物理競(jìng)賽熱力學(xué)第二定律試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題1分，共20分）1.熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述是（）A.不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響B(tài).不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ划a(chǎn)生其他影響C.一切自發(fā)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.熱不可能全部轉(zhuǎn)化為功答案：A2.根據(jù)熱力學(xué)第二定律，以下說(shuō)法正確的是（）A.熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體B.熱量可以自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體C.功可以全部轉(zhuǎn)化為熱，熱也可以全部轉(zhuǎn)化為功D.第二類永動(dòng)機(jī)是可以制成的答案：A3.關(guān)于熱力學(xué)第二定律的開(kāi)爾文表述，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響B(tài).熱機(jī)的效率不可能達(dá)到100%C.第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成D.可以從單一熱源吸收熱量全部用來(lái)做功答案：D4.以下現(xiàn)象中，符合熱力學(xué)第二定律的是（）A.一杯熱水自然冷卻，最后溫度和周圍環(huán)境相同B.熱量可以自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體C.電冰箱工作時(shí)，熱量從箱內(nèi)低溫物體傳到箱外高溫物體D.氣體膨脹時(shí)對(duì)外做功，同時(shí)溫度升高答案：A5.熱力學(xué)第二定律表明（）A.自然界中進(jìn)行的一切宏觀過(guò)程都具有方向性B.自然界中進(jìn)行的一切宏觀過(guò)程都是可逆的C.熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體D.功可以全部轉(zhuǎn)化為熱，熱也可以全部轉(zhuǎn)化為功答案：A6.一個(gè)孤立系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生的過(guò)程，總是向著（）的方向進(jìn)行。A.熵減小B.熵不變C.熵增大D.溫度降低答案：C7.以下關(guān)于熵的說(shuō)法正確的是（）A.熵是系統(tǒng)無(wú)序程度的量度B.熵值越大，系統(tǒng)越有序C.熵值越小，系統(tǒng)越無(wú)序D.熵與系統(tǒng)的微觀狀態(tài)數(shù)無(wú)關(guān)答案：A8.對(duì)于一個(gè)封閉系統(tǒng)，在可逆過(guò)程中，熵變（）A.大于零B.小于零C.等于零D.不確定答案：C9.不可逆過(guò)程中，系統(tǒng)的熵變（）A.大于零B.小于零C.等于零D.不確定答案：A10.下列過(guò)程中，熵增加的是（）A.氣體絕熱膨脹B.氣體等溫壓縮C.液體凝固成固體D.氣體等溫膨脹答案：A11.熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義是（）A.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B.熱不可能全部轉(zhuǎn)化為功C.不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響D.第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成答案：A12.關(guān)于熱機(jī)的效率，下列說(shuō)法正確的是（）A.熱機(jī)效率可以達(dá)到100%B.熱機(jī)效率不可能大于1C.熱機(jī)效率與工作物質(zhì)無(wú)關(guān)D.熱機(jī)效率只與熱機(jī)的設(shè)計(jì)有關(guān)答案：B13.從微觀角度看，熵增加的過(guò)程是（）A.分子的無(wú)序程度減小B.分子的無(wú)序程度增大C.分子的有序程度增大D.分子的有序程度不變答案：B14.以下哪種情況不違反熱力學(xué)第二定律（）A.熱量自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體B.從單一熱源吸收熱量全部用來(lái)做功C.電冰箱工作時(shí)，熱量從箱內(nèi)低溫物體傳到箱外高溫物體D.第二類永動(dòng)機(jī)答案：C15.熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)是揭示了（）A.能量守恒定律B.自然界中宏觀過(guò)程的方向性C.熱現(xiàn)象與其他現(xiàn)象的聯(lián)系D.分子熱運(yùn)動(dòng)的規(guī)律答案：B16.一個(gè)系統(tǒng)從某一狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)過(guò)程后，其熵變（）A.大于零B.小于零C.等于零D.不確定答案：C17.對(duì)于孤立系統(tǒng)內(nèi)的自發(fā)過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是（）A.熵總是減小的B.熵總是增大的C.熵保持不變D.熵可能增大也可能減小答案：B18.以下關(guān)于熱力學(xué)第二定律的說(shuō)法，錯(cuò)誤是的（）A.它是自然界的基本規(guī)律之一B.它與能量守恒定律相互獨(dú)立C.它限制了某些過(guò)程的進(jìn)行方向D.它在實(shí)際中有廣泛的應(yīng)用答案：B19.熱機(jī)工作時(shí)，從高溫?zé)嵩次盏臒崃縌1，向低溫?zé)嵩捶懦龅臒崃縌2，對(duì)外做功W，則有（）A.Q1=W+Q2B.Q1=W-Q2C.Q2=W+Q1D.W=Q1+Q2答案：A20.關(guān)于第二類永動(dòng)機(jī)，下列說(shuō)法正確的是（）A.第二類永動(dòng)機(jī)違反了能量守恒定律B.第二類永動(dòng)機(jī)違反了熱力學(xué)第一定律C.第二類永動(dòng)機(jī)違反了熱力學(xué)第二定律D.第二類永動(dòng)機(jī)是可以制成的答案：C二、多項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.熱力學(xué)第二定律的表述方式有（）A.克勞修斯表述B.開(kāi)爾文表述C.統(tǒng)計(jì)意義表述D.能量守恒表述答案：ABC2.以下哪些現(xiàn)象體現(xiàn)了熱力學(xué)第二定律（）A.一杯熱水自然冷卻B.熱量從高溫物體向低溫物體傳遞C.氣體的自由膨脹D.熱機(jī)工作時(shí)的能量轉(zhuǎn)化答案：ABCD3.關(guān)于熵，下列說(shuō)法正確的是（）A.熵是系統(tǒng)狀態(tài)的函數(shù)B.熵與系統(tǒng)的微觀狀態(tài)數(shù)有關(guān)C.熵增加的過(guò)程是不可逆過(guò)程D.孤立系統(tǒng)的熵永不減小答案：ABCD4.熱機(jī)效率的影響因素有（）A.工作物質(zhì)B.高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩吹臏囟炔頒.熱機(jī)的設(shè)計(jì)和制造工藝D.熱量損失答案：ABCD5.以下過(guò)程屬于不可逆過(guò)程的有（）A.摩擦生熱B.氣體的絕熱自由膨脹C.熱量從高溫物體向低溫物體的自發(fā)傳遞D.功熱轉(zhuǎn)換答案：ABCD6.對(duì)于一個(gè)孤立系統(tǒng)內(nèi)的自發(fā)過(guò)程，以下說(shuō)法正確的是（）A.系統(tǒng)的熵會(huì)增加B.系統(tǒng)的無(wú)序程度會(huì)增大C.如果沒(méi)有外界干預(yù)，系統(tǒng)不會(huì)回到初始狀態(tài)D.系統(tǒng)的能量會(huì)減少答案：ABC7.熱力學(xué)第二定律對(duì)實(shí)際過(guò)程的指導(dǎo)意義在于（）A.指明了實(shí)際過(guò)程進(jìn)行的方向B.可以判斷某些過(guò)程是否可能發(fā)生C.可以計(jì)算系統(tǒng)的熵變D.可以確定熱機(jī)的最大效率答案：ABD?8.以下關(guān)于第二類永動(dòng)機(jī)的說(shuō)法，正確的是（）A.第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律B.第二類永動(dòng)機(jī)違反了熱力學(xué)第二定律C.第二類永動(dòng)機(jī)試圖從單一熱源吸收熱量全部用來(lái)做功D.第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的答案：ABCD9.關(guān)于熱力學(xué)第二定律與其他物理規(guī)律的關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是（）A.它與能量守恒定律相互補(bǔ)充，共同描述自然界的規(guī)律B.它與熱力學(xué)第一定律有本質(zhì)區(qū)別C.它是對(duì)牛頓力學(xué)等經(jīng)典物理規(guī)律的進(jìn)一步拓展D.它與分子動(dòng)理論密切相關(guān)答案：ABCD10.以下哪些情況可以用熱力學(xué)第二定律來(lái)解釋（）A.電冰箱制冷原理B.氣體擴(kuò)散的方向性C.化學(xué)反應(yīng)的方向D.生物體內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換答案：ABCD三、判斷題（每題1分，共10分）1.熱力學(xué)第二定律表明自然界中一切宏觀過(guò)程都是可逆的。（）答案：×2.熱量可以自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。（）答案：×3.第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，但違反了熱力學(xué)第二定律。（）答案：√4.熵增加的過(guò)程一定是不可逆過(guò)程。（）答案：√5.熱機(jī)的效率可以達(dá)到100%。（）答案：×6.對(duì)于一個(gè)孤立系統(tǒng)，其熵永不減小。（）答案：√7.熱力學(xué)第二定律只適用于宏觀系統(tǒng)，不適用于微觀系統(tǒng)。（）答案：×8.功可以全部轉(zhuǎn)化為熱，熱也可以全部轉(zhuǎn)化為功。（）答案：×9.不可逆過(guò)程中，系統(tǒng)的熵一定增加。（）答案：×10.熱力學(xué)第二定律是自然界的基本規(guī)律之一，具有普適性。（）答案：√四、填空題（每題1分，共10分）1.熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述是不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而（）。答案：不產(chǎn)生其他影響2.開(kāi)爾文表述指出不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χǎ?。答案：不產(chǎn)生其他影響3.熵是系統(tǒng)（）程度的量度。答案：無(wú)序4.對(duì)于一個(gè)封閉系統(tǒng)，在可逆過(guò)程中，熵變（）。答案：等于零5.不可逆過(guò)程中，系統(tǒng)的熵變（）。答案：大于零6.熱機(jī)工作時(shí)，從高溫?zé)嵩次盏臒崃縌1，向低溫?zé)嵩捶懦龅臒崃縌2，對(duì)外做功W，則Q1=（）。答案：W+Q27.第二類永動(dòng)機(jī)違反了（）。答案：熱力學(xué)第二定律8.孤立系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生的過(guò)程，總是向著熵（）的方向進(jìn)行。答案：增大9.從微觀角度看，熵增加的過(guò)程是分子的無(wú)序程度（）的過(guò)程。答案：增大10.熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義是一切自然過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性（）的方向進(jìn)行。答案：增大五（簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述及其實(shí)質(zhì)。答案：克勞修斯表述：不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響。實(shí)質(zhì)：揭示了熱量傳遞的方向性，即熱量自發(fā)地從高溫物體向低溫物體傳遞，而要使熱量從低溫物體傳到高溫物體，必須有外界的作用，且會(huì)產(chǎn)生其他影響。2.說(shuō)明熱力學(xué)第二定律的開(kāi)爾文表述與第二類永動(dòng)機(jī)的關(guān)系。答案：開(kāi)爾文表述指出不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ划a(chǎn)生其他影響。第二類永動(dòng)機(jī)是指從單一熱源吸收熱量全部用來(lái)做功而不產(chǎn)生其他影響的熱機(jī)。開(kāi)爾文表述表明第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的，因?yàn)樗`反了熱力學(xué)第二定律。3.簡(jiǎn)述熵增加原理及其適用條件。答案：熵增加原理：孤立系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生的過(guò)程，總是向著熵增大的方向進(jìn)行。適用條件：孤立系統(tǒng)，即與外界沒(méi)有物質(zhì)和能量交換的系統(tǒng)。4.從熱力學(xué)第二定律的角度解釋熱機(jī)效率為什么不能達(dá)到100%。答案：根據(jù)熱力學(xué)第二定律的開(kāi)爾文表述，不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ划a(chǎn)生其他影響。熱機(jī)工作時(shí)，從高溫?zé)嵩次諢崃?，一部分用?lái)對(duì)外做功，另一部分要向低溫?zé)嵩捶懦鰺崃?。所以熱機(jī)效率不可能達(dá)到100%，總會(huì)有熱量損失。六、論述題（每題5分，共20分）1.論述熱力學(xué)第二定律在實(shí)際生活中的應(yīng)用實(shí)例及意義。答案：應(yīng)用實(shí)例：電冰箱制冷：通過(guò)消耗電能，將熱量從低溫的箱內(nèi)傳到高溫的箱外，實(shí)現(xiàn)制冷。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)：燃料燃燒產(chǎn)生高溫高壓氣體推動(dòng)活塞做功，同時(shí)熱量會(huì)散發(fā)到周圍環(huán)境中，體現(xiàn)了熱傳遞的方向性。意義：指導(dǎo)實(shí)際過(guò)程：指明了許多實(shí)際過(guò)程進(jìn)行的方向，幫助人們合理設(shè)計(jì)和利用各種設(shè)備和系統(tǒng)。提高能源利用效率：例如在熱機(jī)設(shè)計(jì)中，根據(jù)熱力學(xué)第二定律可以盡量減少熱量損失，提高熱機(jī)效率，從而更有效地利用能源。解釋自然現(xiàn)象：能夠解釋許多自然現(xiàn)象的發(fā)生和發(fā)展，如熱量傳遞、擴(kuò)散等過(guò)程的方向性。2.論述如何從微觀角度理解熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義。答案：從微觀角度看，系統(tǒng)的微觀狀態(tài)數(shù)與熵密切相關(guān)。熵是系統(tǒng)無(wú)序程度的量度，微觀狀態(tài)數(shù)越多，系統(tǒng)越無(wú)序，熵值越大。熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義表明，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。這是因?yàn)樵谧匀贿^(guò)程中，系統(tǒng)總是傾向于從有序狀態(tài)向無(wú)序狀態(tài)發(fā)展，微觀狀態(tài)數(shù)增加，熵增大。例如氣體的自由膨脹，氣體分子會(huì)從相對(duì)集中的狀態(tài)擴(kuò)散到更均勻的狀態(tài)，分子的無(wú)序程度增加，熵增大。3.論述熱力學(xué)第二定律與能量守恒定律的關(guān)系及各自的重要性。答案：關(guān)系：能量守恒定律表明能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程中總量保持不變。熱力學(xué)第二定律則揭示了自然界中宏觀過(guò)程的方向性，與能量守恒定律相互補(bǔ)充。能量守恒定律關(guān)注能量的數(shù)量，而熱力學(xué)第二定律關(guān)注能量轉(zhuǎn)化和過(guò)程的方向性。重要性：能量守恒定律是自然界的基本規(guī)律之一，是整個(gè)物理學(xué)的基石，保證了自然界中能量的平衡和穩(wěn)定。熱力學(xué)第二定律則進(jìn)一步限定了能量轉(zhuǎn)化和利用的方式，指出了哪些過(guò)程可以自發(fā)進(jìn)行，哪些需要外界干預(yù)，對(duì)于理解和設(shè)計(jì)各種物理、化學(xué)和生物過(guò)程具有重要指導(dǎo)意義。4.論述熱力學(xué)第二定律對(duì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)作