(tǒng)自覺變化時(shí)，老是向著無序程度增大的方向發(fā)展，起碼無序程度不會(huì)減少。這也就是說，任何一個(gè)系統(tǒng)自覺變化時(shí)，系統(tǒng)的熵要么增添，要么不變，但不會(huì)減少。質(zhì)量同樣、溫度同樣的水，能夠由固態(tài)自覺地向液態(tài)、氣態(tài)轉(zhuǎn)變，所以，氣態(tài)時(shí)的熵最大，其次是液態(tài)，固態(tài)時(shí)的熵最小。[提高訓(xùn)練]一、選擇題1．對于兩類永動(dòng)機(jī)和熱力學(xué)兩大定律，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．第二類永動(dòng)機(jī)不行能制成是因?yàn)檫`犯了熱力學(xué)第必定律B．第一類永動(dòng)機(jī)不行能制成是因?yàn)檫`犯了熱力學(xué)第二定律C．由熱力學(xué)第必定律可知做功不必定改變內(nèi)能，熱傳達(dá)也不必定改變內(nèi)能，但同時(shí)做功和熱傳達(dá)必定會(huì)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，從單調(diào)熱庫汲取熱量，完好變?yōu)楣σ彩强赡艿拇鸢?/p>

D分析

第一類永動(dòng)機(jī)違犯能量守恒定律，第二類永動(dòng)機(jī)違犯熱力學(xué)第二定律，

A、B錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第必定律可知

W≠0，Q≠0，但

U＝W＋Q能夠等于

0，C錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第二定律可知

D中現(xiàn)象是可能的，但不惹起其余變化是不行能的，

D正確。2．(多項(xiàng)選擇)依據(jù)熱力學(xué)第二定律，以下判斷正確的選項(xiàng)是

(

)A．熱機(jī)中燃?xì)獾膬?nèi)能不行能所有變?yōu)闄C(jī)械能B．電流的能不行能所有變?yōu)閮?nèi)能C．在火力發(fā)電機(jī)中，燃?xì)獾膬?nèi)能不行能所有變?yōu)殡娔蹹．在熱傳導(dǎo)中，熱量不行能自覺地從低溫物體傳達(dá)給高溫物體答案

ACD分析凡是與熱現(xiàn)象相關(guān)的宏觀現(xiàn)象都擁有方向性，不論采納任何設(shè)施和手段進(jìn)行能量轉(zhuǎn)變，總按照“機(jī)械能可所有轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能，而內(nèi)能不可以所有轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能”的規(guī)律，故A正確；火力發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)，能量轉(zhuǎn)變的過程為內(nèi)能→機(jī)械能→電能，因?yàn)閮?nèi)能→機(jī)械能的轉(zhuǎn)化過程中會(huì)對外放熱，燃?xì)獾膬?nèi)能不可以所有變?yōu)殡娔?，C正確；熱量從低溫物體傳給高溫物體不可以自覺地進(jìn)行，一定有外界做功，結(jié)果會(huì)帶來其余影響，故D正確；由電流熱效應(yīng)的焦耳定律可知，電功可所有轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能，故B錯(cuò)誤。3．(多項(xiàng)選擇)對于熱力學(xué)第二定律的微觀意義，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．大批分子無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)能夠自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蜻\(yùn)動(dòng)B．熱傳達(dá)的自然過程是大批分子從有序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向無序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過程C．熱傳達(dá)的自然過程是大批分子從無序程度小的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向無序程度大的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程D．全部自然過程老是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)行答案CD分析分子熱運(yùn)動(dòng)是大批分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)的一個(gè)宏觀過程包括著大批的微觀狀態(tài)，這是一個(gè)無序的運(yùn)動(dòng)，依據(jù)熵增添原理，熱運(yùn)動(dòng)的結(jié)果只好使分子熱運(yùn)動(dòng)更為無序，而不是變?yōu)榱擞行?，熱傳達(dá)的自然過程從微觀上講就是大批分子從無序程度小的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向無序程度大的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過程，應(yīng)選C、D。4．跟著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源欠缺問題日顯突出，已對各國人民的平時(shí)生活造成了各樣影響，能源成為困擾世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要難題之一，以下相關(guān)能量轉(zhuǎn)變的說法中正確的是()A．不行能從單調(diào)熱源汲取熱量并把它所有用來做功，而不惹起其余變化B．只需對內(nèi)燃機(jī)精益求精，就能夠把內(nèi)燃機(jī)獲取的所有內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能C．知足能量守恒定律的物理過程都能自覺地進(jìn)行D．外界對物體做功，物體的內(nèi)能必定增添答案A分析由熱力學(xué)第二定律的開爾文表述可知A正確；熱機(jī)效率總低于100%，故B錯(cuò)誤；知足能量守恒定律的過程未必能自覺進(jìn)行，故C錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第必定律U＝W＋Q可知，W>0，U不必定大于0，即內(nèi)能不必定增添，故D錯(cuò)誤。5．(多項(xiàng)選擇)對“反水不收”的表達(dá)正確的選項(xiàng)是()A．盛在盆中的水是一種宏觀態(tài)，因盆的要素，對應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)量較少，較為有序B．盛在盆中的水是一種宏觀態(tài)，因盆的要素，對應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)量許多，較為無序C．潑出的水是一種宏觀態(tài)，因不受用具的限制，對應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)量許多，較為無序D．潑出的水是一種宏觀態(tài)，因不受用具的限制，對應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)量較少，較為有序答案AC分析全部自然過程老是從有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序，所以盆中的水是有序的，潑出去的水是無序的，應(yīng)選項(xiàng)A、C正確。6．(多項(xiàng)選擇)以下對于“永動(dòng)機(jī)”的說法中正確的選項(xiàng)是()A．不用耗任何燃料，卻能絡(luò)繹不絕地對外做功的機(jī)器是絕對不可以制造成功的，因?yàn)樗`反了能量的轉(zhuǎn)變和守恒定律B．只需不違反能量的轉(zhuǎn)變和能量守恒定律的機(jī)器老是能夠制造成功的C．只從單調(diào)熱源取熱，使之完好變?yōu)閷?shí)用功而不產(chǎn)生其余影響的機(jī)器是能夠制造出來的D．熱效率是百分之百的熱機(jī)是絕對不行能制造出來的答案AD分析依據(jù)熱力學(xué)第必定律，不用耗任何燃料，卻能絡(luò)繹不絕地對外做功的機(jī)器是絕對不可以制造成功的，因?yàn)樗`反了能量的轉(zhuǎn)變和能量守恒定律，故A正確；依據(jù)熱力學(xué)第二定律，不違反能量的轉(zhuǎn)變和能量守恒定律，可是只從單調(diào)熱源汲取熱量，使之完好變?yōu)閷?shí)用功而不產(chǎn)生其余影響的機(jī)器是不行能制造出來的，故B、C錯(cuò)誤；依據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱效率是百分之百的熱機(jī)是絕對不行能制造出來的，故D正確。7．對于熱力學(xué)定律和分子動(dòng)理論，以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．我們能夠利用高科技手段，將流散到四周環(huán)境中的內(nèi)能從頭采集起來加以利用而不惹起其余變化B．利用淺層海水和深層海水之間的溫度差制造一種熱機(jī)，將海水的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，這在原理上是可行的C．在分子力作用范圍內(nèi)，分子力老是隨分子間距離的增大而減小D．溫度高升時(shí)，物體中每個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速率都將增大答案B分析由熱力學(xué)第二定律可知，A錯(cuò)誤，B正確；由分子間作使勁與分子間距的關(guān)系可知，C錯(cuò)誤；溫度高升時(shí)，物體中分子均勻動(dòng)能增大，但其實(shí)不是每個(gè)分子的動(dòng)能都增大，即其實(shí)不是每個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速率都增大，D錯(cuò)誤。8．(多項(xiàng)選擇)以下對于晶體融化的說法中正確的選項(xiàng)是()A．在晶體融化的過程中，溫度不變，分子熱運(yùn)動(dòng)的均勻速率不變，則無序程度不變B．晶體融化時(shí)，分子的均衡地點(diǎn)由在空間的較為規(guī)則擺列，變?yōu)榉肿拥木獾攸c(diǎn)的較為無序擺列，則無序度增大C．在晶體融化的過程中，熵將保持不變D．在晶體融化的過程中，熵將增添答案BD分析在晶體融化的過程中，分子的均衡地點(diǎn)由較有規(guī)則變?yōu)闊o規(guī)則，無序度增大，熵將增添，故B、D正確。二、非選擇題9．熱量會(huì)自覺地從________傳給________，但不會(huì)自覺地從________傳給________，這說明：熱傳導(dǎo)的過程是有

________的，這個(gè)過程能夠向一個(gè)方向自覺地進(jìn)行，

可是向相反的方向不可以

________地進(jìn)行，要實(shí)現(xiàn)相反方向的過程，一定有

_________，因此產(chǎn)生__________或惹起________。答案高溫物體低溫物體低溫物體高溫物體方向性自覺'外力幫助影響能量的耗費(fèi)分析由熱力學(xué)第二定律內(nèi)容可知，熱量不