《第三節(jié)熱力學第二定律》同步訓練(答案在后面)一、單項選擇題（本大題有7小題，每小題4分，共28分）1、下列關于熱力學第二定律的表述中，正確的是（）A、熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體B、熱量可以自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體C、熱量不能自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體D、熱量可以從任何物體傳遞到任何物體2、下列關于熵的描述中，正確的是（）A、熵是表示物質狀態(tài)的物理量，熵越大，系統(tǒng)越有序B、熵是表示物質狀態(tài)的物理量，熵越大，系統(tǒng)越無序C、熵是表示物質狀態(tài)的物理量，熵越小，系統(tǒng)越有序D、熵是表示物質狀態(tài)的物理量，熵越小，系統(tǒng)越無序3、下列關于熱力學第二定律的描述，正確的是：A、熱力學第二定律表明熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體。B、熱力學第二定律說明了所有熱機都無法達到100%的效率。C、熱力學第二定律指出，孤立系統(tǒng)的熵總是隨時間增加。D、熱力學第二定律說明熱量不能從單一熱源取出并完全轉化為功。4、一個熱機從熱庫吸收熱量Q1，向冷庫釋放熱量Q2，根據(jù)熱力學第二定律，以下哪種情況是可能的？A、Q1=Q2B、Q1>Q2C、Q1<Q2D、Q1=05、根據(jù)熱力學第二定律，以下哪個選項描述了熱機的工作原理？A.熱量可以自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體B.熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體C.熱量不能從低溫物體傳遞到高溫物體而不引起其他變化D.熱量不能從高溫物體傳遞到低溫物體而不引起其他變化6、在熱力學第二定律的表述中，克勞修斯表述和開爾文-普朗克表述是兩種常見的表述方式，以下哪個選項正確描述了這兩種表述的關系？A.克勞修斯表述和開爾文-普朗克表述是相互獨立的，互不相關B.克勞修斯表述和開爾文-普朗克表述實際上是同一原理的不同表述C.克勞修斯表述描述了熱量的不可逆性，而開爾文-普朗克表述描述了熱機的效率D.克勞修斯表述描述了熱機的效率，而開爾文-普朗克表述描述了熱量的不可逆性7、關于熱力學第二定律，下列說法正確的是：A.熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。B.在一個完全絕熱的系統(tǒng)內，不可能通過任何過程使系統(tǒng)對外做正功。C.熱機效率可以達到100%。D.所有的自然過程都是可逆的。二、多項選擇題（本大題有3小題，每小題6分，共18分）1、關于熱力學第二定律，下列說法正確的是：A.熱量不能自動從低溫物體傳向高溫物體。B.在一個自發(fā)過程中，系統(tǒng)的熵總是增加的。C.所有的自然過程都是不可逆的。D.可以制造一種機器，在一個循環(huán)過程中，完全將熱能轉換成機械能而不產(chǎn)生其他影響。2、下列哪些現(xiàn)象體現(xiàn)了熱力學第二定律？A.水總是自發(fā)地從高處流向低處。B.冷水和熱水混合后最終溫度介于兩者之間。C.汽車發(fā)動機運行時，部分燃料燃燒產(chǎn)生的能量轉化為廢熱排放到空氣中。D.將一杯熱茶放在室溫下，它會逐漸冷卻至室溫。3、關于熱力學第二定律，以下說法正確的是：A.熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體B.熱機的效率可以達到100%C.任何熱機都不可能將全部吸收的熱量轉化為做功D.熱力學第二定律表明宇宙的總熵總是增加的三、非選擇題（前4題每題10分，最后一題14分，總分54分）第一題題目：某封閉容器內有一小團熱源，其溫度為T。經(jīng)過一段時間，熱源與容器內空氣達到熱平衡，此時空氣的溫度為T’。若將熱源的溫度降低至T’‘（T’’<T），則以下哪個選項描述了熱量傳遞的方向？A.熱量從熱源傳遞到空氣B.熱量從空氣傳遞到熱源C.熱量傳遞停止，系統(tǒng)處于熱平衡D.無法確定熱量傳遞方向第二題一、選擇題下列關于熱力學第二定律的說法中，正確的是（）A.熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體，但不能自發(fā)進行B.熱量不能從低溫物體傳遞到高溫物體，不能自發(fā)進行C.熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體，但必須借助外界做功D.熱量不能從低溫物體傳遞到高溫物體，但可以借助外界做功一個熱機的效率為30%，若從熱源吸收的熱量為1000J，則該熱機從熱源吸收的熱量中至少有多少J轉化為有用功？（）A.300JB.700JC.900JD.1000J二、解答題第2題：題目：一個理想氣體從初狀態(tài)P1、V1、T1變化到末狀態(tài)P2、V2、T2，已知過程中氣體吸收了QJ的熱量，同時對外做了WJ的功。求：（1）求氣體溫度的變化量ΔT。（2）若末狀態(tài)的溫度T2比初狀態(tài)的溫度T1低，請解釋原因。第三題一、選擇題（每小題3分，共9分）下列關于熱力學第二定律的表述中，正確的是：A.熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體B.熱機的效率越高，做功越少C.所有熱機都無法達到100%的效率D.熱力學第二定律是絕對的，不受任何條件限制下列哪個過程符合熱力學第二定律？A.冰塊融化B.汽車發(fā)動機的壓縮沖程C.熱量從高溫物體傳遞到低溫物體D.熱量從低溫物體傳遞到高溫物體一個熱機從高溫熱源吸收熱量Q1，向低溫熱源放出熱量Q2，同時對外做功W。若熱機的效率為η，下列哪個關系式是正確的？A.η=Q1/Q2B.η=W/Q2C.η=Q1-Q2/Q1D.η=Q2-Q1/Q2第四題（1）請根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，列出氣體在各個狀態(tài)下的狀態(tài)方程式，并說明各個狀態(tài)方程式之間的關系。（2）若已知P1=1.5atm，V1=2L，P2=0.5atm，P3=0.3atm，求氣體在等溫膨脹過程中吸收的熱量Q。（3）若氣體在等壓壓縮過程中放出的熱量為Q’，請說明氣體在等溫膨脹過程中吸收的熱量Q與放出的熱量Q’之間的關系。第五題一、選擇題：下列關于熱力學第二定律的描述，正確的是（）A.熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體B.機器的效率越高，所做的有用功越多C.熱力學第二定律與能量守恒定律矛盾D.熱力學第二定律揭示了熱現(xiàn)象的宏觀過程的方向性下列過程違反熱力學第二定律的是（）A.熱水自然冷卻B.汽車發(fā)動機的尾氣排放C.空調制冷D.冰箱制冷第五題：請解釋以下現(xiàn)象，并說明它們是否違反了熱力學第二定律?，F(xiàn)象一：在炎熱的夏天，人們通常會使用風扇來降低室溫?，F(xiàn)象二：在寒冷的冬天，人們通常會使用暖氣來提高室溫?！兜谌?jié)熱力學第二定律》同步訓練及答案解析一、單項選擇題（本大題有7小題，每小題4分，共28分）1、下列關于熱力學第二定律的表述中，正確的是（）A、熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體B、熱量可以自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體C、熱量不能自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體D、熱量可以從任何物體傳遞到任何物體答案：A解析：熱力學第二定律表述為：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體，這被稱為熱傳導的不可逆性。因此，選項A正確。選項B和D與熱力學第二定律相矛盾，選項C雖然部分正確，但不夠全面，因為它沒有涵蓋熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體的完整概念。2、下列關于熵的描述中，正確的是（）A、熵是表示物質狀態(tài)的物理量，熵越大，系統(tǒng)越有序B、熵是表示物質狀態(tài)的物理量，熵越大，系統(tǒng)越無序C、熵是表示物質狀態(tài)的物理量，熵越小，系統(tǒng)越有序D、熵是表示物質狀態(tài)的物理量，熵越小，系統(tǒng)越無序答案：B解析：熵是熱力學中的一個重要概念，用來表示系統(tǒng)的無序程度。根據(jù)熱力學第二定律，自然過程中，系統(tǒng)的熵總是趨向于增加，這意味著系統(tǒng)會趨向于更加無序的狀態(tài)。因此，選項B正確。選項A和D的描述與熵的定義相矛盾，而選項C雖然描述了熵與有序性的關系，但順序相反。3、下列關于熱力學第二定律的描述，正確的是：A、熱力學第二定律表明熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體。B、熱力學第二定律說明了所有熱機都無法達到100%的效率。C、熱力學第二定律指出，孤立系統(tǒng)的熵總是隨時間增加。D、熱力學第二定律說明熱量不能從單一熱源取出并完全轉化為功。答案：C解析：選項A描述的是熱力學第一定律的一部分，即熱量傳遞的方向性。選項B描述的是熱力學第二定律的熵增原理，但不是最準確的表述。選項C正確地表述了熱力學第二定律的熵增原理，即孤立系統(tǒng)的熵總是隨時間增加，這是熱力學第二定律的核心內容之一。選項D描述的是熱力學第二定律的凱爾文-普朗克表述，但不是最全面的表述。因此，正確答案是C。4、一個熱機從熱庫吸收熱量Q1，向冷庫釋放熱量Q2，根據(jù)熱力學第二定律，以下哪種情況是可能的？A、Q1=Q2B、Q1>Q2C、Q1<Q2D、Q1=0答案：B解析：根據(jù)熱力學第二定律的開爾文-普朗克表述，一個熱機的效率η定義為吸收的熱量Q1與做功W之比，即η=W/Q1。為了實現(xiàn)熱機的運行，必須有Q1>Q2，這樣才能有正的做功W。因此，選項B（Q1>Q2）是可能的，而其他選項均不符合熱力學第二定律的要求。選項A（Q1=Q2）意味著沒有做功，選項C（Q1<Q2）違反了熱力學第二定律，選項D（Q1=0）表示熱機無法從熱庫中吸收熱量，因此都不可能。正確答案是B。5、根據(jù)熱力學第二定律，以下哪個選項描述了熱機的工作原理？A.熱量可以自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體B.熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體C.熱量不能從低溫物體傳遞到高溫物體而不引起其他變化D.熱量不能從高溫物體傳遞到低溫物體而不引起其他變化答案：C解析：熱力學第二定律表明，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體而不引起其他變化。因此，正確答案是C。6、在熱力學第二定律的表述中，克勞修斯表述和開爾文-普朗克表述是兩種常見的表述方式，以下哪個選項正確描述了這兩種表述的關系？A.克勞修斯表述和開爾文-普朗克表述是相互獨立的，互不相關B.克勞修斯表述和開爾文-普朗克表述實際上是同一原理的不同表述C.克勞修斯表述描述了熱量的不可逆性，而開爾文-普朗克表述描述了熱機的效率D.克勞修斯表述描述了熱機的效率，而開爾文-普朗克表述描述了熱量的不可逆性答案：B解析：克勞修斯表述和開爾文-普朗克表述實際上是同一熱力學第二定律的不同表述方式?？藙谛匏贡硎鰪娬{熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體，而開爾文-普朗克表述則強調不可能從單一熱源吸收熱量并完全轉化為功而不引起其他變化。因此，正確答案是B。7、關于熱力學第二定律，下列說法正確的是：A.熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。B.在一個完全絕熱的系統(tǒng)內，不可能通過任何過程使系統(tǒng)對外做正功。C.熱機效率可以達到100%。D.所有的自然過程都是可逆的。答案：A解析：熱力學第二定律有多種表述，其中克勞修斯表述指出：“不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化。”這意味著在沒有外部能量供應的情況下，熱量不會自發(fā)地從冷的地方流向熱的地方，因此選項A正確。選項B描述的是熱力學第一定律的一個特例，而并非第二定律的內容；選項C違反了熱力學第二定律，因為任何實際的熱機都會存在一定的不可逆損失，效率無法達到100%；選項D與熱力學第二定律相悖，自然界中的大多數(shù)過程都是不可逆的。因此，本題正確答案為A。二、多項選擇題（本大題有3小題，每小題6分，共18分）1、關于熱力學第二定律，下列說法正確的是：A.熱量不能自動從低溫物體傳向高溫物體。B.在一個自發(fā)過程中，系統(tǒng)的熵總是增加的。C.所有的自然過程都是不可逆的。D.可以制造一種機器，在一個循環(huán)過程中，完全將熱能轉換成機械能而不產(chǎn)生其他影響。答案：A、B解析：選項A描述了熱力學第二定律的克勞修斯表述，即熱量不會自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體，這是正確的。選項B描述了熵增原理，即在一個孤立系統(tǒng)中，自發(fā)過程總是朝著熵增的方向進行，這也是正確的。選項C雖然在很多情況下成立，但并非所有自然過程都是不可逆的，因此這個說法過于絕對。選項D描述了一個理想化的熱機，即卡諾熱機的效率可以達到100%，這與熱力學第二定律相矛盾，因為根據(jù)該定律，不可能有100%效率的熱機存在。2、下列哪些現(xiàn)象體現(xiàn)了熱力學第二定律？A.水總是自發(fā)地從高處流向低處。B.冷水和熱水混合后最終溫度介于兩者之間。C.汽車發(fā)動機運行時，部分燃料燃燒產(chǎn)生的能量轉化為廢熱排放到空氣中。D.將一杯熱茶放在室溫下，它會逐漸冷卻至室溫。答案：B、C、D解析：選項A描述的現(xiàn)象是重力作用的結果，并非直接由熱力學第二定律決定。選項B中冷水和熱水混合后的溫度變化，體現(xiàn)了熱量從高溫向低溫的傳遞，符合熱力學第二定律。選項C中汽車發(fā)動機工作時的能量轉化和廢熱排放，體現(xiàn)了能量轉化過程中總有一部分能量以熱的形式散失，符合熱力學第二定律。選項D中熱茶冷卻的過程，也是熱量從高溫物體（熱茶）向低溫環(huán)境（室溫空氣）的傳遞，同樣遵循熱力學第二定律。因此，選項B、C、D均正確體現(xiàn)了熱力學第二定律。3、關于熱力學第二定律，以下說法正確的是：A.熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體B.熱機的效率可以達到100%C.任何熱機都不可能將全部吸收的熱量轉化為做功D.熱力學第二定律表明宇宙的總熵總是增加的答案：ACD解析：A.根據(jù)熱力學第二定律，熱量自然流動的方向是從高溫物體傳遞到低溫物體，反之則不能自發(fā)發(fā)生。因此，A選項正確。B.熱力學第二定律指出，沒有一種熱機能夠將全部吸收的熱量轉化為做功，總是有一部分熱量要排放到低溫熱源。因此，B選項錯誤。C.根據(jù)熱力學第二定律，熱機的效率永遠不可能達到100%，總會有能量損失。因此，C選項正確。D.熱力學第二定律還表明，在一個封閉系統(tǒng)中，總熵不會減少，宇宙的總熵總是趨向于增加。因此，D選項正確。三、非選擇題（前4題每題10分，最后一題14分，總分54分）第一題題目：某封閉容器內有一小團熱源，其溫度為T。經(jīng)過一段時間，熱源與容器內空氣達到熱平衡，此時空氣的溫度為T’。若將熱源的溫度降低至T’‘（T’’<T），則以下哪個選項描述了熱量傳遞的方向？A.熱量從熱源傳遞到空氣B.熱量從空氣傳遞到熱源C.熱量傳遞停止，系統(tǒng)處于熱平衡D.無法確定熱量傳遞方向答案：A解析：根據(jù)熱力學第二定律，熱量自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體。在本題中，初始狀態(tài)下熱源的溫度T高于空氣的溫度T’，因此熱量會從熱源傳遞到空氣中。當熱源的溫度降低到T’‘（T’’<T’），熱源的溫度仍然高于空氣的溫度，所以熱量依然會從熱源傳遞到空氣中。選項A正確描述了熱量傳遞的方向。選項B與熱力學第二定律相矛盾，選項C描述的是初始熱平衡狀態(tài)，而題目中熱源的溫度發(fā)生了變化，選項D無法確定熱量傳遞方向，與題目要求不符。第二題一、選擇題下列關于熱力學第二定律的說法中，正確的是（）A.熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體，但不能自發(fā)進行B.熱量不能從低溫物體傳遞到高溫物體，不能自發(fā)進行C.熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體，但必須借助外界做功D.熱量不能從低溫物體傳遞到高溫物體，但可以借助外界做功一個熱機的效率為30%，若從熱源吸收的熱量為1000J，則該熱機從熱源吸收的熱量中至少有多少J轉化為有用功？（）A.300JB.700JC.900JD.1000J二、解答題第2題：題目：一個理想氣體從初狀態(tài)P1、V1、T1變化到末狀態(tài)P2、V2、T2，已知過程中氣體吸收了QJ的熱量，同時對外做了WJ的功。求：（1）求氣體溫度的變化量ΔT。（2）若末狀態(tài)的溫度T2比初狀態(tài)的溫度T1低，請解釋原因。答案：（1）根據(jù)熱力學第一定律，氣體吸收的熱量Q等于內能的增加ΔU加上對外做的功W，即Q=ΔU+W。對于理想氣體，內能只與溫度有關，所以ΔU=nCvΔT，其中n為氣體的物質的量，Cv為氣體的定容熱容。由于氣體對外做功，所以ΔU<Q。因此，溫度的變化量ΔT可以通過以下公式計算：ΔT=ΔU/Cv=(Q-W)/Cv（2）由于末狀態(tài)的溫度T2比初狀態(tài)的溫度T1低，說明在氣體吸熱的同時，對外做功的量大于氣體吸收的熱量。根據(jù)熱力學第二定律，這個過程是不可逆的，即氣體不可能在沒有外界做功的情況下，僅通過吸收熱量就從高溫狀態(tài)變到低溫狀態(tài)。這是因為熱量總是自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體，而氣體在對外做功的過程中，部分熱量被轉化為功，導致氣體的溫度下降。解析：（1）首先，我們需要明確熱力學第一定律的應用，即Q=ΔU+W。然后，由于內能的變化ΔU只與溫度變化有關，我們可以通過ΔU=nCvΔT來計算溫度的變化量ΔT。（2）根據(jù)熱力學第二定律，氣體從高溫狀態(tài)變到低溫狀態(tài)，必然伴隨著對外做功。在這個問題中，由于氣體對外做的功W大于吸收的熱量Q，因此氣體的溫度下降，末狀態(tài)的溫度T2比初狀態(tài)的溫度T1低。這個過程是不可逆的，因為它違反了熱力學第二定律的自發(fā)過程原則。第三題一、選擇題（每小題3分，共9分）下列關于熱力學第二定律的表述中，正確的是：A.熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體B.熱機的效率越高，做功越少C.所有熱機都無法達到100%的效率D.熱力學第二定律是絕對的，不受任何條件限制答案：C解析：熱力學第二定律指出，所有熱機都無法達到100%的效率，因為總有一部分熱量會被散失到環(huán)境中。選項A是熱力學第一定律的表述，選項B與熱機效率的定義不符，選項D錯誤，因為熱力學第二定律在某些條件下是可以被違背的，如超導現(xiàn)象。下列哪個過程符合熱力學第二定律？A.冰塊融化B.汽車發(fā)動機的壓縮沖程C.熱量從高溫物體傳遞到低溫物體D.熱量從低溫物體傳遞到高溫物體答案：C解析：熱力學第二定律指出，熱量自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體。因此，選項C符合熱力學第二定律。一個熱機從高溫熱源吸收熱量Q1，向低溫熱源放出熱量Q2，同時對外做功W。若熱機的效率為η，下列哪個關系式是正確的？A.η=Q1/Q2B.η=W/Q2C.η=Q1-Q2/Q1D.η=Q2-Q1/Q2答案：B解析：熱機效率η定義為對外做功W與吸收的熱量Q1之比，即η=W/Q1。由能量守恒定律可知，吸收的熱量Q1等于向低溫熱源放出的熱量Q2加上對外做的功W，即Q1=Q2+W。將這個關系代入效率的定義式中，得到η=W/(Q2+W)，簡化后可得η=W/Q2。因此，選項B是正確的。第四題（1）請根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，列出氣體在各個狀態(tài)下的狀態(tài)方程式，并說明各個狀態(tài)方程式之間的關系。（2）若已知P1=1.5atm，V1=2L，P2=0.5atm，P3=0.3atm，求氣體在等溫膨脹過程中吸收的熱量Q。（3）若氣體在等壓壓縮過程中放出的熱量為Q’，請說明氣體在等溫膨脹過程中吸收的熱量Q與放出的熱量Q’之間的關系。答案：（1）理想氣體狀態(tài)方程：PV=nRT，其中P為氣體壓強，V為氣體體積，n為氣體的物質的量，R為氣體常數(shù)，T為氣體溫度。各個狀態(tài)方程式之間的關系：P1V1=nRT1P2V2=nRT2P3V3=nRT3由于氣體在各個過程中的溫度保持不變，所以T1=T2=T3，從而有：P1V1=P2V2=P3V3（2）等溫膨脹過程中，氣體吸收的熱量Q等于氣體對外做功W，即Q=W。等溫膨脹過程中，氣體對外做功W可由以下公式計算：W=P1V1ln(P1/P2)代入已知數(shù)據(jù)，可得：W=1.5atm*2L*ln(1.5/0.5)=4.5atm·L*ln(3)≈4.5atm·L*1.0986≈4.993atm·L由于1atm·L=101.325J，所以：W≈4.993atm·L*101.325J/atm·L≈506.9J因此，氣體在等溫膨脹過程中吸收的熱量Q約為506.9J。（3）在等壓壓縮過程中，氣體放出的熱量Q’等于氣體對外做功W’，即Q’=W’。由于氣體在等壓壓縮過程中，壓強保持不變，所以等壓壓縮過程中氣體對外做功W’