PAGEPAGE8課時4熱力學其次定律熱力學其次定律的微觀說明[對點訓練]學問點一·熱力學其次定律1．隔板將絕熱的汽缸分為A、B兩部分，A內充有氣體，B內為真空(如圖甲)?，F(xiàn)把隔板抽去，A中的氣體自動充溢整個容器(如圖乙)，這個過程稱為氣體的自由膨脹。下列說法正確的是()A．自由膨脹過程中，氣體分子只做定向運動B．自由膨脹前后，氣體的壓強不變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間內，能全部自動回到A部分答案C解析自由膨脹時，氣體并不對外做功，絕熱容器又沒有熱量交換，所以內能不變，則氣體的溫度保持不變。故選C。2．下列說法中，正確的是()A．一切形式的能量間的相互轉化都具有方向性B．熱量不行能由低溫物體傳給高溫物體C．氣體的擴散過程具有方向性D．一切形式的能量間的相互轉化都不具有可逆性答案C解析熱力學其次定律反映的全部與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程都具有方向性，A、D錯誤；熱量不是不能從低溫物體傳給高溫物體，關鍵是否還產生其他影響，B錯誤；氣體擴散過程具有方向性，C正確。3．(多選)以下說法正確的是()A．電冰箱內的食品溫度比室內溫度低，說明在肯定條件下熱傳導也可以由低溫物體向高溫物體進行B．內能可以轉化為機械能C．能量的耗散否定了能量的轉化與守恒定律D．能量的耗散說明自然界的宏觀過程有方向性答案BD解析熱量從低溫物體向高溫物體傳遞，必需得通過做功等物理過程，電冰箱制冷的過程電流做功，故A錯誤；在肯定條件下，內能可以轉化為機械能，B正確；能量的耗散正說明白能量的轉化與守恒，耗散的能量轉化為物體的內能，這個過程有方向性，故C錯誤，D正確。4．下列說法正確的是()A．熱量只能從內能高的物體傳遞給內能低的物體，而不能從內能低的物體傳遞給內能高的物體B．熱機的效率之所以小于100%，是因為設計、制造得不夠好C．因為能量守恒，所以不會存在能源危機D．以上說法均不正確答案D解析能發(fā)生熱傳遞的條件是存在溫度差，而不是內能差，與物體內能的大小無關，內能與溫度是兩個完全不同的概念，內能大的物體溫度不肯定高，故A錯誤；依據(jù)熱機的原理，任何熱機都不行能把它得到的內能完全轉化為機械能，它工作時，總要向低溫熱源(冷凝器等)放熱，故熱機的效率總小于100%，與設計制造的好壞無關，故B錯誤；能源是供應能量的資源，如煤、石油等，在人們利用能源的過程中，從能源物質中獲得的能量一部分轉化為人們須要的機械能，一部分以熱量形式向外界放出，這些損失掉的能量無法回收再利用，又由于宏觀現(xiàn)象的不行逆性，即使宇宙間的總能量守恒，最終也會造成可利用的資源越來越少，人類面臨能源危機，故C錯誤，D正確。5．其次類永動機________(“可能”或“不行能”)制成，這種永動機________(“違反”或“不違反”)能量守恒定律，但機械能和內能的轉化過程具有________，機械能________(“可以”或“不行以”)全部轉化成內能，內能________(“可以”或“不行以”)全部轉化成機械能，而不引起其他影響。答案不行能不違反方向性可以不行以解析其次類永動機違反熱力學其次定律，不違反能量守恒定律。6．熱力學其次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；其次種表述：不行能從單一熱源汲取熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變更。圖甲是依據(jù)熱力學其次定律的第一種表述畫出的示意圖：外界對制冷機做功，使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體。請你依據(jù)其次種表述完成示意圖乙。依據(jù)你的理解，熱力學其次定律的實質是__________________________。答案如圖所示一切與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程都具有方向性解析從高溫物體向低溫物體傳遞熱量是通過熱機的做功來完成的，熱機應對外界做功。7．“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”這一說法是否正確？為什么？答案這一說法是不正確的，熱力學其次定律是說熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體。此說法中略去了“自發(fā)地”，通過外力做功可以把熱量從低溫物體傳遞到高溫物體，例如電冰箱制冷。學問點二·熱力學其次定律的微觀說明8．(多選)下列關于熵的觀點中，正確的是()A．熵越大，代表系統(tǒng)分子運動越無序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，一個自發(fā)的過程總是向熵削減的方向進行D．熱力學其次定律的微觀實質是熵是增加的，因此熱力學其次定律又叫熵增加原理答案AD解析熵是分子運動無序程度的量度，分子運動無序程度越大，熵越大，故A正確；熵是物體內分子運動無序程度的量度，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錯誤；在孤立系統(tǒng)中，一個自發(fā)的過程總是向熵增加的方向進行，總熵不會減小，故C錯誤；熱力學其次定律的微觀實質是：孤立系統(tǒng)中的熵總是不會削減的，故D正確。故選A、D。9．(多選)關于有序和無序，下列說法正確的是()A．有序和無序不是肯定的B．一個“宏觀態(tài)”可能對應著很多的“微觀態(tài)”C．一個“宏觀態(tài)”對應著唯一的“微觀態(tài)”D．無序意味著各處一樣、平均、沒有差別答案ABD解析無序意味著各處都一樣，平均、沒有差別，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“宏觀態(tài)”可能對應著很多的“微觀態(tài)”。故A、B、D正確。10．下面關于熵的有關說法錯誤的是()A．熵是系統(tǒng)內分子運動無序性的量度B．在自然過程中熵總是增加的C．熱力學其次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解析假如過程是可逆的，則熵不變；假如不行逆，則熵是增加的，而且一切自然過程都是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行，C錯誤。11．(多選)依據(jù)對熵的理解，下列說法正確的是()A．一個玻璃杯破裂后，玻璃渣混亂地散落一地，此時無序性增加，我們也說熵增加B．一滴紅墨水滴到一杯清水中，紅墨水分子快速擴散，直至勻稱，此時無序性增加，我們也說熵增加了C．下課鈴響了，同學們紛紛走出教室來到操場，進行課外活動，此時無序性增加，我們也說熵增加了D．植物生長是通過光合作用將二氧化碳和水轉化為葡萄糖，明顯是更為有序了，但熵還是增加了答案ABC解析玻璃杯起先是完整的，顯得很有序，但當玻璃杯破裂后，玻璃渣混亂地散落一地，此時無序性增加了，依據(jù)熱力學其次定律的微觀說明可知玻璃杯的無序性增加了，也稱玻璃杯這個系統(tǒng)的熵增加了，故A正確，同理可知B、C正確；植物生長是通過光合作用將二氧化碳和水轉化為葡萄糖，明顯是更為有序了，熵是減小了，故D錯誤。12．如圖所示，質量、溫度相同的水，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？答案氣態(tài)熵最大，液態(tài)次之，固態(tài)熵最小緣由見解析解析依據(jù)大量分子運動對系統(tǒng)無序程度的影響，熱力學其次定律又有一種表述：由大量分子組成的系統(tǒng)自發(fā)變更時，總是向著無序程度增大的方向發(fā)展，至少無序程度不會削減。這也就是說，任何一個系統(tǒng)自發(fā)變更時，系統(tǒng)的熵要么增加，要么不變，但不會削減。質量相同、溫度相同的水，可以由固態(tài)自發(fā)地向液態(tài)、氣態(tài)轉化，所以，氣態(tài)時的熵最大，其次是液態(tài)，固態(tài)時的熵最小。[提升訓練]一、選擇題1．關于兩類永動機和熱力學兩大定律，下列說法正確的是()A．其次類永動機不行能制成是因為違反了熱力學第肯定律B．第一類永動機不行能制成是因為違反了熱力學其次定律C．由熱力學第肯定律可知做功不肯定變更內能，熱傳遞也不肯定變更內能，但同時做功和熱傳遞肯定會變更內能D．由熱力學其次定律可知熱量從低溫物體傳向高溫物體是可能的，從單一熱庫汲取熱量，完全變勝利也是可能的答案D解析第一類永動機違反能量守恒定律，其次類永動機違反熱力學其次定律，A、B錯誤；由熱力學第肯定律可知W≠0，Q≠0，但ΔU＝W＋Q可以等于0，C錯誤；由熱力學其次定律可知D中現(xiàn)象是可能的，但不引起其他變更是不行能的，D正確。2．(多選)依據(jù)熱力學其次定律，下列推斷正確的是()A．熱機中燃氣的內能不行能全部變成機械能B．電流的能不行能全部變成內能C．在火力發(fā)電機中，燃氣的內能不行能全部變成電能D．在熱傳導中，熱量不行能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體答案ACD解析凡是與熱現(xiàn)象有關的宏觀現(xiàn)象都具有方向性，無論采納任何設備和手段進行能量轉化，總遵循“機械能可全部轉化為內能，而內能不能全部轉化為機械能”的規(guī)律，故A正確；火力發(fā)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熱，燃氣的內能不能全部變成電能，C正確；熱量從低溫物體傳給高溫物體不能自發(fā)地進行，必需有外界做功，結果會帶來其他影響，故D正確；由電流熱效應的焦耳定律可知，電功可全部轉化為內能，故B錯誤。3．(多選)關于熱力學其次定律的微觀意義，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．熱傳遞的自然過程是大量分子從有序運動狀態(tài)向無序運動狀態(tài)轉化的過程C．熱傳遞的自然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．一切自然過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行答案CD解析分子熱運動是大量分子的無規(guī)則運動，系統(tǒng)的一個宏觀過程包含著大量的微觀狀態(tài)，這是一個無序的運動，依據(jù)熵增加原理，熱運動的結果只能使分子熱運動更加無序，而不是變成了有序，熱傳遞的自然過程從微觀上講就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，故選C、D。4．隨著世界經濟的快速發(fā)展，能源短缺問題日顯突出，已對各國人民的日常生活造成了各種影響，能源成為困擾世界經濟發(fā)展的重大難題之一，下列有關能量轉化的說法中正確的是()A．不行能從單一熱源汲取熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變更B．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C．滿意能量守恒定律的物理過程都能自發(fā)地進行D．外界對物體做功，物體的內能必定增加答案A解析由熱力學其次定律的開爾文表述可知A正確；熱機效率總低于100%，故B錯誤；滿意能量守恒定律的過程未必能自發(fā)進行，故C錯誤；由熱力學第肯定律ΔU＝W＋Q可知，W>0，ΔU不肯定大于0，即內能不肯定增加，故D錯誤。5．(多選)對“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)，因盆的因素，對應的微觀態(tài)數(shù)目較少，較為有序B．盛在盆中的水是一種宏觀態(tài)，因盆的因素，對應的微觀態(tài)數(shù)目較多，較為無序C．潑出的水是一種宏觀態(tài)，因不受器具的限制，對應的微觀態(tài)數(shù)目較多，較為無序D．潑出的水是一種宏觀態(tài)，因不受器具的限制，對應的微觀態(tài)數(shù)目較少，較為有序答案AC解析一切自然過程總是從有序轉化成無序，因此盆中的水是有序的，潑出去的水是無序的，故選項A、C正確。6．(多選)下列關于“永動機”的說法中正確的是()A．不消耗任何燃料，卻能源源不斷地對外做功的機器是肯定不能制造勝利的，因為它違反了能量的轉化和守恒定律B．只要不違反能量的轉化和能量守恒定律的機器總是能夠制造勝利的C．只從單一熱源取熱，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a生其他影響的機器是可以制造出來的D．熱效率是百分之百的熱機是肯定不行能制造出來的答案AD解析依據(jù)熱力學第肯定律，不消耗任何燃料，卻能源源不斷地對外做功的機器是肯定不能制造勝利的，因為它違反了能量的轉化和能量守恒定律，故A正確；依據(jù)熱力學其次定律，不違反能量的轉化和能量守恒定律，但是只從單一熱源汲取熱量，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a生其他影響的機器是不行能制造出來的，故B、C錯誤；依據(jù)熱力學其次定律，熱效率是百分之百的熱機是肯定不行能制造出來的，故D正確。7．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，將流散到四周環(huán)境中的內能重新收集起來加以利用而不引起其他變更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．溫度上升時，物體中每個分子的運動速率都將增大答案B解析由熱力學其次定律可知，A錯誤，B正確；由分子間作用力與分子間距的關系可知，C錯誤；溫度上升時，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，D錯誤。8．(多選)下列關于晶體熔化的說法中正確的是()A．在晶體熔化的過程中，溫度不變，分子熱運動的平均速率不變，則無序程度不變B．晶體熔化時，分子的平衡位置由在空間的較為規(guī)則排列，變?yōu)榉肿拥钠胶馕恢玫妮^為無序排列，則無序度增大C．在晶體熔化的過程中，熵將保持不變D．在晶體熔化的過程中，熵將增加答案BD解析在晶體熔化的過程中，分子的平衡位置由較有規(guī)則變?yōu)闊o規(guī)則，無序度增大，熵將增加，故B、D正確。二、非選擇題9．熱量會自發(fā)地從________傳給________，但不會自發(fā)地從________傳給________，這說明：熱傳導的過程是有________的，這個過程可以向一個方向自發(fā)地進行，但是向相反的方向不能________地進行，要實現(xiàn)相反方向的過程，必需有_________，因而產生__________或引起________。答案高溫物體低溫物體低溫物體高溫物體方向性自發(fā)'外力幫助影響能量的消耗解析由熱力學其次定律內容可知，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到