2024高中物理刷題首秧第十章課時(shí)4熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律的微觀解釋對(duì)點(diǎn)練+鞏固練含解析新人教版選修3-2

PAGEPAGE8課時(shí)4熱力學(xué)其次定律熱力學(xué)其次定律的微觀說(shuō)明[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練]學(xué)問(wèn)點(diǎn)一·熱力學(xué)其次定律1．隔板將絕熱的汽缸分為A、B兩部分，A內(nèi)充有氣體，B內(nèi)為真空(如圖甲)。現(xiàn)把隔板抽去，A中的氣體自動(dòng)充溢整個(gè)容器(如圖乙)，這個(gè)過(guò)程稱為氣體的自由膨脹。下列說(shuō)法正確的是()A．自由膨脹過(guò)程中，氣體分子只做定向運(yùn)動(dòng)B．自由膨脹前后，氣體的壓強(qiáng)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(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，能全部自動(dòng)回到A部分答案C解析自由膨脹時(shí)，氣體并不對(duì)外做功，絕熱容器又沒(méi)有熱量交換，所以內(nèi)能不變，則氣體的溫度保持不變。故選C。2．下列說(shuō)法中，正確的是()A．一切形式的能量間的相互轉(zhuǎn)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(kuò)散過(guò)程具有方向性D．一切形式的能量間的相互轉(zhuǎn)化都不具有可逆性答案C解析熱力學(xué)其次定律反映的全部與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都具有方向性，A、D錯(cuò)誤；熱量不是不能從低溫物體傳給高溫物體，關(guān)鍵是否還產(chǎn)生其他影響，B錯(cuò)誤；氣體擴(kuò)散過(guò)程具有方向性，C正確。3．(多選)以下說(shuō)法正確的是()A．電冰箱內(nèi)的食品溫度比室內(nèi)溫度低，說(shuō)明在肯定條件下熱傳導(dǎo)也可以由低溫物體向高溫物體進(jìn)行B．內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C．能量的耗散否定了能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律D．能量的耗散說(shuō)明自然界的宏觀過(guò)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(guò)做功等物理過(guò)程，電冰箱制冷的過(guò)程電流做功，故A錯(cuò)誤；在肯定條件下，內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，B正確；能量的耗散正說(shuō)明白能量的轉(zhuǎn)化與守恒，耗散的能量轉(zhuǎn)化為物體的內(nèi)能，這個(gè)過(guò)程有方向性，故C錯(cuò)誤，D正確。4．下列說(shuō)法正確的是()A．熱量只能從內(nèi)能高的物體傳遞給內(nèi)能低的物體，而不能從內(nèi)能低的物體傳遞給內(nèi)能高的物體B．熱機(jī)的效率之所以小于100%，是因?yàn)樵O(shè)計(jì)、制造得不夠好C．因?yàn)槟芰渴睾悖圆粫?huì)存在能源危機(jī)D．以上說(shuō)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(nèi)能差，與物體內(nèi)能的大小無(wú)關(guān)，內(nèi)能與溫度是兩個(gè)完全不同的概念，內(nèi)能大的物體溫度不肯定高，故A錯(cuò)誤；依據(jù)熱機(jī)的原理，任何熱機(jī)都不行能把它得到的內(nèi)能完全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，它工作時(shí)，總要向低溫?zé)嵩?冷凝器等)放熱，故熱機(jī)的效率總小于100%，與設(shè)計(jì)制造的好壞無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；能源是供應(yīng)能量的資源，如煤、石油等，在人們利用能源的過(guò)程中，從能源物質(zhì)中獲得的能量一部分轉(zhuǎn)化為人們須要的機(jī)械能，一部分以熱量形式向外界放出，這些損失掉的能量無(wú)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(huì)造成可利用的資源越來(lái)越少，人類面臨能源危機(jī)，故C錯(cuò)誤，D正確。5．其次類永動(dòng)機(jī)________(“可能”或“不行能”)制成，這種永動(dòng)機(jī)________(“違反”或“不違反”)能量守恒定律，但機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程具有________，機(jī)械能________(“可以”或“不行以”)全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，內(nèi)能________(“可以”或“不行以”)全部轉(zhuǎn)化成機(jī)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(dòng)機(jī)違反熱力學(xué)其次定律，不違反能量守恒定律。6．熱力學(xué)其次定律常見(jiàn)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(lái)做功，而不引起其他變更。圖甲是依據(jù)熱力學(xué)其次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)你依據(jù)其次種表述完成示意圖乙。依據(jù)你的理解，熱力學(xué)其次定律的實(shí)質(zhì)是__________________________。答案如圖所示一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都具有方向性解析從高溫物體向低溫物體傳遞熱量是通過(guò)熱機(jī)的做功來(lái)完成的，熱機(jī)應(yīng)對(duì)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(shuō)法是否正確？為什么？答案這一說(shuō)法是不正確的，熱力學(xué)其次定律是說(shuō)熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體。此說(shuō)法中略去了“自發(fā)地”，通過(guò)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(xué)問(wèn)點(diǎn)二·熱力學(xué)其次定律的微觀說(shuō)明8．(多選)下列關(guān)于熵的觀點(diǎn)中，正確的是()A．熵越大，代表系統(tǒng)分子運(yùn)動(dòng)越無(wú)序B．熵較大的宏觀狀態(tài)就是無(wú)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(gè)自發(fā)的過(guò)程總是向熵削減的方向進(jìn)行D．熱力學(xué)其次定律的微觀實(shí)質(zhì)是熵是增加的，因此熱力學(xué)其次定律又叫熵增加原理答案AD解析熵是分子運(yùn)動(dòng)無(wú)序程度的量度，分子運(yùn)動(dòng)無(wú)序程度越大，熵越大，故A正確；熵是物體內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)無(wú)序程度的量度，則熵較大的宏觀狀態(tài)就是無(wú)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(cuò)誤；在孤立系統(tǒng)中，一個(gè)自發(fā)的過(guò)程總是向熵增加的方向進(jìn)行，總熵不會(huì)減小，故C錯(cuò)誤；熱力學(xué)其次定律的微觀實(shí)質(zhì)是：孤立系統(tǒng)中的熵總是不會(huì)削減的，故D正確。故選A、D。9．(多選)關(guān)于有序和無(wú)序，下列說(shuō)法正確的是()A．有序和無(wú)序不是肯定的B．一個(gè)“宏觀態(tài)”可能對(duì)應(yīng)著很多的“微觀態(tài)”C．一個(gè)“宏觀態(tài)”對(duì)應(yīng)著唯一的“微觀態(tài)”D．無(wú)序意味著各處一樣、平均、沒(méi)有差別答案ABD解析無(wú)序意味著各處都一樣，平均、沒(méi)有差別，有序則相反。有序和無(wú)序是相對(duì)的。系統(tǒng)的宏觀狀態(tài)對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)的多少表現(xiàn)為宏觀態(tài)無(wú)序程度的大小，一個(gè)“宏觀態(tài)”可能對(duì)應(yīng)著很多的“微觀態(tài)”。故A、B、D正確。10．下面關(guān)于熵的有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．熵是系統(tǒng)內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)無(wú)序性的量度B．在自然過(guò)程中熵總是增加的C．熱力學(xué)其次定律也叫做熵減小原理D．熵值越大代表著越為無(wú)序答案C解析假如過(guò)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(guò)程都是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性增大的方向進(jìn)行，C錯(cuò)誤。11．(多選)依據(jù)對(duì)熵的理解，下列說(shuō)法正確的是()A．一個(gè)玻璃杯破裂后，玻璃渣混亂地散落一地，此時(shí)無(wú)序性增加，我們也說(shuō)熵增加B．一滴紅墨水滴到一杯清水中，紅墨水分子快速擴(kuò)散，直至勻稱，此時(shí)無(wú)序性增加，我們也說(shuō)熵增加了C．下課鈴響了，同學(xué)們紛紛走出教室來(lái)到操場(chǎng)，進(jìn)行課外活動(dòng)，此時(shí)無(wú)序性增加，我們也說(shuō)熵增加了D．植物生長(zhǎng)是通過(guò)光合作用將二氧化碳和水轉(zhuǎn)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(dāng)玻璃杯破裂后，玻璃渣混亂地散落一地，此時(shí)無(wú)序性增加了，依據(jù)熱力學(xué)其次定律的微觀說(shuō)明可知玻璃杯的無(wú)序性增加了，也稱玻璃杯這個(gè)系統(tǒng)的熵增加了，故A正確，同理可知B、C正確；植物生長(zhǎng)是通過(guò)光合作用將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為葡萄糖，明顯是更為有序了，熵是減小了，故D錯(cuò)誤。12．如圖所示，質(zhì)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(guān)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(jiàn)解析解析依據(jù)大量分子運(yùn)動(dòng)對(duì)系統(tǒng)無(wú)序程度的影響，熱力學(xué)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(shí)，總是向著無(wú)序程度增大的方向發(fā)展，至少無(wú)序程度不會(huì)削減。這也就是說(shuō)，任何一個(gè)系統(tǒng)自發(fā)變更時(shí)，系統(tǒng)的熵要么增加，要么不變，但不會(huì)削減。質(zhì)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(zhuǎn)化，所以，氣態(tài)時(shí)的熵最大，其次是液態(tài)，固態(tài)時(shí)的熵最小。[提升訓(xùn)練]一、選擇題1．關(guān)于兩類永動(dòng)機(jī)和熱力學(xué)兩大定律，下列說(shuō)法正確的是()A．其次類永動(dòng)機(jī)不行能制成是因?yàn)檫`反了熱力學(xué)第肯定律B．第一類永動(dòng)機(jī)不行能制成是因?yàn)檫`反了熱力學(xué)其次定律C．由熱力學(xué)第肯定律可知做功不肯定變更內(nèi)能，熱傳遞也不肯定變更內(nèi)能，但同時(shí)做功和熱傳遞肯定會(huì)變更內(nèi)能D．由熱力學(xué)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(kù)汲取熱量，完全變勝利也是可能的答案D解析第一類永動(dòng)機(jī)違反能量守恒定律，其次類永動(dòng)機(jī)違反熱力學(xué)其次定律，A、B錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第肯定律可知W≠0，Q≠0，但ΔU＝W＋Q可以等于0，C錯(cuò)誤；由熱力學(xué)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(xué)其次定律，下列推斷正確的是()A．熱機(jī)中燃?xì)獾膬?nèi)能不行能全部變成機(jī)械能B．電流的能不行能全部變成內(nèi)能C．在火力發(fā)電機(jī)中，燃?xì)獾膬?nèi)能不行能全部變成電能D．在熱傳導(dǎo)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(guān)的宏觀現(xiàn)象都具有方向性，無(wú)論采納任何設(shè)備和手段進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化，總遵循“機(jī)械能可全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能”的規(guī)律，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)外放熱，燃?xì)獾膬?nèi)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(jìn)行，必需有外界做功，結(jié)果會(huì)帶來(lái)其他影響，故D正確；由電流熱效應(yīng)的焦耳定律可知，電功可全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故B錯(cuò)誤。3．(多選)關(guān)于熱力學(xué)其次定律的微觀意義，下列說(shuō)法正確的是()A．大量分子無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)能夠自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蜻\(yùn)動(dòng)B．熱傳遞的自然過(guò)程是大量分子從有序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向無(wú)序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過(guò)程C．熱傳遞的自然過(guò)程是大量分子從無(wú)序程度小的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向無(wú)序程度大的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過(guò)程D．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)行答案CD解析分子熱運(yùn)動(dòng)是大量分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)的一個(gè)宏觀過(guò)程包含著大量的微觀狀態(tài)，這是一個(gè)無(wú)序的運(yùn)動(dòng)，依據(jù)熵增加原理，熱運(yùn)動(dòng)的結(jié)果只能使分子熱運(yùn)動(dòng)更加無(wú)序，而不是變成了有序，熱傳遞的自然過(guò)程從微觀上講就是大量分子從無(wú)序程度小的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向無(wú)序程度大的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過(guò)程，故選C、D。4．隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源短缺問(wèn)題日顯突出，已對(duì)各國(guó)人民的日常生活造成了各種影響，能源成為困擾世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大難題之一，下列有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的說(shuō)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(lái)做功，而不引起其他變更B．只要對(duì)內(nèi)燃機(jī)不斷改進(jìn)，就可以把內(nèi)燃機(jī)得到的全部?jī)?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C．滿意能量守恒定律的物理過(guò)程都能自發(fā)地進(jìn)行D．外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能必定增加答案A解析由熱力學(xué)其次定律的開(kāi)爾文表述可知A正確；熱機(jī)效率總低于100%，故B錯(cuò)誤；滿意能量守恒定律的過(guò)程未必能自發(fā)進(jìn)行，故C錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第肯定律ΔU＝W＋Q可知，W>0，ΔU不肯定大于0，即內(nèi)能不肯定增加，故D錯(cuò)誤。5．(多選)對(duì)“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(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目較多，較為無(wú)序C．潑出的水是一種宏觀態(tài)，因不受器具的限制，對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目較多，較為無(wú)序D．潑出的水是一種宏觀態(tài)，因不受器具的限制，對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目較少，較為有序答案AC解析一切自然過(guò)程總是從有序轉(zhuǎn)化成無(wú)序，因此盆中的水是有序的，潑出去的水是無(wú)序的，故選項(xiàng)A、C正確。6．(多選)下列關(guān)于“永動(dòng)機(jī)”的說(shuō)法中正確的是()A．不消耗任何燃料，卻能源源不斷地對(duì)外做功的機(jī)器是肯定不能制造勝利的，因?yàn)樗`反了能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律B．只要不違反能量的轉(zhuǎn)化和能量守恒定律的機(jī)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(chǎn)生其他影響的機(jī)器是可以制造出來(lái)的D．熱效率是百分之百的熱機(jī)是肯定不行能制造出來(lái)的答案AD解析依據(jù)熱力學(xué)第肯定律，不消耗任何燃料，卻能源源不斷地對(duì)外做功的機(jī)器是肯定不能制造勝利的，因?yàn)樗`反了能量的轉(zhuǎn)化和能量守恒定律，故A正確；依據(jù)熱力學(xué)其次定律，不違反能量的轉(zhuǎn)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(chǎn)生其他影響的機(jī)器是不行能制造出來(lái)的，故B、C錯(cuò)誤；依據(jù)熱力學(xué)其次定律，熱效率是百分之百的熱機(jī)是肯定不行能制造出來(lái)的，故D正確。7．關(guān)于熱力學(xué)定律和分子動(dòng)理論，下列說(shuō)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(nèi)能重新收集起來(lái)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(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．在分子力作用范圍內(nèi)，分子力總是隨分子間距離的增大而減小D．溫度上升時(shí)，物體中每個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速率都將增大答案B解析由熱力學(xué)其次定律可知，A錯(cuò)誤，B正確；由分子間作用力與分子間距的關(guān)系可知，C錯(cuò)誤；溫度上升時(shí)，物體中分子平均動(dòng)能增大，但并不是每個(gè)分子的動(dòng)能都增大，即并不是每個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速率都增大，D錯(cuò)誤。8．(多選)下列關(guān)于晶體熔化的說(shuō)法中正確的是()A．在晶體熔化的過(guò)程中，溫度不變，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率不變，則無(wú)序程度不變B．晶體熔化時(shí)，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(wú)序排列，則無(wú)序度增大C．在晶體熔化的過(guò)程中，熵將保持不變D．在晶體熔化的過(guò)程中，熵將增加答案BD解析在晶體熔化的過(guò)程中，分子的平衡位置由較有規(guī)則變?yōu)闊o(wú)規(guī)則，無(wú)序度增大，熵將增加，故B、D正確。二、非選擇題9．熱量會(huì)自發(fā)地從________傳給________，但不會(huì)自發(fā)地從________傳給________，這說(shuō)明：熱傳導(dǎo)的過(guò)程是有________的，這個(gè)過(guò)程可以向一個(gè)方向自發(fā)地進(jìn)行，但是向相反的方向不能________地進(jìn)行，要實(shí)現(xiàn)相反方向的過(guò)程，必需有_________，因而產(chǎn)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(xué)其次定律內(nèi)容可知，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到