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第三节　热力学第二定律
［分值：60分］
1~7题每题5分，共35分
考点一　热力学第二定律的理解
1.(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.热传递是自发的、双向的
D.气体向真空中膨胀的过程是有方向性的
2.(多选)下列说法中正确的是 (　　)
A.一切涉及热现象的宏观自然过程都具有方向性
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.由自然过程的方向性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
3.把水和酒精混合后，用蒸发的方式又可以分开，然后液化恢复到原来的状态，这说明 (　　)
A.扩散现象没有方向性
B.将水和酒精分开时，引起了其他变化，故扩散具有方向性
C.将水和酒精分开时，并没有引起化学变化，故扩散现象没有方向性
D.用本题的实验，无法说明扩散现象是否具有方向性
4.(2023·广州市模拟)火热的夏天教室里的空调为同学们提供了舒爽的环境，空调的工作原理如图所示，以下表述正确的是 (　　)
A.空调的工作原理对应的是热力学第一定律的开尔文表述
B.空调的工作原理反映了热传导的方向性
C.此原理图中的Q1=Q2
D.此原理图说明热量不能从低温物体传到高温物体
5.(多选)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
考点二　热力学第一定律和热力学第二定律的比较
6.(多选)关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列说法正确的是 (　　)
A.一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，气体的内能减小
B.气体向真空的自由膨胀是不可逆的
C.第一类永动机不可能制成是因为违背了热力学第二定律
D.热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”
7.(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时对外做功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，在热传导中，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
8~10题每题6分，11题7分，共25分
8.(多选)下列有关热力学第二定律的说法正确的是 (　　)
A.气体自发地扩散运动总是向着更为无序的方向进行，是不可逆过程
B.能源危机说明自然界的总能量在不断减少
C.水的温度自动下降时，释放的内能可以自发地全部转化为机械能
D.物体从高温热源吸收热量后，内能可能变少
9.如图所示，水平横置气缸内封闭有一定质量的理想气体，气缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与气缸壁之间无摩擦，但不漏气。现将活塞杆与外界连接并缓慢地向右移动，这样气体将膨胀并通过杆对外做功。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.气体是从单一热源吸热，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.以上三种说法都不对
10.气闸舱是空间站中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置，其原理如图所示。座舱A与气闸舱B间装有阀门K，A中充满气体，B内为真空。航天员由太空返回到B时，将B封闭，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡。假设此过程中系统保持温度不变，舱内气体可视为理想气体，不考虑航天员的影响，则此过程中 (　　)
A.气体膨胀做功，内能减小
B.气体从外界吸收热量
C.气体分子在单位时间内对A舱壁单位面积碰撞的次数减少
D.一段时间后，A内气体的密度可以自发地恢复到原来的密度
11.热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一：不可能使热量自发地由低温物体传递到高温物体；其二：不可能从单一热库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如图所示制冷机工作示意图来表示，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，则下列示意图中正确的是 (　　)
答案精析
1.AD　［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正确，B、C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.AC　［自然界中一切涉及热现象的宏观自然过程都具有方向性，故A正确；一切自发进行的与热现象有关的宏观过程，都具有方向性，所以不违背能量守恒定律的物理过程不一定都是可以实现的，故B错误；根据热力学第二定律，一切自发进行的与热现象有关的宏观过程，都具有方向性，所以可以由自然过程的方向性判断物理过程能否自发进行，故C正确；根据热力学第二定律，一部分物理过程可以自发进行，故D错误。］
3.B　［由题意可知，两者混合时是自动发生的，但两者分离时，要先加热后冷却，也就是说，向分离与向混合这两个方向的发展是可以通过过程是否自动完成、是否需要外加其他手段才能完成来区分的，因此可以证明扩散是有方向性的，B正确，A、C、D错误。］
4.B　［空调的工作原理对应的是热力学第二定律的开尔文表述，A错误；空调的工作原理反映了热传导的方向性，热量不能自发的从低温物体传递给高温物体，但在其他条件干预下，可以从低温物体传递给高温物体，B正确；此原理图中的Q1=Q2+W，C错误；此原理图说明在外界干预下，热量能从低温物体传到高温物体，D错误。］
5.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。］
6.AB　［一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，Q=0，W<0，根据ΔU=W+Q可知，气体的内能减小，故A正确；热力学第二定律表明：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的，故气体向真空的自由膨胀是不可逆的，故B正确；第一类永动机不可能制成是因为违背了能量守恒定律，故C错误；热力学第二定律可描述为“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”，故D错误。］
7.AC　［根据热力学第一定律知，ΔU=W+Q=-100 J+120 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，ΔU的大小由W、Q共同决定，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。］
8.AD　［气体自发地扩散运动总是向着无序的方向进行，是不可逆的过程，故A正确；根据能量守恒定律可知自然界的能量总量不会减少，故B错误；水的温度自动下降时释放的内能不可能在不引起其他变化的情况下完全转化为机械能，故C错误；改变物体内能方式有热传递和做功，所以当物体吸收热量后对外做功的情况下内能可能变少，故D正确。］
9.C　［由于气缸壁是导热的，外界温度不变，活塞杆与外界连接并使活塞缓慢地向右移动过程中，气体有足够时间与外界进行传热，气缸内的气体温度不变，即内能不变。该过程气体是从单一热源即外部环境吸收热量，全部用来对外做功并且内能不变，但此过程并不违反热力学第二定律，这是因为此过程需要外力对活塞做功来维持，如果没有外力对活塞做功，此过程不可能自发进行，故选项C正确。］
10.C　［由于系统温度保持不变，所以气体内能不变，即ΔU=0，气闸舱B内为真空，打开阀门K，A内的气体自由扩散，该过程气体不做功，根据热力学第一定律ΔU=W+Q，可知Q=0，即不吸热也不放热，故A、B错误；气体体积增大，则气体分子密集程度减小，温度不变，分子的平均动能不变，则气体分子在单位时间内对A舱壁单位面积碰撞的次数减少，故C正确；根据热力学第二定律可知，B中气体不能自发地退回到A中，即A内气体的密度不可能自发地恢复到原来的密度，故D错误。］
11.B　［对于第二种表述方式，热机工作时，从高温热库吸收热量，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热库，故选项B正确，A、C、D错误。］第三节　热力学第二定律
［学习目标］　1.了解自然界中宏观过程的方向性。2.了解热力学第二定律的两种不同表述，以及两种表述的物理实质(重点)。3.能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移的方向性问题(难点)。
一、自然界中宏观过程的方向性
　一滴黑色颜料滴进一杯清水中扩散，整杯水将均匀地变黑。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？这说明了什么？
1.热传导的方向性
热量从高温物体向低温物体的热传导过程是　　　　进行的，反过来，要使热量从低温物体传递给高温物体，则必须借助外界的作用。
2.机械能和内能转化的方向性
(1)机械能可以全部转化为内能，内能却无法全部用来做功以转化为机械能，而　　　　　　。
(2)第二类永动机
①从　　　　　　　　吸收热量并全部用来做功，把它得到的内能全部转化为机械能，热机效率达到100%。这种想象中的热机被称为第二类永动机。
②第二类永动机并不违反　　　　　　　　　　　　，但是，由于内能全部转化为机械能而不产生其他影响是　　　　的，因此第二类永动机是不可能制造出来的。
3.扩散的方向性
两种不同的气体可以　　　　地混合，最后成为一种均匀的混合气体。相反，一种均匀的混合气体却不会自发地分开成为两种气体。
例1　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
例2　(2023·江门市高二期末)根据热力学定律，下列说法正确的是 (　　)
A.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
B.功转变为热的实际宏观过程是可逆过程
C.科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机
D.对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少，形成能源危机
二、热力学第二定律
1.能够揭示宏观过程方向性规律的是热力学第二定律。
2.热力学第二定律的克劳修斯表述：
热量不能　　　　从低温物体传递到高温物体。或者说，不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而　　　　　　　　　　。(该表述阐述的是热传导的方向性)
3.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并把它　　　　　　　　，而不产生其他影响。(该表述阐述的是机械能和内能转化的方向性)
4.热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述是　　　　　　(选填“等价”或“不等价”)的。
1.热传导的方向性能否简单理解为“热量不会从低温物体传给高温物体”？
2.如图所示是制冷机和热机的工作过程示意图，通过此图思考以下问题：
(1)制冷机工作时热量是自发地从低温热库传到高温热库吗？
(2)热机工作时能否将从高温热库吸收的热量全部用来做功？
例3　(多选)地球上有很多的海水，它的总质量约为1.4×1018 t，如果这些海水的温度降低0.1 ℃，将要放出5.8×1023 J的热量。有人曾设想利用海水放出的热量，使它完全变成机械能来解决能源危机，但这种机器是不能制成的，关于其原因，下列说法正确的是 (　　)
A.内能不能转化成机械能
B.内能转化成机械能不满足热力学第一定律
C.只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能的机械不满足热力学第二定律
D.机械能可全部转化为内能，内能不可能全部转化为机械能，同时不引起其他变化
(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源吸收热量，使之完全用来做功，但不是自发地或是产生了其他影响。
三、热力学第一定律和热力学第二定律的比较
1.热力学两定律的比较
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 是关于在有限空间和时间内，一切和热现象有关的物理过程、化学过程具有不可逆性的经验总结
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(或只有一个热库，实现内能全部向机械能的转化)
不可能制 成的原因 违背了能量守恒定律 违背了热力学第二定律
例4　(2020·全国卷Ⅱ)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　　　　。(填正确答案标号)
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
答案精析
不能，说明扩散有方向性。
梳理与总结
1.自发
2.（1）不产生其他影响　（2）①单一热源　②能量守恒定律　不可能
3.自发
例1　C　［内能自发地全部转化为机械能而不产生其他影响是不可能的，故A错误；气体膨胀具有方向性，不能自发逸出又自发跑进去，使其恢复原状，B错误；热量不可能从低温物体自发地传递给高温物体，而不引起其他的变化，但通过一些手段是可以实现的，C正确；扩散现象有方向性，因此不能自发地各自分开，D错误。］
例2　A　［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，但要引起其他变化，故A正确；根据热力学第二定律，功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程，故B错误；根据热力学第二定律，从单一热源吸收热量，全部用来对外做功而不引起其他变化是不可能的，故C错误；自然界的能量不会减少，形成“能源危机”的原因是能源的品质下降，可利用的能源不断减少，故D错误。］
2.自发地　不引起其他变化
3.全部用来做功
4.等价
讨论与交流
1.不能。两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，使高温物体的温度降低，低温物体的温度升高，这个过程是自发进行的，不需要任何外界的影响或者帮助，有时我们也能实现热量从低温物体传给高温物体，如电冰箱，但这不是自发地进行的，需要消耗电能。
2.（1）不是，热量从低温热库传到高温热库时需要有外界做功。
（2）不能，热机工作时只能将从高温热库吸收的热量的一部分用来做功，剩余的部分能量释放到低温热库。
例3　CD　［内能可以转化成机械能，如热机，故A错误；内能转化成机械能的过程满足热力学第一定律，也可以说符合能量守恒定律，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并把它全部用来做功，而不引起其他变化，故C、D正确。］
例4　B　C
解析　A项符合热力学第一、第二定律。冷水和杯子温度不可能都变低，只能是一个升高一个降低，或温度都不变，B项描述违背了热力学第一定律。C项描述虽然不违背热力学第一定律，但违背了热力学第二定律。D项中冰箱消耗电能从而可以从低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，不违背热力学第二定律。(共47张PPT)
DISANZHANG
第三章
第三节　热力学第二定律
1.了解自然界中宏观过程的方向性。
2.了解热力学第二定律的两种不同表述，以及两种表述的物理实质(重点)。
3.能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移的方向性问题(难点)。
学习目标
一、自然界中宏观过程的方向性
二、热力学第二定律
课时对点练
内容索引
三、热力学第一定律和热力学第二定律的比较
自然界中宏观过程的方向性
一
一滴黑色颜料滴进一杯清水中扩散，整杯水将均匀地变黑。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？这说明了什么？
答案　不能，说明扩散有方向性。
1.热传导的方向性
热量从高温物体向低温物体的热传导过程是 进行的，反过来，要使热量从低温物体传递给高温物体，则必须借助外界的作用。
2.机械能和内能转化的方向性
(1)机械能可以全部转化为内能，内能却无法全部用来做功以转化为机械能，而 。
梳理与总结
自发
不产生其他影响
(2)第二类永动机
①从 吸收热量并全部用来做功，把它得到的内能全部转化为机械能，热机效率达到100%。这种想象中的热机被称为第二类永动机。
②第二类永动机并不违反 ，但是，由于内能全部转化为机械能而不产生其他影响是 的，因此第二类永动机是不可能制造出来的。
单一热源
能量守恒定律
不可能
3.扩散的方向性
两种不同的气体可以 地混合，最后成为一种均匀的混合气体。相反，一种均匀的混合气体却不会自发地分开成为两种气体。
自发
　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
例1
√
内能自发地全部转化为机械能而不产生其他影响是不可能的，故A错误；
气体膨胀具有方向性，不能自发逸出又自发跑进去，使其恢复原状，B错误；
热量不可能从低温物体自发地传递给高温物体，而不引起其他的变化，但通过一些手段是可以实现的，C正确；
扩散现象有方向性，因此不能自发地各自分开，D错误。
　(2023·江门市高二期末)根据热力学定律，下列说法正确的是
A.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
B.功转变为热的实际宏观过程是可逆过程
C.科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机
D.对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少，形成能源危机
例2
√
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，但要引起其他变化，故A正确；
根据热力学第二定律，功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程，故B错误；
根据热力学第二定律，从单一热源吸收热量，全部用来对外做功而不引起其他变化是不可能的，故C错误；
自然界的能量不会减少，形成“能源危机”的原因是能源的品质下降，可利用的能源不断减少，故D错误。
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热力学第二定律
二
1.能够揭示宏观过程方向性规律的是热力学第二定律。
2.热力学第二定律的克劳修斯表述：
热量不能 从低温物体传递到高温物体。或者说，不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而 。(该表述阐述的是热传导的方向性)
3.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并把它 ，而不产生其他影响。(该表述阐述的是机械能和内能转化的方向性)
4.热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述是 (选填“等价”或“不等价”)的。
自发地
不引起其他变化
全部用来做功
等价
1.热传导的方向性能否简单理解为“热量不会从低温物体传给高温物体”？
讨论与交流
答案　不能。两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，使高温物体的温度降低，低温物体的温度升高，这个过程是自发进行的，不需要任何外界的影响或者帮助，有时我们也能实现热量从低温物体传给高温物体，如电冰箱，但这不是自发地进行的，需要消耗电能。
2.如图所示是制冷机和热机的工作过程示意图，通过此图思考以下问题：
(1)制冷机工作时热量是自发地从低温热库传到高温热库吗？
答案　不是，热量从低温热库传到高温热库时需要有外界做功。
(2)热机工作时能否将从高温热库吸收的热量全部用来做功？
答案　不能，热机工作时只能将从高温热库吸收的热量的一部分用来做功，剩余的部分能量释放到低温热库。
　(多选)地球上有很多的海水，它的总质量约为1.4×1018 t，如果这些海水的温度降低0.1 ℃，将要放出5.8×1023 J的热量。有人曾设想利用海水放出的热量，使它完全变成机械能来解决能源危机，但这种机器是不能制成的，关于其原因，下列说法正确的是
A.内能不能转化成机械能
B.内能转化成机械能不满足热力学第一定律
C.只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能的机械不满足热力学第二
定律
D.机械能可全部转化为内能，内能不可能全部转化为机械能，同时不引
起其他变化
例3
√
√
内能可以转化成机械能，如热机，故A错误；
内能转化成机械能的过程满足热力学第一定律，也可以说符合能量守恒定律，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并把它全部用来做功，而不引起其他变化，故C、D正确。
总结提升
(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源吸收热量，使之完全用来做功，但不是自发地或是产生了其他影响。
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热力学第一定律和热力学第二定律的比较
三
1.热力学两定律的比较
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 是关于在有限空间和时间内，一切和热现象有关的物理过程、化学过程具有不可逆性的经验总结
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(或只有一个热库，实现内能全部向机械能的转化)
不可能制成的原因 违背了能量守恒定律 违背了热力学第二定律
　(2020·全国卷Ⅱ)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　　。(填正确答案标号)
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
例4
B
C
A项符合热力学第一、第二定律。冷水和杯子温度不可能都变低，只能是一个升高一个降低，或温度都不变，B项描述违背了热力学第一定律。C项描述虽然不违背热力学第一定律，但违背了热力学第二定律。D项中冰箱消耗电能从而可以从低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，不违背热力学第二定律。
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课时对点练
四
考点一　热力学第二定律的理解
1.(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.热传递是自发的、双向的
D.气体向真空中膨胀的过程是有方向性的
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
基础对点练
√
11
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
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正确，B、C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.(多选)下列说法中正确的是
A.一切涉及热现象的宏观自然过程都具有方向性
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.由自然过程的方向性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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
√
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
自然界中一切涉及热现象的宏观自然过程都具有方向性，故A正确；
一切自发进行的与热现象有关的宏观过程，都具有方向性，所以不违背能量守恒定律的物理过程不一定都是可以实现的，故B错误；
根据热力学第二定律，一切自发进行的与热现象有关的宏观过程，都具有方向性，所以可以由自然过程的方向性判断物理过程能否自发进行，故C正确；
根据热力学第二定律，一部分物理过程可以自发进行，故D错误。
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3.把水和酒精混合后，用蒸发的方式又可以分开，然后液化恢复到原来的状态，这说明
A.扩散现象没有方向性
B.将水和酒精分开时，引起了其他变化，故扩散具有方向性
C.将水和酒精分开时，并没有引起化学变化，故扩散现象没有方向性
D.用本题的实验，无法说明扩散现象是否具有方向性
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由题意可知，两者混合时是自动发生的，但两者分离时，要先加热后冷却，也就是说，向分离与向混合这两个方向的发展是可以通过过程是否自动完成、是否需要外加其他手段才能完成来区分的，因此可以证明扩散是有方向性的，B正确，A、C、D错误。
4.(2023·广州市模拟)火热的夏天教室里的空调为同学们提供了舒爽的环境，空调的工作原理如图所示，以下表述正确的是
A.空调的工作原理对应的是热力学第一定律的开尔文表述
B.空调的工作原理反映了热传导的方向性
C.此原理图中的Q1=Q2
D.此原理图说明热量不能从低温物体传到高温物体
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空调的工作原理对应的是热力学第二定律的开尔文表述，A错误；
空调的工作原理反映了热传导的方向性，热量不能自发的从低温物体传递给高温物体，但在其他条件干预下，可以从低温物体传递给高温物体，B正确；
此原理图中的Q1=Q2+W，C错误；
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此原理图说明在外界干预下，热量能从低温物体传到高温物体，D错误。
5.(多选)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
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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。
考点二　热力学第一定律和热力学第二定律的比较
6.(多选)关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列说法正确的是
A.一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，气体的内能减小
B.气体向真空的自由膨胀是不可逆的
C.第一类永动机不可能制成是因为违背了热力学第二定律
D.热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”
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一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，Q=0，W<0，根据ΔU=W+Q可知，气体的内能减小，故A正确；
热力学第二定律表明：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的，故气体向真空的自由膨胀是不可逆的，故B正确；
第一类永动机不可能制成是因为违背了能量守恒定律，故C错误；
热力学第二定律可描述为“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”，故D错误。
7.(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时对外做功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，在热传导中，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
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根据热力学第一定律知，ΔU=W+Q=-100 J+120 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，ΔU的大小由W、Q共同决定，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。
8.(多选)下列有关热力学第二定律的说法正确的是
A.气体自发地扩散运动总是向着更为无序的方向进行，是不可逆过程
B.能源危机说明自然界的总能量在不断减少
C.水的温度自动下降时，释放的内能可以自发地全部转化为机械能
D.物体从高温热源吸收热量后，内能可能变少
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气体自发地扩散运动总是向着无序的方向进行，是不可逆的过程，故A正确；
根据能量守恒定律可知自然界的能量总量不会减少，故B错误；
水的温度自动下降时释放的内能不可能在不引起其他变化的情况下完全转化为机械能，故C错误；
改变物体内能方式有热传递和做功，所以当物体吸收热量后对外做功的情况下内能可能变少，故D正确。
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9.如图所示，水平横置气缸内封闭有一定质量的理想气体，气缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与气缸壁之间无摩擦，但不漏气。现将活塞杆与外界连接并缓慢地向右移动，这样气体将膨胀并通过杆对外做功。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.气体是从单一热源吸热，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.以上三种说法都不对
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由于气缸壁是导热的，外界温度不变，活塞杆与外界连接并使活塞缓慢地向右移动过程中，气体有足够时间与外界进行传热，气缸内的气体温度不变，
即内能不变。该过程气体是从单一热源即外部环境吸收热量，全部用来对外做功并且内能不变，但此过程并不违反热力学第二定律，这是因为此过程需要外力对活塞做功来维持，如果没有外力对活塞做功，此过程不可能自发进行，故选项C正确。
10.气闸舱是空间站中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置，其原理如图所示。座舱A与气闸舱B间装有阀门K，A中充满气体，B内为真空。航天员由太空返回到B时，将B封闭，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡。假设此过程中系统保持温度不变，舱内气体可视为理想气体，不考虑航天员的影响，则此过程中
A.气体膨胀做功，内能减小
B.气体从外界吸收热量
C.气体分子在单位时间内对A舱壁单位面积碰撞的次数减少
D.一段时间后，A内气体的密度可以自发地恢复到原来的密度
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由于系统温度保持不变，所以气体内能不变，
即ΔU=0，气闸舱B内为真空，打开阀门K，A
内的气体自由扩散，该过程气体不做功，根据热力学第一定律ΔU=W+Q，可知Q=0，即不吸热也不放热，故A、B错误；
气体体积增大，则气体分子密集程度减小，温度不变，分子的平均动能不变，则气体分子在单位时间内对A舱壁单位面积碰撞的次数减少，故C正确；
根据热力学第二定律可知，B中气体不能自发地退回到A中，即A内气体的密度不可能自发地恢复到原来的密度，故D错误。
11.热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一：不可能使热量自发地由低温物体传递到高温物体；其二：不可能从单一热库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如图所示制冷机工作示意图来表示，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，则下列示意图中正确的是
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对于第二种表述方式，热机工作时，从高温热库吸收热量，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热库，故选项B正确，A、C、D错误。
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