熱力學第二定律學案

1、濟南市商河弘德中學物理組內部資料第三節(jié)熱力學第二定律1熱量不能自動地從_傳遞到_，或者說，不能使熱量由_傳遞到_，而不引起其他變化這就是熱力學第二定律的克勞修斯表述，它闡述的是_的方向性2不可能從_吸收熱量并把它_，而不引起其他變化，這就是熱力學第二定律的開爾文表述開爾文表述闡述了_過程的方向性，即通過做功，機械能可以_轉化為內能，而內能無法_用來做功以轉換成機械能，而不引起其他變化3有一類永動機，不違反_，但違反_，這樣的永動機叫做第二類永動機第二類永動機是不可能制成的4熱力學第二定律的微觀實質是：與熱現(xiàn)象有關的_的宏觀過程，總是朝著分子熱運動狀態(tài)無序性_的方向進行熵是描述物體的_的物理量，

2、物體內部分子熱運動無序程度越高，物體的熵就_因此熱力學第二定律又稱為熵增加原理5下列說法中正確的是()A一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性B一切不違反能量守恒定律的物理過程都是可能實現(xiàn)的C由熱力學第二定律可以判斷物理過程能否自發(fā)進行D一切物理過程都不可能自發(fā)地進行6下列說法中正確的是()A功可以完全轉化為熱量，而熱量不可以完全轉化為功B熱機必須是具有兩個熱源，才能實現(xiàn)熱功轉化C熱機的效率不可能大于1，但可能等于1D熱機的效率必定小于17任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵不會()A增加 B不變C減小 D無法判斷【概念規(guī)律練】知識點一熱傳導的方向性1關于熱傳導的方向性，下列說法正確的是()A熱量

3、能自發(fā)地由高溫物體傳給低溫物體B熱量能自發(fā)地由低溫物體傳給高溫物體C在一定條件下，熱量也可以從低溫物體傳給高溫物體D熱量不可能從低溫物體傳給高溫物體知識點二機械能和內能轉化過程的方向性2下列說法正確的是()A機械能全部變成內能是不可能的B第二類永動機不可能制造成功的原因是因為能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，只能從一個物體轉移到別的物體，或從一種形式轉化成為另一種形式C根據(jù)熱力學第二定律可知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體D從單一熱源吸收的熱量全部變成功是可能的3下列說法正確的是()A第二類永動機和第一類永動機一樣，都違背了能量守恒定律B第二類永動機違背了能量轉化的方向性C自然界中的能量是

4、守恒的，所以不用節(jié)約能源D自然界中的能量盡管是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要節(jié)約能源知識點三熱力學第二定律的理解4根據(jù)熱力學第二定律，下列判斷正確的是()A熱機中燃氣的內能不可能全部變成機械能B電流的能不可能全部變成內能C在火力發(fā)電機中，燃氣的內能全部變成電能是可能的D在熱傳導中，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體5“熱量只能從高溫物體傳遞給低溫物體，但不能從低溫物體傳遞給高溫物體”這一說法是否正確？為什么？知識點四熱力學第二定律的微觀實質6關于熱力學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變?yōu)橛行蜻\動B熱傳遞的自發(fā)過程是大量分子從有序

5、運動狀態(tài)向無序運動狀態(tài)轉化的過程C熱傳遞的自發(fā)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)轉化的過程D一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行7熱力學第二定律的開爾文表述指出：內能與機械能的轉化具有方向性請結合熵的變化加以解釋【方法技巧練】熱力學第二定律的應用技巧8如圖1中汽缸內盛有定量的理想氣體，汽缸壁是導熱的，缸外環(huán)境保持恒溫，活塞與汽缸壁的接觸是光滑的，但不漏氣，現(xiàn)將活塞桿緩慢向右移動，這樣氣體將等溫膨脹并通過桿對外做功若已知理想氣體的內能只與溫度有關，則下列說法正確的是()圖1A氣體是從單一熱源吸熱，全部用來對外做功，此過程違反熱力學第二定律B氣體是從單一熱源

6、吸熱，但并未全部用來對外做功，此過程不違反熱力學第二定律C氣體是從單一熱源吸熱，全用來對外做功，此過程不違反熱力學第二定律D以上三種說法都不對1下列說法中正確的是()A電動機是把電能全部轉化為機械能的裝置B熱機是將內能全部轉化為機械能的裝置C只要對內燃機不斷改進，就可以把內燃機得到的全部內能轉化為機械能D雖然不同形式的能量可以相互轉化，但不可能將已轉化成內能的能量全部收集起來加以完全利用2關于熱力學定律和分子動理論，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，將海水的一部分內能轉化

7、為機械能，這在原理上是可行的C在分子力作用范圍內，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3下列說法正確的是()A熱量不能由低溫物體傳遞到高溫物體B外界對物體做功，物體的內能必定增加C第二類永動機不可能制成，是因為違反了能量守恒定律D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4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2所示，電流計指針會發(fā)生偏轉，這就是溫差發(fā)電現(xiàn)象關于這一現(xiàn)象的正確說法是()A這一實驗不違背熱力學第二定律B在實驗過程中，熱水溫度降低，冷水溫度升高C在實驗過程中，熱水的內能全部轉化成電能

8、，電能則部分轉化成冷水的內能D在實驗過程中，熱水的內能只有部分轉化成電能，電能則全部轉化成冷水的內能5圖3為電冰箱的工作原理示意圖壓縮機工作時，強迫制冷劑在冰箱內外的管道中不斷循環(huán)在蒸發(fā)器中制冷劑汽化吸收箱體內的熱量，經過冷凝器時制冷劑液化，放出熱量到箱體外下列說法正確的是()A熱量可以自動地從冰箱內傳到冰箱外B電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內的熱量傳到外界，是因為其消耗了電能C電冰箱的工作原理不違反熱力學第一定律D電冰箱的工作原理違反熱力學第一定律6我們絕不會看到：一個放在水平地面上的物體，靠降低溫度可以把內能自發(fā)地轉化為動能，使這個物體運動起來其原因是()A違背了能量守恒定律B在任何條件

9、下內能不可能轉化成機械能，只有機械能才能轉化成內能C機械能和內能的轉化過程具有方向性，內能轉化成機械能是有條件的D以上說法均不正確717世紀70年代，英國賽斯特城的主教約翰·維爾金斯設計了一種磁力“永動機”，其結構如圖4所示，在斜面頂端放一塊強磁鐵M，斜面上、下端各有一個小孔P、Q，斜面下有一個連接兩小孔的彎曲軌道維爾金斯認為：如果在斜坡底放一個鐵球，那么在磁鐵的引力作用下，鐵球會沿斜面向上運動，當球運動到P孔時，它會漏下，再沿著彎曲軌道返回到Q，由于這時球具有速度可以對外做功然后又被磁鐵吸引回到上端，到P處又漏下對于這個設計，下列判斷中正確的是()A滿足能量轉化和守恒定律，所以可行

10、B不滿足熱力學第二定律，所以不可行C不滿足機械能守恒定律，所以不可行D不滿足能量守恒定律，所以不可行8關于熱力學第一定律和熱力學第二定律，下列論述正確的是()A熱力學第一定律指出內能可以與其他形式的能相互轉化，而熱力學第二定律則指出內能不可能完全轉化為其他形式的能，故這兩條定律是相互矛盾的B內能可以全部轉化為其他形式的能，只是會產生其他影響，故兩條定律并不矛盾C兩條定律都是有關能量的轉化規(guī)律，它們不但不矛盾，而且沒有本質區(qū)別D其實，能量守恒定律已經包含了熱力學第一定律和熱力學第二定律9下列說法中正確的是()A機械能和內能之間的轉化是可逆的B氣體向真空的自由膨脹是可逆的C如果一個“宏觀態(tài)”對應的

11、“微觀態(tài)”比較多，就說明這個“宏觀態(tài)”是比較有序的D如果一個“宏觀態(tài)”對應的“微觀態(tài)”比較多，就說明這個“宏觀態(tài)”是比較無序的10下面關于熵的說法中錯誤的是()A熵是系統(tǒng)內分子運動無序性的量度B在自然過程中一個孤立系統(tǒng)的熵總是增加或不變的C熱力學第二定律也叫做熵減小原理D熵值越大代表越無序11(雙選)下面關于熱力學第二定律微觀意義的說法正確的是()A從微觀的角度看，熱力學第二定律是一個統(tǒng)計規(guī)律B一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運動無序性減小的方向進行C有的自發(fā)過程沿著分子熱運動無序性增大的方向進行，有的自發(fā)過程沿著分子熱運動無序性減小的方向進行D在任何自發(fā)過程中，一個孤立系統(tǒng)總熵不會減少12.質量相

12、同、溫度相同的水，如圖5所示分別處于固態(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系？為什么？圖513.下列所述過程是可逆的，還是不可逆的？(1)氣缸與活塞組合中裝有氣體，當活塞上沒有外加壓力，活塞與氣缸間沒有摩擦，使氣體自由膨脹時(2)上述裝置，當活塞上沒有外加壓力，活塞與氣缸間摩擦很大，使氣體緩慢地膨脹時(3)上述裝置，沒有摩擦，但調整外加壓力，使氣體能緩慢地膨脹時(4)在一絕熱容器內盛有液體，不停地攪動它，使它溫度升高(5)一傳熱的容器內盛有液體，容器放在一恒溫的大水池內，不停地攪動液體，可保持溫度不變(6)在一絕熱容器內，不同溫度的液體進行混合(7)在一絕熱容器內，不同溫度的氦氣進

13、行混合14某同學家新買了一臺雙門電冰箱，冷藏室容積為107 L，冷凍室容積為118 L，假設室內空氣為理想氣體(1)若室內空氣摩爾體積為22.5×103 m3/mol，阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023 mol1，在家中關閉冰箱門密封后，電冰箱的冷藏室和冷凍室內大約共有多少個空氣分子(2)若室內溫度為27，大氣壓為1×105 Pa，關閉冰箱門通電工作一段時間后，冷藏室內溫度降為6，若冷凍室溫度降為9，此時冷藏室與冷凍室中空氣的壓強差多大(3)冰箱工作時把熱量從溫度較低的冰箱內部傳到溫度較高的冰箱外部，請分析說明這是否違背熱力學第二定律第三節(jié)熱力學第二定律課前預習練1

14、低溫物體高溫物體低溫物體高溫物體熱傳導2單一熱源全部用來做功機械能與內能轉化全部全部3熱力學第一定律熱力學第二定律4自發(fā)增加無序程度越大5AC熱力學第二定律是反映宏觀自然過程的方向性的定律熱量不能自動地從低溫物體傳到高溫物體，但可以自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體；并不是所有符合能量守恒定律的宏觀過程都能實現(xiàn)，故A、C正確，B、D錯誤6D本題要求全面領會開爾文表述的含義，同時注意語言邏輯性開爾文表述沒有排除熱量可以完全轉化為功，但必然要產生其他變化，比如氣體等溫膨脹，氣體內能完全轉化為功，但氣體體積增大了，A錯誤；開爾文表述指出，熱機不可能只有單一熱源但未必就是兩個熱源可以具有兩個以上熱源，B錯誤

15、；由可知，只要Q20，1，如果Q20，則低溫熱源不存在，違背了開爾文表述，故C錯誤，D正確7C課堂探究練1AC在有外力做功的情況下，熱量可以從低溫物體傳給高溫物體，但熱量只能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體方法總結熱傳導具有方向性，即自然過程具有方向性雖然熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體，但是有外界的影響和幫助，如在外力做功的情況下就可以實現(xiàn)熱量從低溫物體傳向高溫物體電冰箱就是一例2D本題考查對熱力學第二定律的理解，首先，機械能可以通過克服摩擦阻力做功全部轉化為內能，故選項A錯誤；第二類永動機沒有違反能量守恒定律，而是違反了熱力學第二定律，因而不能制成，故選項B錯誤；由熱力學第二定律的克勞修斯

16、表述可知，C選項錯誤；由熱力學第二定律的開爾文表述可知，可以從單一熱源吸收熱量全部變成功但必定會引起其他變化，故選項D正確3BD第一類永動機違背了能量守恒定律，第二類永動機違背了能量轉化的方向性，故B、D選項正確方法總結雖然第二類永動機不違反能量守恒定律，大量的事實證明，在任何情況下，熱機都不可能只有一個熱庫，熱機要不斷地把吸取的熱量變?yōu)橛杏玫墓?，就不可避免地將一部分熱量傳給低溫熱源所以第二類永動機不可能制成，因為它違背了熱力學第二定律4AD凡是與熱現(xiàn)象有關的宏觀熱現(xiàn)象都具有方向性無論采用任何設備和手段進行能量轉化，總是遵循“機械能可全部轉化為內能，而內能不能全部轉化為機械能”，故A正確火力發(fā)

17、電機發(fā)電時，能量轉化的過程為內能機械能電能，因為內能機械能的轉化過程中會對外放出熱量，故燃氣的內能必然不能全部變?yōu)殡娔埽珻錯誤熱量從低溫物體傳遞到高溫物體不能自發(fā)進行，必須借助外界的幫助，結果會帶來其他影響，這正是熱力學第二定律第一種(克氏)表述的主要思想，故D正確由電流熱效應中的焦耳定律可知，電流的能可以全部轉化為內能，故B錯誤方法總結熱力學第二定律的兩種表述是等價的，都說明一切與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程都是不可逆的其中“自動地”是指熱量從高溫物體“自動地”傳給低溫物體的方向性，在傳遞過程中不會對其他物體引起變化或借助其他物體提供能量等的幫助5見解析解析不正確在引起其他變化的情況下，熱量可以從低

18、溫物體傳到高溫物體，例如，電冰箱制冷時，通過壓縮機做功，把熱量從低溫區(qū)(冷藏食品處)傳遞給了高溫區(qū)(大氣)，但消耗了電能，外力對制冷劑做了功，這就是“其他變化”而熱量從高溫物體傳到低溫物體是可自發(fā)進行的，可以不帶來其他影響這正是熱力學第二定律第一種表述的內涵方法總結準確理解熱力第二定律很重要根據(jù)熱力學第二定律的第一種(克氏)表述，要使熱傳遞反過來進行，就要付出其他代價，引起其他變化(如做功等)6CD熱力學第二定律的微觀意義明確指出：一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運動的無序程度增大的方向進行，所以選項C、D正確方法總結正確理解有序和無序及其變化過程的方向是解題的關鍵7見解析解析機械運動是宏觀情況下物

19、體在空間位置上的變化，物體運動狀態(tài)的變化完全遵循牛頓運動定律所反映的因果關系，這是一種有序的運動熱運動是大量分子的無規(guī)則運動，系統(tǒng)的一個宏觀狀態(tài)包含著大量的微觀狀態(tài)，這是一種無序的運動機械運動向熱運動的轉化，屬于從有序向無序的轉化，會導致熵的增加，符合熱力學的規(guī)律，因此機械能可以全部轉化為內能反之，熱運動向機械運動的轉化，屬于從無序向有序的轉化，即從高熵向低熵轉化，不符合熵增加原理，因此內能不能自發(fā)的轉化為機械能方法總結熵是描述系統(tǒng)無序程度的物理量，熵越大，無序程度越高，自然界的一切自發(fā)過程，總是朝著從有序向無序的方向轉化8C由于氣體始終通過汽缸與外界接觸，外界溫度不變，活塞桿與外界連接并使其

20、緩慢地向右移動過程中，有足夠時間進行熱交換，氣體等溫膨脹，所以汽缸內的氣體溫度不變，內能也不變，該過程氣體是從單一熱源即外部環(huán)境吸收熱量，即全部用來對外做功才能保證內能不變，但此過程不違反熱力學第二定律此過程由外力對活塞做功來維持，如果沒有外力F對活塞做功，此過程不可能發(fā)生方法總結要正確理解“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”它包含以下三層意思：(1)從單一熱源吸收熱量，一般來說只有部分轉化為機械能，所以第二類永動機是不可能制成的；(2)機械能轉化為內能是自然的，可以全部轉化；(3)如果引起其他變化，可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功課后鞏固練1D由于電阻的存

21、在，電流通過電動機一定發(fā)熱，電能不能全部轉化為機械能，A錯誤；根據(jù)熱力學第二定律知，熱機不可能將內能全部轉化為機械能，B錯誤；C項說法違背熱力學第二定律，因此錯誤；由于能量耗散，能源的可利用率降低，D正確2B由熱力學第二定律可知，A錯誤，B正確；由分子間作用力與分子間距的關系可知，C項錯誤；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，故D項錯誤3D根據(jù)熱力學第二定律，熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化在發(fā)生其他變化的前提下，熱量可以由低溫物體傳遞到高溫物體，例如電冰箱制冷時，壓縮機工作，消耗了電能，同時熱量由冰箱內的

22、低溫物體傳遞到冰箱外的高溫物體，所以A錯外界對物體做功的同時，物體可能放熱，物體的內能不一定增加，所以B錯第二類永動機的效率為100%，并不違反能量守恒定律，但它違反了熱力學第二定律中熱機效率必小于1的表述，因此它不可能制成，所以C錯而D選項中的表述就是熱力學第二定律的一種表述形式，所以D正確4AB自然界中的任何自然現(xiàn)象或過程都不違反熱力學定律，本實驗現(xiàn)象也不違反熱力學第二定律，A正確；整個過程中能量守恒且熱傳遞有方向性，B正確；在實驗過程中，熱水中的內能除轉化為電能外，還升高金屬絲的溫度，內能不能全部轉化為電能；電能除轉化為冷水的內能外，還升高金屬絲的溫度，電能不能全部轉化為冷水的內能，C、

23、D錯誤注意與熱現(xiàn)象有關的宏觀現(xiàn)象的方向性，這是應用熱力學第二定律的關鍵5BC熱力學第一定律是熱現(xiàn)象中內能與其他形式能的轉化規(guī)律，是能量守恒定律的具體表現(xiàn)，適用于所有的熱現(xiàn)象，故C正確，D錯誤；根據(jù)熱力學第二定律，熱量不能自動地從低溫物體傳到高溫物體，必須借助于其他系統(tǒng)做功，A錯誤，B正確，故選B、C.6C不同形式的能量可以相互轉化，機械能可以轉化為內能，在一定的條件下，內能也能轉化為機械能，能量的轉化都是通過做功來實現(xiàn)的7D違背了能量守恒定律，不可行8B熱力學第一定律揭示了內能與其他形式能量之間的轉化關系，是能量守恒定律在熱學中的具體體現(xiàn)熱力學第二定律則進一步闡明了內能與其他形式能量轉化時的方向性，二者表述的角度不同，本質不同，相互補充，并不矛盾，故C、D錯誤，B項正確；內能在一定條件下可以全部轉化為機械能，熱量也可以由低溫物體傳遞到高溫物體，但是要引起其他變化，如電冰箱制冷機工作還要消耗電能，故A錯誤9D熱現(xiàn)象的宏觀過程都是不可逆的，故A、B錯，微觀態(tài)越多越無序，故選D.10C一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行，