人教版高中物理选修33第10章4Word格式文档下载.docx
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如：
重物下落、植物的开花结果等都是自然界客观存在的一些过程，它们不受外来干扰，这就是自发的过程；
而在夏天，室内温度比外界低，用空调却还能不断地把室内热量向外界传递，是因为电流对空调做了功，不是自发的过程．
2．热量从高温物体传递到低温物体，是因为两者存在着温度差，而不是热量从内能大的物体传递到内能小的物体，由内能的定义可知，温度低的物体有可能比温度高的物体内能大．
1．关于热传导的方向性．下列说法正确的是（ ）
A．热量能自发地由高温物体传给低温物体
B．热量能自发地由低温物体传给高温物体
C．在一定条件下，热量也可以从低温物体传给高温物体
D．热量一定不可能从低温物体传给高温物体
E．热量既可以从高温物体传递到低温物体，也可以从低温物体传递到高温物体
【解析】 在有外力做功的情况下，热量可以从低温物体传递给高温物体；
而在自发的条件下，热量只能从高温物体传给低温物体，故A、C、E选项正确．
【答案】 ACE
2．关于制冷机制冷过程的说法中，正确的是（ ）
A．此过程违反了热力学第二定律
B．此过程没有违反热力学第二定律
C．此过程违反了能量守恒定律
D．此过程没有违反能量守恒定律
E．此过程在消耗电能的前提下，热量从低温物体传给高温物体
【解析】 制冷机可以从低温物体吸收热量传给高温物体，但必须消耗电能，热力学第二定律并不否认热量可从低温物体传给高温物体，关键是“不产生其他影响”，A错误，B、E正确，任何物理过程都不违反能量守恒定律，C错误，D正确．
【答案】 BDE
3．（2016·
石家庄检测）根据热力学第二定律，下列说法正确的是（ ）
A．热机中燃气的内能不可能全部变成机械能
B．电能不可能全部转变成内能
C．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部转变成电能
D．在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体
E．第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律
【解析】 凡是与热现象有关的宏观热现象都具有方向性．无论采用任何设备和手段进行能量转化，总是遵循“机械能可全部转化为内能，而内能不能全部转化为机械能”，故A正确；
火力发电机发电时，能量转化的过程为内能→机械能→电能，因为内能→机械能的转化过程中会对外放出热量，故燃气的内能必然不能全部变为电能，C正确；
热量从低温物体传递到高温物体不能自发进行，必须借助外界的帮助，结果会带来其他影响，这正是热力学第二定律第一种（克氏）表述的主要思想，故D正确．由电流热效应中的焦耳定律可知，电能可以全部转化为内能．故B错误；
第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律，故E错误．
【答案】 ACD
理解热力学第二定律的实质，即自然界中进行的所有涉及热现象的宏观过程都具有方向性.理解的关键在于“自发”和“不引起其他变化”
热力学第二定律的开尔文表述
1．热机
（1）热机工作的两个阶段：
第一个阶段是燃烧燃料，把燃料中的化学能变成工作物质的内能．第二个阶段是工作物质对外做功，把自己的内能变成机械能．
（2）热机的效率：
热机输出的机械功W与燃料产生的热量Q的比值．用公式表示：
η＝W/Q.
2．开尔文表达
不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．（该表述阐述了机械能与内能转化的方向性）
3．热力学第二定律的其他描述
（1）一切宏观自然过程的进行都具有方向性．
（2）气体向真空的自由膨胀是不可逆的．
（3）第二类永动机是不可能制成的．
4．第二类永动机
（1）定义：
只从单一热库吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化的热机．
（2）第二类永动机不可能制成的原因：
虽然第二类永动机不违背能量守恒定律，但大量的事实证明，在任何情况下，热机都不可能只有一个热库，热机要不断地把吸收的热量变为有用的功，就不可避免地将一部分热量传给低温热库．
1．第二类永动机违背了热力学第二定律．（√）
2．科技发达后，热机的效率可以达到100%；
（×
3．机械能可以全部转化为内能，而内能不能自发的全部转化为机械能．（√）
1．如图10 4 2所示，在甲图的活塞上轻轻放上一块小物体，重力做功将重力势能转化为气体内能，气体温度升高与外界进行热交换，直到乙图所示的状态，活塞还能自发地返回原位置吗？
甲 乙
10 4 2
【提示】 活塞不能返回原位置，气体不会自发地吸收热量将内能转化成机械能，因为这违背了热力学第二定律．
2．随着科技的不断发展，假如能够使热机没有漏气，没有摩擦，也没有机体热量损失，是不是能够使热机效率达到100%?
【提示】 不能，原因是热机的工作物质吸收的热量不能完全用来做功，这违背了热力学第二定律．
1．开尔文表述中的“单一热源”指温度恒定且均匀的热源．“不引起其他变化”是指唯一效果是热量全部转变为功而外界及系统都不发生任何变化．其物理实质揭示了热变功过程是不可逆的．
2．热力学第二定律的每一种表述都揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，都是不可逆的．
3．两类永动机的比较
第一类永动机：
不消耗任何能量，可以不断做功（或只给予很小的能量启动后，可以永远运动下去）．
第二类永动机：
将内能全部转化为机械能，而不引起其他变化（或只有一个热源，实现内能与机械能的转化）．
4．（2016·
上海高二检测）根据热力学第二定律，下列说法中正确的是（ ）
A．不可能从单一热源吸热并把它全部用来做功，而不引起其他变化
B．没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机是可以实现的
C．制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气而不引起其他变化
D．在火力发电中，燃气的内能不可能全部变成电能
E．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量
【解析】 热力学第二定律揭示了与热现象有关的物理过程的方向性，A对；
机械能和内能的转化过程具有方向性，机械能可以全部转化为内能，而内能要全部转化为机械能必须有外界的帮助，故B错；
冰箱向外传递热量时消耗了电能，故C错；
火力发电时，能量转化的过程为内能→机械能→电能，因为内能向机械能转化过程中会对外放出热量，故燃气的内能必然不会全部变为电能，故D对；
不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其它影响，即第二类永动机不存在，故E正确．
【答案】 ADE
5．关于热现象和热学规律，下列说法中不正确的是（ ）
A．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并达到绝对零度，最终实现热机效率100%
B．热量是不可能从低温物体传递给高温物体的
C．第二类永动机遵从能量守恒，故能做成
D．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2.0×
105J，同时空气向外界放出热量1.5×
105J，则空气的内能增加了0.5×
105J
E．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能，同时不引起其他变化
【解析】 由热力学第二定律知B、C错；
绝对零度不可达到，A错；
由热力学第一定律知D正确；
机械能可以全部转化内能，内能在引起其他变化时可能全部转化为机械能，故E正确．
【答案】 ABC
6.如图10 4 3中汽缸内盛有定量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触是光滑的，但不漏气，现将活塞杆缓慢向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功．若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法不正确的是（ ）
图10 4 3
A．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程违背热力学第二定律
B．气体是从单一热源吸热，但并未全部用来对外做功，此过程不违背热力学第二定律
C．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程不违背热力学第二定律
D．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程不违背热力学第一定律
E．以上四种说法都不对
【解析】 由于气体始终通过汽缸与外界接触，外界温度不变，活塞杆与外界连接并使其缓慢地向右移动过程中，有足够时间进行热交换，气体等温膨胀，所以汽缸内的气体温度不变，内能也不变，该过程气体是从单一热源即外部环境吸收热量，即全部用来对外做功才能保证内能不变，此过程既不违背热力学第二定律，也
不违背热力学第一定律，此过程由外力对活塞做功来维持，如果没有外力F对活塞做功，此过程不可能发生，C、D正确，故选A、B、E.
【答案】 ABE
1．热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的一种表述形式，是从能的角度揭示不同物质运动形式相互转化的可能性．告诫人们：
第一类永动机不可能制成．
2．热力学第二定律揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性．如机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能而不引起其他变化，进一步揭示了各种有关热的物理过程都具有方向性．告诫人们：
第二类永动机不可能制成．
学业分层测评（十五）
（建议用时：
45分钟）
[学业达标]
1．第二类永动机不可能制成的原因的下列说法不正确的是（ ）
A．违背能量守恒定律
B．热量总是从高温物体传递到低温物体
C．机械能不能全部转化为内能
D．内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化
E．违背了热力学第二定律
【解析】 第二类永动机的设想并不违背能量守恒定律，但违背了“能量转化过程是有方向性的”规律，故A错．在引起其他变化的情况下，热量可由低温物体非自发地传递到高温物体，故B错．机械能可以全部转化为内能，故C错．
2．（2016·
临汾高二检测）关于热力学定律和分子动理论，下列说法中不正确的是（ ）
A．我们可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化
B．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的
C．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量
D．在分子力作用范围内，分子力总是随分子间距离的增大而减小
E．温度升高时，物体中每个分子的运动速率都将增大
【解析】 由热力学第二定律可知，A错误，B、C正确，由分子间作用力与分子间距离的关系可知，D项错误；
温度升高时，物体中分子平均动能增大，但并不是每个分子的动能都增大，即并不是每个分子的运动速率都增大，故E项错误．
西安高二检测）下列说法中不正确的是（ ）
A．电动机是把电能全部转化为机械能的装置
B．热机是将内能全部转化为机械能的装置
C．随着技术不断发展，可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能
D．虽然不同形式的能量可以相互转化，但不可能将已转化成内能的能量全部收集起来加以完全利用
E．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递
【解析】 由于电阻的存在，电流通过电动机时一定发热，电能不能全部转化为机械能，A错误；
根据热力学第二定律知，热机不可能将内能全部转化为机械能，B错误；
C项说法违背热力学第二定律，因此错误，由于能量耗散，能源的可利用率降低，D正确，在电流做功的情况下，热量可以从低温物体向高温物体传递，故E正确．
4．下列说法中不正确的是（ ）
A．功可以完全转化为热量，而热量不可以完全转化为功
B．热机必须是具有两个热库，才能实现热功转化
C．热机的效率不可能大于1，但可能等于1
D．热机的效率必定小于1
E．随着节能减排措施的不断完善，最终也不会使汽车和热机的效率达到100%
【解析】 本题要求全面领会开尔文表述的含义，同时注意语言逻辑性，开尔文表述没有排除热量可以完全转化为功，但必然要产生其他变化，比如气体等温膨胀，气体内能完全转化为功，但气体体积增大了，A错误；
开尔文表述指出，热机不可能只有单一热库，但未必有两个热库，可能具有两个以上热库，B错误；
由η＝
可知，只要Q2≠0，η≠1，如果Q2＝0，则低温热库不存在，违背了开尔文表述，故C错误，D、E正确．
5．（2016·
潍坊高二检测）我们绝不会看到：
一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来．其原因的下列说法不正确的是（ ）
A．这违背了能量守恒定律
B．在任何条件下内能都不可能转化为机械能，只有机械能才会转化为内能
C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的
D．机械能可全部转化为内能，而内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化
E．以上说法均不正确
【解析】 机械能和内能可以相互转化，但必须通过做功来实现．由热力学第二定律可知，内能不可能全部转化成机械能，同时不引起其他变化；
无论采用任何设备和手段进行能量转化总是遵循选项A的表述．
6．下列说法中正确的是（ ）
A．一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性
B．一切不违背能量守恒定律的物理过程都是可能实现的
C．由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行
D．一切物理过程都不可能自发地进行
E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆的
【解析】 热力学第二定律是反映宏观自然过程的方向性的定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但可以自发地从高温物体传到低温物体；
并不是所有符合能量守恒定律的宏观过程都能实现，故A、C正确，B、D错误，一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的，则E正确．
7．如图10 4 4所示，为电冰箱的工作原理示意图；
压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外．下列说法正确的是（ ）【导学号：
11200095】
图10 4 4
A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外
B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能
C．电冰箱的工作原理不违背热力学第一定律
D．电冰箱的工作原理违背热力学第一定律
E．电冰箱除了将热量从低温热库传到高温热库外，工作过程中所产生的其他一切影响，不论用任何的办法都不可能加以消除
【解析】 热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能的转化和守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，故C正确，D错误；
再根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，必须借助于其他系统做功，A错误，B正确，故选B、C、E.
【答案】 BCE
8．（2016·
青岛高二检测）热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一：
不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其他变化；
其二：
不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化．第一种表述方式可以用图10 4 5甲来表示，根据你对第二种表述的理解，如果也用类似的示意图来表示，请你根据第二种表述完成示意图乙．
【导学号：
11200096】
图10 4 5
【解析】 由图甲可知，使热量由低温物体传递到高温物体必伴随着压缩机的做功，即引起其他变化；
对于第二种方式，热机工作时，从高温物体吸收热量，只有一部分用来对外做功，转变为机械能，另一部分热量要排放给低温物体，其表述示意图如右图所示．
[能力提升]
9．下列说法正确的是（ ）
A．机械能和内能的转化具有方向性
B．电流的能不可全部转化为内能
C．第二类永动机虽然不违背能量守恒定律，但它是制造不出来的
D．在火力发电机中燃气的内能不可能全部转化成电能
E．第二类永动机既不违背能量守恒定律，也不违反热力学第二定律
【解析】 凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，机械能可全部转化为内能，而内能不能全部转化为机械能，A、D正确；
由电流热效应中的焦耳定律可知，电流的能可全部转化为内能，而内能不可能全部转化为电流的能，B错误；
第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它违反热力学第二定律，是制造不出来的，C正确、E错误．
10．（2016·
南京高二检测）关于热机和永动机，下列说法中正确的是（ ）
A．效率为100%的热机是不可能制成的
B．第二类永动机可以制成
C．不需要任何外力做功而可正常运行的制冷机是不可能制成的
D．能把从单一热源吸收的热量全部用来做功而不引起其他变化的热机是可以实现的
E．能把从单一热源吸收的热量全部用来做功而不引起其他变化的热机是不能实现的
【解析】 热机在工作过程中，必然向外排出热量，故热机效率小于100%，故A对；
由热力学第二定律可得C对，B错；
内能要全部转化为机械能，必须借助外界的帮助，因而一定会引起其他变化，故D错，E对．
11．（2016·
青岛模拟）有以下说法：
A．气体的温度越高，分子的平均动能越大
B．即使气体的温度很高，仍有一些分子的运动速度是非常小的
C．对物体做功不可能使物体的温度升高
D．如果气体分子间的相互作用力小到可以忽略不计，则气体的内能只与温度有关
E．一由不导热的器壁做成的容器，被不导热的隔板分成甲、乙两室．甲室中装有一定质量的温度为T的气体，乙室为真空，如图10 4 6所示，提起隔板，让甲室中的气体进入乙室，若甲室中气体的内能只与温度有关，则提起隔板后当气体重新达到平衡时，其温度仍为T
图10 4 6
F．空调机作为制冷机使用时，使热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作是不遵守热力学第二定律的
G．对于一定量的气体，当其温度降低时，速率大的分子数目减小，速率小的分子数目增加
H．从单一热源吸取热量使之全部变成有用的机械功是不可能的
其中正确的是________．【导学号：
11200097】
【答案】 ABEG
12．（2016·
石家庄高二检测）制冷机是一种利用工作物质，使热量从低温物体传到高温物体的装置，通过制冷机的工作可以使一定空间内的物体温度低于环境温度并维持低温状态．夏天，将房间一台正在工作的电冰箱的门打开，这是否可以降低室内的平均温度？
为什么？
【解析】 不会降低室内的平均温度．若将一台正在工作的电冰箱的门打开，尽管可以不断向室内释放冷气，但同时冰箱的箱体也向室内散热，就整个房间来说，由于外界通过导线不断有能量输入，室内的温度会不断升高．
【答案】 见解析
13．一辆汽车的发动机输出功率为66.15kW，每小时耗（柴）油14kg，请计算发动机的效率．（柴油的燃烧值为4.3×
107J/kg）
11200098】
【解析】 计算发动机的热效率可根据热机效率的定义，先求出发动机做的有用功和消耗的燃料完全燃烧放出的能量，然后再求效率．
发动机每小时做的功W＝Pt＝66150W×
3600s＝2.38×
108J
完全燃烧14kg柴油放出的能量Q总＝4.3×
107J/kg×
14kg＝6.02×
有用功的能量Q有＝W＝2.38×
所以η＝
＝
×
100%＝39.5%
发动机的效率是39.5%.
【答案】 39.5%
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