2016_2017學(xué)年高中物理第十章熱力學(xué)定律第4節(jié)熱力學(xué)第二定律第5節(jié)熱力學(xué)第二定律的微觀解釋課時(shí)訓(xùn)練.doc

熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律的微觀解釋題組一熱力學(xué)第二定律1.熱力學(xué)第二定律使人們認(rèn)識(shí)到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程() A.都具有方向性B.只有部分具有方向性C.沒有方向性D.無(wú)法確定解析:自然界中涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性,例如,熱傳導(dǎo)、氣體自由膨脹等。答案:A2.關(guān)于第二類永動(dòng)機(jī),下列說(shuō)法正確的是()A.它既不違反熱力學(xué)第一定律,也不違反熱力學(xué)第二定律B.它既違反了熱力學(xué)第一定律,也違反了熱力學(xué)第二定律C.它不違反熱力學(xué)第一定律,卻違反了熱力學(xué)第二定律D.它只違反熱力學(xué)第一定律,不違反熱力學(xué)第二定律解析:第二類永動(dòng)機(jī)仍然遵循能量守恒定律,所以不違反熱力學(xué)第一定律,但能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有一定的方向性,它違反了熱力學(xué)第二定律。故C正確。答案:C3.圖示為電冰箱的工作原理示意圖。壓縮機(jī)工作時(shí),強(qiáng)迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán)。在蒸發(fā)器中,制冷劑被汽化,汽化時(shí)吸收箱體內(nèi)的熱量,汽化的制冷劑經(jīng)過(guò)冷凝器,制冷劑被液化,放出熱量到箱體外。下列說(shuō)法正確的是()A.熱量可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳遞到冰箱外B.電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)第二定律C.電冰箱的工作原理不違反能量守恒定律D.電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界,是因?yàn)槠湎牧穗娔芙馕?由熱力學(xué)第二定律知,熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,除非施加外部的影響和幫助。電冰箱從內(nèi)部吸收熱量,需要壓縮機(jī)的幫助并消耗電能,故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;而在這一過(guò)程中,是消耗了電能,而使壓縮機(jī)做功,故不違反能量守恒定律,故選項(xiàng)C、D正確。答案:CD4.汽車內(nèi)燃機(jī)汽缸內(nèi)汽油燃燒時(shí),氣體體積膨脹推動(dòng)活塞對(duì)外做功。已知在某次對(duì)外做功的沖程中,汽油燃燒釋放的化學(xué)能為1103 J,因尾氣排放、汽缸發(fā)熱等對(duì)外散失的熱量為8102 J。該內(nèi)燃機(jī)的效率為。隨著科技的進(jìn)步,可設(shè)法減少熱量的損失,則內(nèi)燃機(jī)的效率能不斷提高,其效率(選填“有可能”或“仍不可能”)達(dá)到100%。解析:內(nèi)燃機(jī)的效率:=W有W總100%=1103 J-8102 J1103 J100%=20%;內(nèi)燃機(jī)的效率永遠(yuǎn)也達(dá)不到100%。答案:20%仍不可能5.用兩種不同的金屬絲組成一個(gè)回路,接觸點(diǎn)1插在熱水中,接觸點(diǎn)2插在冷水中,如圖所示,電流計(jì)指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn),這就是溫差發(fā)電現(xiàn)象。關(guān)于這一現(xiàn)象,正確的說(shuō)法是()A.這一實(shí)驗(yàn)過(guò)程不違反熱力學(xué)第二定律B.在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,熱水一定降溫、冷水一定升溫C.在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,熱水內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化成電能,電能則部分轉(zhuǎn)化成冷水的內(nèi)能D.在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,熱水的內(nèi)能只有部分轉(zhuǎn)化成電能,電能則全部轉(zhuǎn)化成冷水的內(nèi)能解析:溫差發(fā)電現(xiàn)象中產(chǎn)生了電能是因?yàn)闊崴械膬?nèi)能減少,一部分轉(zhuǎn)化為電能,一部分傳遞給冷水,轉(zhuǎn)化效率低于100%,不違反熱力學(xué)第二定律。熱水溫度降低,冷水溫度升高,故選項(xiàng)A、B正確,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。答案:AB6.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:不可能從單一熱庫(kù)吸收熱量并把它全部用來(lái)做功,而不引起其他變化。圖(a)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(duì)制冷機(jī)做功,使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體。請(qǐng)你根據(jù)第二種表述完成示意圖(b)。根據(jù)你的理解,熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)是。解析:從低溫物體向高溫物體傳遞熱量是通過(guò)制冷機(jī)的物質(zhì)來(lái)完成的,所以外界對(duì)物體做功;反過(guò)來(lái)從高溫物體向低溫物體傳遞熱量,熱機(jī)應(yīng)對(duì)外界做功。答案:如圖所示一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都具有方向性題組二熱力學(xué)第二定律的微觀解釋7.任何自然過(guò)程中,一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)()A.增加B.不變C.減小D.無(wú)法判斷解析:根據(jù)熵的增加原理知,在一個(gè)孤立系統(tǒng)中,熵都不會(huì)減小,故C正確。答案:C8.對(duì)“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),因盆子的因素,對(duì)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),因盆子的因素,對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目較多,較為無(wú)序C.潑出的水是一種宏觀態(tài),因不受器具的限制,對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目較多,較為無(wú)序D.潑出的水是一種宏觀態(tài),因不受器具的限制,對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目較少,較為有序解析:一切自然的過(guò)程總是從有序轉(zhuǎn)化為無(wú)序,因此盆中的水是有序的,潑出的水是無(wú)序的。答案:AC9.下列哪些現(xiàn)象能夠發(fā)生,并且不違背熱力學(xué)第二定律()A.一杯熱茶在打開杯蓋后,茶會(huì)自動(dòng)變得更熱B.蒸汽機(jī)把蒸汽的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能C.桶中渾濁的泥水在靜置一段時(shí)間后,泥沙下沉,上面的水變清澈,泥、水自動(dòng)分離D.電冰箱通電后把箱內(nèi)低溫物體的熱量傳到箱外高溫物體解析:A、B都違背了熱力學(xué)第二定律,都不能發(fā)生。C中系統(tǒng)的勢(shì)能減少了,D中消耗了電能,所以不違背熱力學(xué)第二定律,均能發(fā)生。答案:CD10.下列關(guān)于熱力學(xué)第二定律微觀意義的說(shuō)法正確的是()A.從微觀的角度看,熱力學(xué)第二定律是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律B.一切自然過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性減小的方向進(jìn)行C.有的自然過(guò)程沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性增大的方向進(jìn)行,有的自然過(guò)程沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性減小的方向進(jìn)行D.在任何自然過(guò)程中,一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)減小解析:從熱力學(xué)第二定律的微觀本質(zhì)看,一切不可逆過(guò)程總是沿著大量分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序程度增大的方向進(jìn)行,選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤。熱力學(xué)第二定律是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律,選項(xiàng)A正確。任何自然過(guò)程總是朝著無(wú)序程度增大的方向進(jìn)行,也就是熵增加的方向進(jìn)行,故選項(xiàng)D正確。答案:AD(建議用時(shí):30分鐘)1.對(duì)于孤立體系中發(fā)生的實(shí)際過(guò)程,下列說(shuō)法中正確的是()A.系統(tǒng)的總熵只能增大,不可能減小B.系統(tǒng)的總熵可能增大,可能不變,還可能減小C.系統(tǒng)逐漸從比較有序的狀態(tài)向更無(wú)序的狀態(tài)發(fā)展D.系統(tǒng)逐漸從比較無(wú)序的狀態(tài)向更加有序的狀態(tài)發(fā)展解析:在孤立體系中發(fā)生的實(shí)際過(guò)程,其系統(tǒng)的總熵是增加的,它不可能減小,故選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。根據(jù)熵增加原理,該系統(tǒng)只能是從比較有序的狀態(tài)向更無(wú)序的狀態(tài)發(fā)展,故選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案:AC2.下列說(shuō)法中正確的是()A.氣體向真空中擴(kuò)散時(shí),氣體分子變成均勻分布的可能性最大B.我們所說(shuō)的有序狀態(tài),指的是對(duì)應(yīng)著較多微觀態(tài)的那樣的宏觀態(tài)C.一切自然過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性增大的方向進(jìn)行D.熵越大,表示宏觀態(tài)所對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目越少解析:氣體向真空中擴(kuò)散時(shí),氣體分子變成均勻分布的可能性最大,選項(xiàng)A正確。我們所說(shuō)的有序狀態(tài),指的是對(duì)應(yīng)著較少微觀態(tài)的那樣的宏觀態(tài),選項(xiàng)B錯(cuò)誤。一切自然過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性增大的方向進(jìn)行,根據(jù)熵增加原理則表示宏觀態(tài)所對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目越多,即選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。答案:AC3.下列說(shuō)法正確的是()A.熱量能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體B.熱量不能從低溫物體傳到高溫物體C.熱傳導(dǎo)是有方向性的D.氣體向真空中膨脹的過(guò)程是有方向性的解析:如果是自發(fā)的過(guò)程,熱量只能從高溫物體傳到低溫物體,但這并不是說(shuō)熱量不能從低溫物體傳到高溫物體,只是不能自發(fā)地進(jìn)行,在外界條件的幫助下,熱量也能從低溫物體傳到高溫物體,選項(xiàng)A對(duì),B錯(cuò),C對(duì);氣體向真空中膨脹的過(guò)程是不可逆的,具有方向性,選項(xiàng)D對(duì)。答案:ACD4.關(guān)于熱力學(xué)定律,下列說(shuō)法正確的是()A.為了增加物體的內(nèi)能,必須對(duì)物體做功或向它傳遞熱量B.對(duì)某物體做功,必定會(huì)使該物體的內(nèi)能增加C.可以從單一熱源吸收熱量,使之完全變?yōu)楣.不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體解析:改變內(nèi)能的方法有做功和熱傳遞兩種,所以為了增加物體的內(nèi)能,必須對(duì)物體做功或向它傳遞熱量,選項(xiàng)A正確;對(duì)物體做功的同時(shí)向外界放熱,則物體的內(nèi)能可能不變或減小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知,在對(duì)外界有影響的前提下,可以從單一熱源吸收熱量,使之完全變?yōu)楣?選項(xiàng)C正確;在有外界做功的條件下,可以使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案:AC5.下列宏觀過(guò)程能用熱力學(xué)第二定律解釋的是()A.大米和小米混合后小米能自發(fā)地填充到大米空隙中,而經(jīng)過(guò)一段時(shí)間大米、小米不會(huì)自動(dòng)分開B.將一滴紅墨水滴入一杯清水中,會(huì)均勻擴(kuò)散到整杯水中,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,墨水和清水不會(huì)自動(dòng)分開C.冬季的夜晚,放在室外的物體隨氣溫的降低,不會(huì)由內(nèi)能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而動(dòng)起來(lái)D.隨著節(jié)能減排措施的不斷完善,最終也不會(huì)使汽車熱機(jī)的效率達(dá)到100%解析:熱力學(xué)第二定律反映的是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程的方向性的規(guī)律,A不屬于熱現(xiàn)象,A錯(cuò);由熱力學(xué)第二定律可知B、C、D正確。答案:BCD6.在研究性學(xué)習(xí)的過(guò)程中,同學(xué)們提出了以下四個(gè)活動(dòng)方案,哪些從理論上講是可行的()A.改進(jìn)熱機(jī)的生產(chǎn)工藝,總有一天熱機(jī)的效率可達(dá)到100%B.發(fā)明一種制冷設(shè)備,使溫度降至絕對(duì)零度以下C.汽車尾氣中各類有害氣體排入大氣后嚴(yán)重污染了空氣,想辦法使它們自發(fā)地分離,既清潔了空氣,又變廢為寶D.將房屋頂蓋上太陽(yáng)能板,可直接用太陽(yáng)能來(lái)解決照明和熱水問(wèn)題解析:熱機(jī)的效率不可能達(dá)到100%,A錯(cuò);絕對(duì)零度不可能達(dá)到,B錯(cuò);汽車尾氣中有害氣體不會(huì)與空氣自動(dòng)分離,C錯(cuò);太陽(yáng)能可以發(fā)電和進(jìn)行加熱,D正確。答案:D7.炎炎夏日,兩位同學(xué)在充滿涼意的空調(diào)室內(nèi),就空調(diào)機(jī)的工作過(guò)程是否遵循熱力學(xué)第二定律的問(wèn)題發(fā)生了爭(zhēng)論。一位同學(xué)說(shuō):空調(diào)機(jī)工作時(shí),不斷地把熱量從室內(nèi)傳到室外,即從低溫物體傳到高溫物體,可見它并不遵循熱力學(xué)第二定律。另一位同學(xué)說(shuō):熱力學(xué)第二定律是熱力學(xué)系統(tǒng)的普遍規(guī)律,空調(diào)機(jī)的工作過(guò)程不可能違反它。兩人各執(zhí)一詞,都無(wú)法使對(duì)方信服。請(qǐng)你對(duì)他們的論點(diǎn)作出評(píng)論。答案:壓縮機(jī)是空調(diào)機(jī)的“心臟”,它消耗電能對(duì)來(lái)自蒸發(fā)器的制冷劑蒸汽做功,使它變成高溫高壓的蒸汽。然后這些高溫高壓的蒸汽來(lái)到冷凝器,向低溫的環(huán)境放熱,同時(shí)自身被冷卻而凝成低溫高壓的液體。這些低溫高壓的液體制冷劑由過(guò)濾器濾掉水分和雜質(zhì),進(jìn)入毛細(xì)管,經(jīng)節(jié)流閥膨脹,變?yōu)榈蜏氐蛪旱囊后w,隨后進(jìn)入空調(diào)機(jī)的蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器內(nèi),這些低溫低壓的液態(tài)制冷劑在低壓條件下迅速汽化,從外界(空調(diào)機(jī)內(nèi))吸收熱量,使空調(diào)機(jī)的溫度降低。這樣就完成了一個(gè)制冷循環(huán)。由此可見乙同學(xué)的論點(diǎn)正確。8.一輛汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率為66.15 kW,每小時(shí)耗(柴)油14 kg,請(qǐng)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。(柴油的熱值為4.3107 J/kg)解析: