资源简介

3　热力学第二定律
(分值：100分)
选择题1～10题，每小题7分；11～13题，每小题10分，共100分。
对点题组练
题组一　自然界中宏观过程的方向性　热力学第二定律
1.(多选)下列说法正确的是(　　)
一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性
一切不违反能量守恒定律的物理过程都是可能实现的
由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行
一切物理过程都不可能自发地进行
2.下列说法正确的是(　　)
一切形式的能量间的相互转化都具有方向性
热量不可能从低温物体传给高温物体
气体的扩散过程具有方向性
一切形式的能量间的相互转化都不具有方向性
3.(多选)下列宏观过程能用热力学第二定律解释的是(　　)
大米和小米混合后小米能自发地填充到大米空隙中，而经过一段时间大米、小米不会自动分开
将一滴红墨水滴入一杯清水中，墨水会均匀扩散到整杯水中，经过一段时间，墨水和清水不会自动分开
冬季的夜晚，放在室外的物体随气温的降低，不会将内能自发地转化为机械能而动起来
随着节能减排措施的不断完善，最终也不会使汽车热机的效率达到100%
4.(多选)若有人想制造一种使用于轮船上的机器，它从海水中吸热全部转变为功，关于这种设想，下列说法正确的是(　　)
这种机器能造成
这种机器不能造成
这种机器违反了热力学第一定律
这种机器违反了热力学第二定律
5.如图所示的汽缸内盛有一定量的理想气体，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。现将活塞杆与外界连接，在外界的帮助下使其缓慢地向右移动，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，则下列说法正确的是(　　)
气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律
气体从单一热源吸热，但并未全用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律
气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律
A、B、C三种说法都不对
6.(多选)下列现象中能够发生的是(　　)
一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热
蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能
桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离
电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体
题组二　热力学第一定律和热力学第二定律的比较
7.关于热力学定律，下列说法正确的是(　　)
功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程
对某物体做功，必定会使该物体的内能增加
不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为功
不可能使热量从低温物体传向高温物体
8.(多选)用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如图所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象。关于这一现象，正确的说法是(　　)
这一实验过程不违反热力学第二定律
在实验过程中，热水一定降温，冷水一定升温
在实验过程中，热水内能全部转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能
在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，电能则全部转化成冷水的内能
9.下列有关能量转化的说法中正确的是(　　)
不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其他的变化
只要对内燃机不断进行改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能
满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行
外界对物体做功，物体的内能必然增加
综合提升练
10.下列过程中可能发生的是(　　)
某种物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响
打开一高压密闭容器，其内气体自发逸出后又自发跑进去，恢复原状
利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高
将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开
11.已知飞船在航天员出舱前先要“减压”，在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”，因此飞船将此设施专门做成了一个舱，叫“气闸舱”，其原理图如图所示，相通的舱A、B间装有阀门K，指令舱A中充满气体(可视为理想气体)，气闸舱B内为真空，整个系统与外界没有热交换，打开阀门K后，A中的气体进入B中，最终达到平衡，则(　　)
气体体积膨胀，对外做功
气体分子势能减少，内能增加
气体体积变大，温度降低
B中气体不可能自发地全部退回到A中
12.压缩空气储能(CAES)是一种利用压缩空气来储存能量的新型储能技术，绝热压缩空气储能方式是压缩空气并将产生的热能储存在各种介质当中，比如混凝土、石头、矿洞矿石中等。需要发电的时候让压缩空气推动发电机工作，这种方式能够将压缩空气储能的效率提升。对于上述过程的理解，下列说法正确的是(　　)
绝热压缩空气，分子平均动能不变
绝热压缩空气，温度升高，气体内能一定增大
该方式能够将压缩空气储能的效率提升到100%
压缩空气推动发电机工作，是气体对外做功，内能增大
培优加强练
13.热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体；其二：不可能从单一热源吸收热量，使之全部变成功，而不产生其他影响。第一种表述方式可以用图甲来表示，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，你认为图乙示意图中正确的是(　　)
甲
乙
A B
C D
3　热力学第二定律
1.AC　[热力学第二定律指出了热现象的方向性，A正确；不违反能量守恒定律但违反热力学第二定律的物理过程不可能实现，B错误；热力学第二定律反映宏观自然过程的方向性，C正确，D错误。]
2.C　[热力学第二定律反映了所有与热现象有关的宏观自然过程都具有方向性，A、D错误；热量能从低温物体传给高温物体，但要产生其他影响，B错误；气体扩散过程具有方向性，C正确。]
3.BCD　[热力学第二定律揭示了与热现象有关的宏观过程的方向性，A不属于热现象，A不符合题意；由热力学第二定律可知，B、C、D符合题意。]
4.BD　[这种机器从海水中吸热全部转变为功，相当于第二类永动机，第二类永动机不违反热力学第一定律，但违反了热力学第二定律，不能造成，故B、D正确，A、C错误。]
5.C　[热力学第二定律从机械能与内能转化过程的方向性来描述是：不可能从单一热源吸收热量，使之全部变成功，而不产生其他影响。本题中如果没有外界的帮助，气体是不可能等温膨胀的，即这一过程虽然是气体从单一热源吸热，全用来对外做功，但产生了其他影响，所以此过程不违反热力学第二定律，故A、B、D错误，C正确。]
6.CD　[A、B项描述的现象都违背了热力学第二定律，故不能发生，A、B错误；泥、水分离是由于重力作用，能够发生，C正确；由热力学第二定律可知，电冰箱通电后把热量由低温物体传到高温物体是可以通过消耗电能的方式实现的，故能够发生，D正确。]
7.A　[热力学第二定律的实质：一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的，根据热力学第二定律可知，功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程，故A正确；做功和传热是改变物体内能的两种方法，由热力学第一定律知，为了增加物体的内能，可以对物体做功或向它传热，单独地对物体做功，内能不一定增加，故B错误；根据热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为功，而不引起其他变化，故C错误；根据热力学第二定律，不可能使热量自发地从低温物体传向高温物体，但在外界的作用下，能使热量从低温物体传向高温物体，比如电冰箱，故D错误。]
8.AB　[温差发电现象中产生了电能是因为热水中的内能减少，一部分转化为电能，一部分散失在环境中，转化效率低于100%，不违反热力学第二定律，热水温度降低，冷水温度升高，电流计导线也会消耗电能，故选项A、B正确，C、D错误。]
9.A　[由热力学第二定律的开尔文表述可知，A正确；热机效率总低于100%，B错误；满足能量守恒定律的物理过程未必能自发进行，一切与热现象有关的过程一定都满足热力学第二定律，C错误；由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，W＞0，ΔU不一定大于0，即内能不一定增加，D错误。]
10.C　[根据热力学第二定律，热量从低温物体传递给高温物体，通过一些其他手段是可以实现的，故C项正确；内能不能全部转化为机械能，而不引起其他变化，故A项错误；气体膨胀具有方向性，故B项错误；扩散现象具有方向性，故D项错误。]
11.D　[打开阀门K后，A中气体进入B中，由于B中为真空，则A中的气体不做功，A错误；气体不做功，且系统与外界无热交换，由热力学第一定律知气体内能不变，温度也不变，B、C错误；由热力学第二定律知，气体向真空的膨胀具有方向性，在无外界作用时，B中气体不可能自发地全部退回到A中，D正确。]
12.B　[绝热压缩空气过程，与外界无热交换，Q＝0，外界对气体做功，W＞0，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，内能增大，则温度升高，分子平均动能增大，故A错误，B正确；压缩空气储能的过程涉及热运动的能量转换过程，根据热力学第二定律可知，任何转换过程效率都不可能达到100%，故C错误；压缩空气膨胀推动发电机工作，是气体体积增大对外做功，内能减少，故D错误。]
13.B　[由题图甲可知，使热量由低温物体传递到高温物体伴随着外界做功，即引起其他变化；对于第二种表述方式，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，故选项B正确，A、C、D错误。]3　热力学第二定律
学习目标　1.知道自然界中宏观自然过程的方向性。2.了解热力学第二定律。
3.知道“第二类永动机”不可能实现的原因。
知识点一　自然界中宏观过程的方向性　热力学第二定律
(选自人教版新教材P59问题)一滴红色颜料滴进一杯清水中扩散，整杯水将均匀地变红。从系统的角度来看，扩散之前是一种状态，扩散后是另一种状态。那么，水中扩散后的颜料能否自发地重新聚集在一起，而其余部分又变成清水？
______________________________________________________________
______________________________________________________________
1.自然界中宏观过程的方向性
(1)一切与热现象有关的宏观自然过程都具有________性，其相反的过程是________自发产生的。
(2)自然过程的方向性
①热传递具有方向性
实验告诉我们，热量总是从高温物体传给低温物体，而不能自发地从低温物体传向高温物体。
②气体的扩散现象具有方向性
两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，不能自发地分开，成为两种不同的气体。
③机械能和内能之间的转化具有方向性
物体在粗糙的水平面上运动，最后停了下来。在这个过程中，物体的动能转化为物体、地面及周围空气的内能。但停下的物体、地面和周围的空气不能自发地释放内能，并将这些内能全部转化为物体的动能，使停下来的物体重新运动起来。
④气体的自由膨胀过程具有方向性
气体可自发地向真空容器内膨胀，但绝不可能出现气体自发地从容器中流出，使容器内变为真空。气体的自由膨胀过程也是一种扩散现象。
2.热力学第二定律
(1)热力学第二定律的克劳修斯表述
热量不可能自发地从________物体传递到________物体。
(2)热力学第二定律的开尔文表述
不可能从单一热源吸收热量，使之全部变成功，而不产生其他影响。
(3)实质：揭示宏观自然过程的方向性。
(4)热力学第二定律的表述不是唯一的、各种表述都是等价的。
【思考】
1.温度不同的两个物体接触，热量会从高温物体传给低温物体吗？热量会从低温物体传给高温物体吗？
______________________________________________________________
______________________________________________________________
2.装着压缩气体的钢瓶，打开阀门后会听到“哧”一声，气体喷到外面。会不会有这样的现象：外面的气体自发地进入钢瓶，使瓶内的压强变大？
______________________________________________________________
______________________________________________________________
例1 (多选)(教材P64讨论交流改编)如图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(　　)
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二定律
D.电冰箱的工作原理违背热力学第二定律
听课笔记_______________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
1.一切物理过程均遵循能量守恒定律，但遵循能量守恒定律的物理过程不一定均能实现。
2.热力学第二定律的两种表述分别对应着一种“不可能”，但都有一个前提条件“自发地”或“不产生其他影响”，如果去掉这种前提条件，就都是有可能的。例如电冰箱的作用就是使热量从低温物体传到高温物体，等温膨胀就是从单一热库吸收热量，使之完全用来做功，但不是自发地或是产生了其他影响。
训练1 (多选)根据热力学第二定律可知，下列说法中正确的是(　　)
A.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
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.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
D.如果没有摩擦、漏气等，热机效率可以达到100%
知识点二　热力学第一定律和热力学第二定律的比较
1.两定律的比较
热力学第一定律 热力学第二定律
区别 是能量守恒定律在热力学中的表现，否定了创造能量和消灭能量的可能性，从而否定了第一类永动机 是关于在有限空间和时间内，一切和热现象有关的宏观自然过程具有不可逆性的经验总结，从而否定了第二类永动机
联系 两定律分别从不同角度揭示了与热现象有关的物理过程所遵循的规律，二者既相互独立，又相互补充，都是热力学的理论基础
2.两类永动机的比较
第一类永动机 第二类永动机
设计要求 不消耗任何能量，可以不断做功(或只给予很少的能量启动后，可以永远运动下去) 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，实现内能向机械能的转化)
不可能制成的原因 违背了热力学第一定律 违背了热力学第二定律
例2 (多选)对于热力学第一定律和热力学第二定律的理解，下列说法正确的是(　　)
A.一定质量的气体膨胀对外做功100 J，同时从外界吸收120 J热量，则它的内能增加20 J
B.物体从外界吸收热量，其内能一定增加，物体对外界做功，其内能一定减少
C.第二类永动机违反了热力学第二定律，没有违反热力学第一定律
D.凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在传热中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体
听课笔记______________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
训练2 关于两类永动机和热力学两大定律，下列说法正确的是(　　)
A.第二类永动机不可能制成是因为违背了热力学第一定律
B.第一类永动机不可能制成是因为违背了热力学第二定律
C.由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能
D.由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的
随堂对点自测
1.(自然界中宏观过程的方向性)(多选)下列说法正确的是(　　)
A.热量能自发地从高温物体传给低温物体
B.热量不能从低温物体传到高温物体
C.传热是有方向性的
D.气体向真空中膨胀的过程是有方向性的
2.(对热力学第二定律的理解)关于自然过程中的方向性，下列说法正确的是(　　)
A.摩擦生热的过程是可逆的
B.凡是符合能量守恒定律的过程一般都是可逆的
C.与热现象有关的实际的宏观过程都具有“单向性”或“不可逆性”
D.空调机既能制冷又能制热，说明传热不存在方向性
3.(热力学第一定律和热力学第二定律的比较)关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是(　　)
A.热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互矛盾的
B.内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾
C.两条定律都是有关能量转化的规律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别
D.其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律
4.(热力学第一定律和热力学第二定律的比较)下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有________，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有________。(填正确答案前的字母)
A.汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热
B.冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低
C.某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响
D.冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内
3　热力学第二定律
知识点一
导学　提示　不会，因为分子的扩散运动是从密度较大的区域向密度较小的区域进行的，并且这个过程是不可逆的。
知识梳理
1.(1)方向　不可能　2.(1)低温　高温
[思考]
1.提示　温度不同的两个物体接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，但热量不会自发地从低温物体传给高温物体。要使热量从低温物体传给高温物体，必须借助其他帮助，如电冰箱的工作。
2.提示　外面的气体可以进入钢瓶，但是该过程不会自发地进行，需有第三者的介入，例如开动压缩机做功。
例1 BC　[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，要想使热量从低温物体传到高温物体必须借助于其他系统做功，故A错误，B正确；电冰箱的工作原理不违背热力学第二定律，故C正确，D错误。]
训练1 AC　[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，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借助外部的帮助，即会引起其他变化，A项正确，B项错误；传热过程也具有方向性，热量能自发地从高温物体传给低温物体，但是热量要从低温物体传到高温物体，必然会引起其他变化(外界对系统做功)，C项正确；热机效率无法达到100%，D项错误。]
知识点二
例2 AC　[根据热力学第一定律知，ΔU＝Q＋W＝120 J＋(－100 J)＝20 J，说明内能增加了20 J，故A正确；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知ΔU＞0，内能增加，ΔU＜0，内能减小，ΔU的大小由W、Q共同决定，说明物体从外界吸收热量，其内能不一定增加，物体对外界做功，其内能不一定减少，故B错误；第二类永动机没有违反热力学第一定律，不能制成是因为它违反了热力学第二定律，故C正确；通过做功的方式可以使热量从低温物体传递给高温物体，如电冰箱制冷时热量从低温物体传递给高温物体，故D错误。]
训练2 D　[第一类永动机违背热力学第一定律，第二类永动机违背热力学第二定律，A、B错误；由热力学第一定律可知W≠0，Q≠0，但ΔU＝Q＋W可能等于0，C错误；由热力学第二定律可知选项D中的现象是可能的，但会产生其他影响，D正确。]
随堂对点自测
1.ACD　[如果是自发地进行，热量只能从高温物体传到低温物体，但这并不是说热量不能从低温物体传到高温物体，只是不能自发地进行，在外界条件的帮助下，热量也能从低温物体传到高温物体，A、C正确，B错误；气体向真空中膨胀的过程也是不可逆，具有方向性的，D正确。]
2.C　[摩擦生热的过程是不可逆的，故A错误；能量守恒具有单向性，一般是不可逆，故B错误；与热现象有关的实际的宏观过程都具有“单向性”或“不可逆性”，故C正确；空调机既能制冷又能制热，并不能说明传热不存在方向性，而是在相反的过程中，要引起其他方面的变化，故D错误。]
3.B　[热力学第一定律是能量守恒定律在热现象中的体现，而热力学第二定律则指出内能和其他形式能发生转化的方向性，二者的本质不同，相互补充，并不矛盾，选项A、C、D错误，B正确。]
4.B　C
解析　汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热既不违背热力学第一定律也不违背热力学第二定律；冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低，违背了热力学第一定律；热机工作时吸收的热量不可能全部用来对外做功，而不产生其他影响，显然C选项遵循热力学第一定律，但违背了热力学第二定律；冰箱的制冷机工作时，从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，既不违背热力学第一定律也不违背热力学第二定律，综上所述，第一个空选B，第二个空选C。(共40张PPT)
3　热力学第二定律
第三章 热力学定律
1.知道自然界中宏观自然过程的方向性。2.了解热力学第二定律。3.知道“第二类永动机”不可能实现的原因。
学习目标
目 录
CONTENTS
知识点
01
随堂对点自测
02
课后巩固训练
03
知识点
1
知识点二　热力学第一定律和热力学第二定律的比较
知识点一　自然界中宏观过程的方向性　
热力学第二定律
知识点一　自然界中宏观过程的方向性　热力学第二定律
(选自人教版新教材P59问题)一滴红色颜料滴进一杯清水中扩散，整杯水将均匀地变红。从系统的角度来看，扩散之前是一种状态，扩散后是另一种状态。那么，水中扩散后的颜料能否自发地重新聚集在一起，而其余部分又变成清水？
提示　不会，因为分子的扩散运动是从密度较大的区域向密度较小的区域进行的，并且这个过程是不可逆的。
1.自然界中宏观过程的方向性
(1)一切与热现象有关的宏观自然过程都具有______性，其相反的过程是________自发产生的。
(2)自然过程的方向性
①热传递具有方向性
实验告诉我们，热量总是从高温物体传给低温物体，而不能自发地从低温物体传向高温物体。
方向
不可能
②气体的扩散现象具有方向性
两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，不能自发地分开，成为两种不同的气体。
③机械能和内能之间的转化具有方向性
物体在粗糙的水平面上运动，最后停了下来。在这个过程中，物体的动能转化为物体、地面及周围空气的内能。但停下的物体、地面和周围的空气不能自发地释放内能，并将这些内能全部转化为物体的动能，使停下来的物体重新运动起来。
④气体的自由膨胀过程具有方向性
气体可自发地向真空容器内膨胀，但绝不可能出现气体自发地从容器中流出，使容器内变为真空。气体的自由膨胀过程也是一种扩散现象。
2.热力学第二定律
(1)热力学第二定律的克劳修斯表述
热量不可能自发地从______物体传递到______物体。
(2)热力学第二定律的开尔文表述
不可能从单一热源吸收热量，使之全部变成功，而不产生其他影响。
(3)实质：揭示宏观自然过程的方向性。
(4)热力学第二定律的表述不是唯一的、各种表述都是等价的。
低温
高温
【思考】
1.温度不同的两个物体接触，热量会从高温物体传给低温物体吗？热量会从低温物体传给高温物体吗？
提示　温度不同的两个物体接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，但热量不会自发地从低温物体传给高温物体。要使热量从低温物体传给高温物体，必须借助其他帮助，如电冰箱的工作。
2.装着压缩气体的钢瓶，打开阀门后会听到“哧”一声，气体喷到外面。会不会有这样的现象：外面的气体自发地进入钢瓶，使瓶内的压强变大？
提示　外面的气体可以进入钢瓶，但是该过程不会自发地进行，需有第三者的介入，例如开动压缩机做功。
BC
例1 (多选)(教材P64讨论交流改编)如图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(　　)
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二定律
D.电冰箱的工作原理违背热力学第二定律
解析　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，要想使热量从低温物体传到高温物体必须借助于其他系统做功，故A错误，B正确；电冰箱的工作原理不违背热力学第二定律，故C正确，D错误。
1.一切物理过程均遵循能量守恒定律，但遵循能量守恒定律的物理过程不一定均能实现。
2.热力学第二定律的两种表述分别对应着一种“不可能”，但都有一个前提条件“自发地”或“不产生其他影响”，如果去掉这种前提条件，就都是有可能的。例如电冰箱的作用就是使热量从低温物体传到高温物体，等温膨胀就是从单一热库吸收热量，使之完全用来做功，但不是自发地或是产生了其他影响。
AC
训练1 (多选)根据热力学第二定律可知，下列说法中正确的是(　　)
A.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
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.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
D.如果没有摩擦、漏气等，热机效率可以达到100%
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，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借助外部的帮助，即会引起其他变化，A项正确，B项错误；传热过程也具有方向性，热量能自发地从高温物体传给低温物体，但是热量要从低温物体传到高温物体，必然会引起其他变化(外界对系统做功)，C项正确；热机效率无法达到100%，D项错误。
知识点二　热力学第一定律和热力学第二定律的比较
1.两定律的比较
热力学第一定律 热力学第二定律
区别 是能量守恒定律在热力学中的表现，否定了创造能量和消灭能量的可能性，从而否定了第一类永动机 是关于在有限空间和时间内，一切和热现象有关的宏观自然过程具有不可逆性的经验总结，从而否定了第二类永动机
联系 两定律分别从不同角度揭示了与热现象有关的物理过程所遵循的规律，二者既相互独立，又相互补充，都是热力学的理论基础
2.两类永动机的比较
第一类永动机 第二类永动机
设计要求 不消耗任何能量，可以不断做功(或只给予很少的能量启动后，可以永远运动下去) 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，实现内能向机械能的转化)
不可能制成的原因 违背了热力学第一定律 违背了热力学第二定律
AC
例2 (多选)对于热力学第一定律和热力学第二定律的理解，下列说法正确的是(　　)
A.一定质量的气体膨胀对外做功100 J，同时从外界吸收120 J热量，则它的内能增加20 J
B.物体从外界吸收热量，其内能一定增加，物体对外界做功，其内能一定减少
C.第二类永动机违反了热力学第二定律，没有违反热力学第一定律
D.凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在传热中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体
解析　根据热力学第一定律知，ΔU＝Q＋W＝120 J＋(－100 J)＝20 J，说明内能增加了20 J，故A正确；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知ΔU＞0，内能增加，ΔU＜0，内能减小，ΔU的大小由W、Q共同决定，说明物体从外界吸收热量，其内能不一定增加，物体对外界做功，其内能不一定减少，故B错误；第二类永动机没有违反热力学第一定律，不能制成是因为它违反了热力学第二定律，故C正确；通过做功的方式可以使热量从低温物体传递给高温物体，如电冰箱制冷时热量从低温物体传递给高温物体，故D错误。
D
训练2 关于两类永动机和热力学两大定律，下列说法正确的是(　　)
A.第二类永动机不可能制成是因为违背了热力学第一定律
B.第一类永动机不可能制成是因为违背了热力学第二定律
C.由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能
D.由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的
解析　第一类永动机违背热力学第一定律，第二类永动机违背热力学第二定律，A、B错误；由热力学第一定律可知W≠0，Q≠0，但ΔU＝Q＋W可能等于0，C错误；由热力学第二定律可知选项D中的现象是可能的，但会产生其他影响，D正确。
随堂对点自测
2
ACD
1.(自然界中宏观过程的方向性)(多选)下列说法正确的是(　 　)
A.热量能自发地从高温物体传给低温物体
B.热量不能从低温物体传到高温物体
C.传热是有方向性的
D.气体向真空中膨胀的过程是有方向性的
解析　如果是自发地进行，热量只能从高温物体传到低温物体，但这并不是说热量不能从低温物体传到高温物体，只是不能自发地进行，在外界条件的帮助下，热量也能从低温物体传到高温物体，A、C正确，B错误；气体向真空中膨胀的过程也是不可逆，具有方向性的，D正确。
C
2.(对热力学第二定律的理解)关于自然过程中的方向性，下列说法正确的是(　　)
A.摩擦生热的过程是可逆的
B.凡是符合能量守恒定律的过程一般都是可逆的
C.与热现象有关的实际的宏观过程都具有“单向性”或“不可逆性”
D.空调机既能制冷又能制热，说明传热不存在方向性
解析　摩擦生热的过程是不可逆的，故A错误；能量守恒具有单向性，一般是不可逆，故B错误；与热现象有关的实际的宏观过程都具有“单向性”或“不可逆性”，故C正确；空调机既能制冷又能制热，并不能说明传热不存在方向性，而是在相反的过程中，要引起其他方面的变化，故D错误。
B
3.(热力学第一定律和热力学第二定律的比较)关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是(　　)
A.热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互矛盾的
B.内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾
C.两条定律都是有关能量转化的规律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别
D.其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律
解析　热力学第一定律是能量守恒定律在热现象中的体现，而热力学第二定律则指出内能和其他形式能发生转化的方向性，二者的本质不同，相互补充，并不矛盾，选项A、C、D错误，B正确。
B
4.(热力学第一定律和热力学第二定律的比较)下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有________，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有________。(填正确答案前的字母)
A.汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热
B.冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低
C.某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响
D.冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内
解析　汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热既不违背热力学第一定律也不违背热力学第二定律；冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低，违背了热力学第一定律；热机工作时吸收的热量不可能全部用来对外做功，而不产生其他影响，显然C选项遵循热力学第一定律，但违背了热力学第二定律；冰箱的制冷机工作时，从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，既不违背热力学第一定律也不违背热力学第二定律，综上所述，第一个空选B，第二个空选C。
C
课后巩固训练
3
AC
题组一　自然界中宏观过程的方向性　热力学第二定律
1.(多选)下列说法正确的是(　　)
A.一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性
B.一切不违反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
解析　热力学第二定律指出了热现象的方向性，A正确；不违反能量守恒定律但违反热力学第二定律的物理过程不可能实现，B错误；热力学第二定律反映宏观自然过程的方向性，C正确，D错误。
对点题组练
C
2.下列说法正确的是(　　)
A.一切形式的能量间的相互转化都具有方向性
B.热量不可能从低温物体传给高温物体
C.气体的扩散过程具有方向性
D.一切形式的能量间的相互转化都不具有方向性
解析　热力学第二定律反映了所有与热现象有关的宏观自然过程都具有方向性，A、D错误；热量能从低温物体传给高温物体，但要产生其他影响，B错误；气体扩散过程具有方向性，C正确。
BCD
3.(多选)下列宏观过程能用热力学第二定律解释的是(　 　)
A.大米和小米混合后小米能自发地填充到大米空隙中，而经过一段时间大米、小米不会自动分开
B.将一滴红墨水滴入一杯清水中，墨水会均匀扩散到整杯水中，经过一段时间，墨水和清水不会自动分开
C.冬季的夜晚，放在室外的物体随气温的降低，不会将内能自发地转化为机械能而动起来
D.随着节能减排措施的不断完善，最终也不会使汽车热机的效率达到100%
解析　热力学第二定律揭示了与热现象有关的宏观过程的方向性，A不属于热现象，A不符合题意；由热力学第二定律可知，B、C、D符合题意。
BD
4.(多选)若有人想制造一种使用于轮船上的机器，它从海水中吸热全部转变为功，关于这种设想，下列说法正确的是(　　)
A.这种机器能造成 B.这种机器不能造成
C.这种机器违反了热力学第一定律 D.这种机器违反了热力学第二定律
解析　这种机器从海水中吸热全部转变为功，相当于第二类永动机，第二类永动机不违反热力学第一定律，但违反了热力学第二定律，不能造成，故B、D正确，A、C错误。
C
5.如图所示的汽缸内盛有一定量的理想气体，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。现将活塞杆与外界连接，在外界的帮助下使其缓慢地向右移动，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，则下列说法正确的是(　　)
A.气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律
B.气体从单一热源吸热，但并未全用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律
C.气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律
D.A、B、C三种说法都不对
解析　热力学第二定律从机械能与内能转化过程的方向性来描述是：不可能从单一热源吸收热量，使之全部变成功，而不产生其他影响。本题中如果没有外界的帮助，气体是不可能等温膨胀的，即这一过程虽然是气体从单一热源吸热，全用来对外做功，但产生了其他影响，所以此过程不违反热力学第二定律，故A、B、D错误，C正确。
CD
6.(多选)下列现象中能够发生的是(　　)
A.一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热
B.蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能
C.桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离
D.电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体
解析　A、B项描述的现象都违背了热力学第二定律，故不能发生，A、B错误；泥、水分离是由于重力作用，能够发生，C正确；由热力学第二定律可知，电冰箱通电后把热量由低温物体传到高温物体是可以通过消耗电能的方式实现的，故能够发生，D正确。
A
题组二　热力学第一定律和热力学第二定律的比较
7.关于热力学定律，下列说法正确的是(　　)
A.功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程
B.对某物体做功，必定会使该物体的内能增加
C.不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为功
D.不可能使热量从低温物体传向高温物体
解析　热力学第二定律的实质：一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的，根据热力学第二定律可知，功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程，故A正确；做功和传热是改变物体内能的两种方法，由热力学第一定律知，为了增加物体的内能，可以对物体做功或向它传热，单独地对物体做功，内能不一定增加，故B错误；根据热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为功，而不引起其他变化，故C错误；根据热力学第二定律，不可能使热量自发地从低温物体传向高温物体，但在外界的作用下，能使热量从低温物体传向高温物体，比如电冰箱，故D错误。
AB
8.(多选)用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如图所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象。关于这一现象，正确的说法是(　　)
A.这一实验过程不违反热力学第二定律
B.在实验过程中，热水一定降温，冷水一定升温
C.在实验过程中，热水内能全部转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能
D.在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，电能则全部转化成冷水的内能
解析　温差发电现象中产生了电能是因为热水中的内能减少，一部分转化为电能，一部分散失在环境中，转化效率低于100%，不违反热力学第二定律，热水温度降低，冷水温度升高，电流计导线也会消耗电能，故选项A、B正确，C、D错误。
A
9.下列有关能量转化的说法中正确的是(　　)
A.不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其他的变化
B.只要对内燃机不断进行改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能
C.满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行
D.外界对物体做功，物体的内能必然增加
解析　由热力学第二定律的开尔文表述可知，A正确；热机效率总低于100%，B错误；满足能量守恒定律的物理过程未必能自发进行，一切与热现象有关的过程一定都满足热力学第二定律，C错误；由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，W＞0，ΔU不一定大于0，即内能不一定增加，D错误。
C
综合提升练
10.下列过程中可能发生的是(　　)
A.某种物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响
B.打开一高压密闭容器，其内气体自发逸出后又自发跑进去，恢复原状
C.利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高
D.将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开
解析　 根据热力学第二定律，热量从低温物体传递给高温物体，通过一些其他手段是可以实现的，故C项正确；内能不能全部转化为机械能，而不引起其他变化，故A项错误；气体膨胀具有方向性，故B项错误；扩散现象具有方向性，故D项错误。
D
11.已知飞船在航天员出舱前先要“减压”，在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”，因此飞船将此设施专门做成了一个舱，叫“气闸舱”，其原理图如图所示，相通的舱A、B间装有阀门K，指令舱A中充满气体(可视为理想气体)，气闸舱B内为真空，整个系统与外界没有热交换，打开阀门K后，A中的气体进入B中，最终达到平衡，则(　　)
A.气体体积膨胀，对外做功
B.气体分子势能减少，内能增加
C.气体体积变大，温度降低
D.B中气体不可能自发地全部退回到A中
解析　打开阀门K后，A中气体进入B中，由于B中为真空，则A中的气体不做功，A错误；气体不做功，且系统与外界无热交换，由热力学第一定律知气体内能不变，温度也不变，B、C错误；由热力学第二定律知，气体向真空的膨胀具有方向性，在无外界作用时，B中气体不可能自发地全部退回到A中，D正确。
B
12.压缩空气储能(CAES)是一种利用压缩空气来储存能量的新型储能技术，绝热压缩空气储能方式是压缩空气并将产生的热能储存在各种介质当中，比如混凝土、石头、矿洞矿石中等。需要发电的时候让压缩空气推动发电机工作，这种方式能够将压缩空气储能的效率提升。对于上述过程的理解，下列说法正确的是(　　)
A.绝热压缩空气，分子平均动能不变
B.绝热压缩空气，温度升高，气体内能一定增大
C.该方式能够将压缩空气储能的效率提升到100%
D.压缩空气推动发电机工作，是气体对外做功，内能增大
解析　绝热压缩空气过程，与外界无热交换，Q＝0，外界对气体做功，W＞0，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，内能增大，则温度升高，分子平均动能增大，故A错误，B正确；压缩空气储能的过程涉及热运动的能量转换过程，根据热力学第二定律可知，任何转换过程效率都不可能达到100%，故C错误；压缩空气膨胀推动发电机工作，是气体体积增大对外做功，内能减少，故D错误。
B
13.热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体；其二：不可能从单一热源吸收热量，使之全部变成功，而不产生其他影响。第一种表述方式可以用图甲来表示，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，你认为图乙示意图中正确的是(　　)
甲 乙
解析　由题图甲可知，使热量由低温物体传递到高温物体伴随着外界做功，即引起其他变化；对于第二种表述方式，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，故选项B正确，A、C、D错误。
甲 乙

展开更多......

收起↑