第4節(jié)熱力學(xué)第二定律eq\a\vs4\al()1．(多選)根據(jù)熱力學(xué)第二定律，下列判斷正確的是A．電流的能不可能全部變?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)能不可能全部變?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解析根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都具有方向性，電流的能可全部變?yōu)閮?nèi)能(由電流熱效應(yīng)中的焦耳定律可知)，而內(nèi)能不可能全部變成電流的能。機(jī)械能可全部變?yōu)閮?nèi)能，而內(nèi)能不可能全部變成機(jī)械能。在熱傳導(dǎo)中，熱量只能自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體。答案BCD2．如圖10－4－2所示，汽缸內(nèi)盛有一定質(zhì)量的理想氣體，汽缸壁是導(dǎo)熱的，缸外環(huán)境保持恒溫，活塞與汽缸壁接觸光滑，但不漏氣，現(xiàn)將活塞桿緩慢地向右移動(dòng)，氣體膨脹對(duì)外做功。已知理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，則下列說(shuō)法中正確的是圖10－4－2A．氣體是從單一熱庫(kù)吸熱，全用來(lái)對(duì)外做功，因此此過(guò)程違反熱力學(xué)第二定律B．氣體是從單一熱庫(kù)吸熱，但并未全用來(lái)對(duì)外做功，因此此過(guò)程不違反熱力學(xué)第二定律C．氣體是從單一熱庫(kù)吸熱，全部用來(lái)對(duì)外做功，但此過(guò)程不違反熱力學(xué)第二定律D．以上三種說(shuō)法都不正確解析由于氣體始終通過(guò)汽缸壁與外界接觸，外界溫度不變，活塞桿與外界連接并使其緩慢地向右移動(dòng)過(guò)程中，有足夠時(shí)間進(jìn)行熱交換，所以汽缸內(nèi)的氣體溫度也不變。要保持其內(nèi)能不變，該過(guò)程氣體是從單一熱庫(kù)即外部環(huán)境吸收熱量，即全部用來(lái)對(duì)外做功才能保證內(nèi)能不變，但此過(guò)程不違反熱力學(xué)第二定律。此過(guò)程由外力對(duì)活塞做功來(lái)維持，如果沒(méi)有外力F對(duì)活塞做功，此過(guò)程不可能發(fā)生。答案C3．下列說(shuō)法中正確的是A．機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能是不可能的B．第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制造成功是因?yàn)槟芰考炔荒軕{空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式C．根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體D．從單一熱庫(kù)吸收的熱量全部變成功是可能的解析機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，A錯(cuò)；第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，不可能制成的原因是違反熱力學(xué)第二定律，B錯(cuò)；熱量在一定條件下可以從低溫物體傳向高溫物體，C錯(cuò)，D正確。答案D[限時(shí)30分鐘，滿分50分]一、選擇題(每小題6分，共30分)1．根據(jù)熱力學(xué)定律，下列判斷正確的是A．我們可以把火爐散失到周?chē)h(huán)境中的能量全部收集到火爐中再次用來(lái)取暖B.利用淺層海水和深層海水間的溫度差制造出一種熱機(jī)，將海水的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，這在原理上是可行的C．制冷系統(tǒng)能將冰箱內(nèi)的熱量傳給外界較高溫度的空氣，而不引起其他變化D．滿足能量守恒定律的客觀過(guò)程都可以自發(fā)地進(jìn)行解析熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，所以不能說(shuō)把散失的能量全部收集起來(lái)重新加以利用，A錯(cuò)；由熱力學(xué)第二定律可知，B正確；熱量從低溫物體傳給高溫物體時(shí)一定會(huì)發(fā)生其他變化，C錯(cuò)；只滿足能量守恒定律而不滿足熱力學(xué)第二定律的過(guò)程是不可能發(fā)生的，D錯(cuò)。答案B2．(多選)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E．機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能的實(shí)際宏觀過(guò)程是不可逆過(guò)程解析做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，選項(xiàng)A正確；由熱力學(xué)第一定律可知，對(duì)某物體做功，物體的內(nèi)能可能增加、不變或減小，故B錯(cuò)；由熱力學(xué)第二定律可知，通過(guò)外界作用可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣Γ梢允篃崃繌牡蜏匚矬w傳向高溫物體，所有的實(shí)際宏觀熱過(guò)程都是不可逆的，所以C、E對(duì)，D錯(cuò)。答案ACE3．關(guān)于熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律，下列論述正確的是A．熱力學(xué)第一定律指出內(nèi)能可以與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化，而熱力學(xué)第二定律則指出內(nèi)能不可能完全轉(zhuǎn)化為其他形式的能，故這兩條定律是相互矛盾的B．內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為其他形式的能，只是會(huì)產(chǎn)生其他影響，故兩條定律并不矛盾C．兩條定律都是有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的規(guī)律，它們不但不矛盾，而且沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別D．其實(shí)，能量守恒定律已包含了熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律解析熱力學(xué)第一定律是能量守恒在熱現(xiàn)象中的體現(xiàn)，而熱力學(xué)第二定律則指出內(nèi)能和其他形式能發(fā)生轉(zhuǎn)化的方向性，兩者并不矛盾，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確。答案B4．(多選)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)獾膬?nèi)能不可能全部變成機(jī)械能B．電能不可能全部變成內(nèi)能C．在火力發(fā)電機(jī)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解析凡是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀物理過(guò)程都具有方向性。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)械能能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能不能在不引起其他變化的情況下全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能”，故A正確；火力發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)，能量轉(zhuǎn)化的過(guò)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(guò)程中會(huì)對(duì)外放出熱量，故燃?xì)獾膬?nèi)能必然不能全部變?yōu)殡娔?，C正確；熱量從低溫物體傳遞到高溫物體不能自發(fā)進(jìn)行，必須借助外界的幫助，結(jié)果會(huì)帶來(lái)其他影響，這正是熱力學(xué)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(yīng)中的焦耳定律可知，電能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故B錯(cuò)誤。答案ACD5．(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．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B．熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，也可以從低溫物體傳到高溫物體C．沒(méi)有外界的幫助，機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D．沒(méi)有外界的幫助，機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能解析根據(jù)熱傳遞的規(guī)律可知，熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，但不能自發(fā)地(不需要外界幫助)從低溫物體傳到高溫物體，借助外界的幫助，熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；沒(méi)有外界的幫助，機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能(如一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體克服摩擦力做功而最終停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能)，但內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。答案BC二、非選擇題(共20分)6．(10分)熱力學(xué)第二定律常見(jiàn)的表述有兩種。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，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響。圖10－4－3圖10－4－3甲是根據(jù)熱力學(xué)第二定律的第一種表述畫(huà)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乙。根據(jù)你的理解，熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析示意圖如圖所示。答案如解析圖所示一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都具有方向性7．(10分)一種冷暖兩用型空調(diào)，銘牌標(biāo)注：輸入功率1kW，制冷能力1.2×104kJ/h，制熱能力1.3×104kJ/h