资源简介

热力学第二定律
一、选择题（共15题）
1．下列说法正确的是（ ）
A．氢气和氮气的温度相同时，它们分子的平均速率不同
B．当分子间的相互作用力表现斥力时，分子间距离越大，则分子势能越大
C．非晶体的物理性质各向同性，而晶体的物理性质都是各向异性
D．没有摩擦的理想热机也不可能把吸收的能量全部转化为机械能
E．液体中两个分子间距离减小，分子间引力和斥力都增大
2．下列说法正确的是（ ）
A．布朗运动是指悬浮在液体中固体小颗粒的运动
B．单晶体和多晶体均有固定的熔点
C．相同质量的0°C的水和冰的内能相同
D．热量可以由低温物体传递给高温物体
E．空调既能制冷又能制热，说明热传递不存在方向性
3．下列说法正确的是（ ）
A．对一定质量的理想气体做正功，其内能不一定增大
B．理想气体放出热量，其分子的平均动能一定减小
C．非晶体没有规则的外形，玻璃，松香，沥青等是非晶体
D．随着科技的不断进步，热机的效率可以达到100%
E．对一定质量的理想气体，当它的压强、体积都增大时，其内能一定增大
4．关于分子动理论及热力学定律，下列说法正确的是（　　）
A．物体可以从单一热源吸收热量全部用于做功
B．温度高的物体内能不一定大
C．一个气体分子的体积等于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比
D．气体从外界吸收热量，其内能一定增加
5．关于热现象，下列说法正确的是（　　）
A．热量不能自发地从低温物体传到高温物体
B．物体速度增大，则组成物体的分子动能增大
C．绝热密闭容器中一定质量气体的体积增大，其内能一定减少
D．相同质量的两个物体，升高相同温度，内能增加一定相同
6．下列说法正确的是（　　）
A．分子间距离增大，分子势能一定减小
B．一个热力学系统，如果从外界吸热，内能可能减少
C．气体温度升高，体积一定增大
D．热机的效率总是小于100%
7．下列有关热学的叙述中，正确的是（　　）
A．布朗运动是指悬浮在液体中的花粉分子的无规则热运动
B．随着分子间距离的增大，若分子间的相互作用力先增大后减小，此时分子间的作用力一定是引力
C．热力学第一定律和热力学第二定律是互不矛盾的
D．一定质量的理想气体在等温变化时，其内能一定不改变
E．热量可以从低温物体传到高温物体而不引起其他变化
8．下列说法中正确的是（ ）
A．固体很难被压缩是因为分子之间有斥力
B．当人们感到潮湿时，水蒸发慢，空气的绝对湿度一定较大
C．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点
D．荷叶上面的小水珠呈球形的主要原因是液体的表面张力作用
E．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律
9．关于气体的内能，下列说法正确的是___。
A．扩散现象与布朗运动均能反应分子在做无规则的热运动
B．大气压强是由于地球的重力产生的，与分子对接触面的碰撞情况无关
C．晶体均具有各项异性的特点
D．热力学第二定律说明与热现象有关的宏观过程是不可逆的
E．缓慢压缩已经处于饱和的水汽，其压强始终保持不变
10．下列说法正确的是（　　）
A．气体体积变化时，其内能可能不变
B．布朗运动就是分子的热运动
C．气体向真空的自由膨胀过程是不可逆过程
D．压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体分子间存在斥力的缘故
11．关于分子动理论，下列说法不正确的是（　　）
A．气体温度升高，分子的平均动能一定增大
B．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大
C．一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
D．布朗运动的实质就是分子热运动
12．选用下列八种表述组合出的四个选项中全都正确的一项是（　　）
①布朗运动反映了微粒分子在做无规则热运动
②水黾可以停在水面上是因为液体有表面张力
③一定质量的的水变成的水蒸气其内能增加
④第一类永动机由于违反热力学第一定律而不可能制成
⑤当分子间距离增大时分子间引力和斥力都减小
⑥各个方向导热性能均相同的晶体一定是多晶体
⑦若气体从外界吸收热量则内能一定增大
⑧热量可以从低温物体向高温物体传递
A．①③⑤⑦ B．①②⑥⑧ C．③④⑤⑥ D．②③⑤⑧
13．①摩擦生热、②弹簧振子振动、③热传递和④气体自由膨胀，上述现象中能表明物理过程具有单向性的是（ ）
A．①、②和③ B．②、③和④
C．①、②和④ D．①、③和④
14．下列关于热现象的说法正确的是（　　）
A．某固体物质的摩尔体积为V，若该物体每个分子的体积为V0，则阿伏加德罗常数可表示为
B．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小
C．热量不能从低温物体传到高温物体
D．对于一定质量的理想气体，压强不变时，若单位体积内的分子数增大，则气体分子的平均动能一定增大
15．下列说法错误的是（　　）
A．自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
B．液体表面层内分子间的相互作用力表现为斥力
C．若一定质量的理想气体被压缩且吸收热量，则压强一定增大
D．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大
二、非选择题
16．物理学中讨论的三类典型的单向性过程为热传递、___________、___________。
17．(1)_____________是分子平均动能的标志
(2)查理定律可以表述为：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强P与_______________________成正比。
(3)请写出把未饱和汽变成饱和汽的常见两种方法__________________________和___________________________。
(4)一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与________________________________的和。这个关系叫做热力学第一定律。
(5)在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会_________________。
18．假定两个分子的距离为无穷远时，它们的分子势能为0，使一个分子固定，另一个分子在外力作用下从无穷远逐渐向它靠近，直至相距很近很近，整个过程中分子势能______(填“不变”或“先增大后减小”或“先减小后增大”)。物体从单一热源吸收的热量______(填“可以”或“不可以”)全部用于做功。
19．能量转化是有方向性的．机械能和内能之间的转化也是有方向的，其中_____能可以完全转化为_____能．而相反的过程就不可能，除非引起其他变化．
20．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。
21．以下哪些现象能够发生、哪些不能发生？能够发生的现象是否违背热力学第二定律？
(1)一杯热茶自然放置，茶会自动变得更热。
(2)蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能。
(3)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。
(4)电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体。
22．回答下列问题：
（1）用简明的语言表述热力学第二定律（只要求写出一种描述）．
（2）理想气体等温膨胀时从单一热源吸收的热量全部用来对外做功，这一过程是否违反热力学第二定律？为什么？
（3）已知1kg的柴油完全燃烧放出热量Q=3.3×107J，某手扶拖拉机的效率η=30%，耕地时在水平方向匀速前进s=5km消耗柴油1kg，求该手扶拖拉机的牵引力F．
23．（1）下列说法中正确的是
A．无论技术怎样改进，热机的效率都不可能达到100%
B．露珠呈球状是由于液体表面张力的作用
C．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
D．已知阿伏伽德罗常数、某气体的摩尔质量和密度，可估算该种气体分子体积的大小
E.在油膜法估测分子大小的实验中，用一滴酒精油酸溶液的体积与浅盘中油膜面积的比值可估测油酸分子的直径
（2）如图所示，有一截面积为的导热气缸，气缸内部有一固定支架AB，支架上方有一放气孔，支架到气缸底部距离为，活塞置于支架上，开始时气缸内部封闭气体的温度为300K，压强为大气压强，当外界温度缓慢上升至303K时，活塞恰好被整体顶起，气体由放气孔放出少许，活塞有回到支架处，气缸内气体压强减为，气体温度保持303K不变，整个过程中封闭气体均视为理想气体，已知外界大气压强恒为，重力加速度为g，不计活塞与气缸的摩擦．求：
(i)活塞的质量
(ii)活塞被顶起过程中放出气体的体积
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．ADE
【详解】
A．氢气和氮气的温度相同时，它们分子的平均动能相同，但是由于分子质量不同，则分子的平均速率不同，选项A正确；
B．当分子间的相互作用力表现斥力时，分子间距离增大时，分子力做正功，则分子势能越小，选项B错误；
C．非晶体和多晶体的物理性质都是各向同性，单晶体的物理性质各向异性，选项C错误；
D．根据热力学第二定律可知，没有摩擦的理想热机也不可能把吸收的能量全部转化为机械能，选项D正确；
E．液体中两个分子间距离减小，分子间引力和斥力都增大，选项E正确。
故选ADE。
2．ABD
【详解】
A．布朗运动是指悬浮在液体或气体中固体小颗粒的运动，故A正确；
B．单晶体和多晶体都属于晶体，均有固定的熔点，故B正确；
C．相同质量的0°C的水和冰比较，0°C的冰变成0°C的水需要吸收热量，故0°C的冰内能小，故C错误；
D．在外界影响下，热量可以由低温物体传递给高温物体，故D正确；
E．热传递具有方向性，能自发地从高温物体传向低温物体，故E错误。
故选ABD。
3．ACE
【详解】
A．对一定质量的理想气体加热，其内能不一定增大，根据热力第一定律可知，吸热时又对外做功，并且对外做的功又大，则内能不一定增大，所以A正确；
B．理想气体放出热量，如果放热时又有外界对气体做功，并且做的功很多，大于放出的热量，由热力学第一定律
则内能增大，其分子的平均动能增大，所以B错误；
C．非晶体没有规则的外形，玻璃，松香，沥青等是非晶体，所以C正确；
D．由热力学第二定律知，科技再进步，热机的效率不可以达到100%，所以D错误；
E．对一定质量的理想气体，根据
当它的压强、体积都增大时，温度也增大，其内能一定增大，所以E正确。
故选ACE。
4．AB
【详解】
A．物体可以从单一热源吸收热量全部用于做功，但会引起一些其他变化，例如理想气体做等温膨胀时，吸收的热量就可以全部用于做功，A正确；
B．物体的内能大小由物质的量、温度和体积三个因素决定，因此温度高的物体内能不一定大，B正确；
C．由于气体分子的间距大于分子直径，故气体分子的体积小于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比，C错误；
D．根据热力学第一定律
ΔU=W+Q
气体从外界吸收热量，其内能不一定增加，当气体对外界做的功大于吸收的热量时，其内能减小，D错误。
故选AB。
5．AC
【详解】
A．根据热力学第二定律可知热量不能自发地从低温物体传到高温物体，故A正确；
B．物体分子平均动能的标志是温度，与宏观速度无关，故B错误；
C．绝热容器Q=0，气体体积增大，气体对外做功，W<0，根据热力学第一定律
ΔU=Q+W
ΔU<0
内能减少，故C正确；
D．两个物体质量相同，升高相同温度，吸收的热量不一定相同，且分子势能变化不确定，内能增加不一定相同，故D错误。
故选AC。
6．BD
【详解】
A．当分子间作用力表现为引力时，分子间距离增大，分子间作用力做负功，分子势能增加，故A错误；
B．一个热力学系统，如果从外界吸热的同时系统对外做功，则内能可能减少，故B正确；
C．根据理想气体状态方程
知，气体温度升高，体积不一定增大，故C错误；
D．根据热力学第二定律可知，热机的效率总是小于100%，故D正确。
故选BD。
7．BCD
【详解】
A．布朗运动是指悬浮在液体中的花粉颗粒的无规则运动，不是花粉分子的运动，A错误；
B．因为当r＞r0时，分子力表现为引力，且随分子间距的增大，分子力先增大后减小，B 正确；
C．热力学第一定律是表达做功和热传递和物体内能改变的关系；热力学第二定律是说一切和热现象有关的宏观过程都不是可逆的过程，两者并不矛盾，C正确；
D．因为理想气体的内能只与温度有关，所以一定质量的理想气体在等温变化时，其内能一定不改变，D正确；
E．热量从低温物体传到高温物体不可能不引起其它变化，E错误。
故选BCD。
8．ACD
【详解】
A．固体很难被压缩是因为分子之间有斥力，故A正确；
B．空气的相对湿度越大，水蒸发越慢，人就感到越潮湿，故当人们感到潮湿时，空气的相对湿度一定较大，但绝对湿度不一定大，故B错误；
C．液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似具有各向异性，彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，故C正确；
D．液体的表面张力有使液体的表面积最小化的趋势，荷叶上面的小水珠呈球形的主要原因是液体的表面张力作用，故D正确；
E．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是压缩机做功的结果，不违背热力学第二定律，故E错误。
故选ACD。
9．ADE
【详解】
A．布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动，扩散现象是指物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移，直到均匀分布的现象，扩散是由于分子热运动而产生的质量迁移现象，故A正确；
B．大气压强是指地球表面大气产生的压强，而气体压强包含所有气体的压强（也包括大气压强）。从宏观上看，大气压强是由大气重力产生的，但微观上仍然是由分子热运动产生的。 与分子对接触面的碰撞情况有关，故B错误；
C．单晶体均具有各项异性的特点，多晶体均具有各项同性的特点，故C错误；
D．热力学第二定律说明与热现象有关的宏观过程是不可逆的，故D正确；
E． 饱和水汽压随温度的升高而增大，缓慢压缩已经处于饱和的水汽，其压强始终保持不变，故E正确。
故选ADE。
10．AC
【详解】
A．由热力学第一定律可知
气体体积变化时，可以与外界进行热量的交换，其内能可能不变，故A正确；
B．布朗运动就是固体小颗粒的运动，或者可以说是胶粒的运动，间接说明了分子的热运动，故B错误；
C．气体向真空自由膨胀过程中，是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程，其逆过程也不能自动进行，一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，因此气体向真空的自由膨胀的过程是不可逆的，故C正确；
D．压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体压强的原因，故D错误。
故选AC。
11．D
【详解】
A．温度是分子平均动能的标志，温度升高，则分子平均动能增大，故A正确；
B．当分子间作用力表现为斥力时，分子间距离减小，分子间作用力做负功，分子势能增大，故B正确；
C．根据熵增加原理，一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，故C正确；
D．布朗运动是固体小颗粒的运动，它间接反映了液体分子的无规则运动，故D错误。
由于本题选择错误的，故选D。
12．D
【详解】
①固体微粒由于受到周围液体分子撞击的冲力不平衡而引起运动，所以布朗运动是液体分子无规则运动的反映，故①错误；
②水黾可以停在水面上是因为液体有表面张力，故②正确；
③一定质量的的水变成的水蒸气，分子动能不变，分子势能增加，所以其内能增加，故③正确；
④第一类永动机由于违反了能量守恒定律而不可能制成，故④错误；
⑤当分子间距离增大时分子间引力和斥力都减小，故⑤正确；
⑥一块晶体，若其各个方向的导热性相同，可能是多晶体，但不是一定是多晶体，故⑥错误；
⑦若气体从外界吸收热量，内能不一定增大，如气体对外界做功，且做的功比吸收的热量大，故⑦错误；
⑧热量可以从低温物体向高温物体传递，但要引起其它变化，故⑧正确；
综上可知D正确，ABC错误。
故选D。
13．D
【详解】
热现象的物理过程具有单向性，故摩擦生热、热传递和气体自由膨胀均表明物理过程具有单向性。
故选D。
14．A
【详解】
A．对于固体物质，每个分子的体积V0可以等于摩尔体积V除以阿伏加德罗常数NA，则有，故A正确；
B．当时，分子力表现为斥力，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大，故B错误；
C．在自发状态下，热量不能从低温物体传到高温物体；当有外界对物体做功时，热量能从低温物体传到高温物体，故C错误；
D．对于一定质量的理想气体，如果压强不变，体积与温度成正比，若单位体积内的分子数增大，体积降低则温度降低，气体分子的平均动能一定减少，故D错误。
故选A。
15．B
【详解】
A．根据热力学第二定律，自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，故A正确；
B．液体表面层内的分子之间距离大于，所以表面层内分子间的相互作用力表现为引力，故B错误；
C．一定质量的理想气体被压缩，则分子数密集程度增加，同时吸收热量，则温度升高，分子运动激烈，从压强的微观角度分析可知，压强一定增大，故C正确；
D．当分子间距小于时，分子间作用力表现为斥力，分之间距离变大分子力做正功势能降低，当距离大于，分子力表现为引力，距离变大做负功势能增加，故D正确。
本题选错误的，故选B。
16． 摩擦生热 气体自由膨胀
【详解】
物理学中讨论的三类典型的单向性过程为热传递、摩擦生热、气体自由膨胀。
17． 温度 热力学温度 降低温度 减小体积 外界对气体所做的功 减少
【详解】
(1)温度是分子平均动能的标志
(2)查理定律可以表述为：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强P与热力学温度成正比。
(3)把未饱和汽变成饱和汽的常见两种方法：降低温度和减小体积。因为饱和汽压强随温度的降低而减小，减小体积可以增加未饱和汽的压强。
(4)一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对气体所做的功的和。这个关系叫做热力学第一定律。
(5)在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少。
18． 先减小后增大 可以
【详解】
开始时两分子间距离大，分子间作用力表现为引力，分子相互靠近，引力做正功，分子势能减小，随分子间距离减小到平衡位置后，分子间作用力表现为斥力，分子相互靠近，斥力做负功，分子势能增加，故整个过程分子势能先减小后增加；
根据热力学第二定律可知，在外界因素影响下，物体从单一热源吸收的热量可以全部用于做功。
19． 机械 内
【详解】
根据热力学第二定律，一切与热现象有关的物理过程是有方向性的，机械能可以全部转化为内能，而内能不可能自发的转化成机械能；
20．由图甲可知，使热量由低温物体传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，其表述示意图如图所示。
21．(1)(2)不能发生，(3)(4)能够发生，不违背
【详解】
(1)不可能。热茶温度比周围环境温度高，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体；
(2)不可能。蒸汽的内能转化为及西恩必定需要做功，即热蒸汽推动活塞做功，这一过程中，一方面由于活塞摩擦汽缸而产生内能，另一方面热蒸汽与周围环境有温度差，蒸汽机会向周围环境散热。所以，蒸汽机把蒸汽的内能全部转化为机械能是不可能的。
(3)可能。混浊的泥水静置一段时间后，由于泥沙比水的密度大，泥沙会自动下沉，从而使得上面的浑水变清了。此过程不违背热力学第二定律，泥沙的重心降低，重力势能减少了，水的重心升高，水的重力势能增加了，但系统总的重力势能减少了，最终转化为内能，而机械能百分之百地转化为内能是可能的。
(4)可能。电冰箱通电后，电冰箱内的压缩机工作，消耗电能，将热量由箱内低温物体传递到箱外高温物体。没有违背热力学第二定律，因为它是通过消耗了电能从而引起其他变化的。
22．（1）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 （2）这一过程不违反热力第二定律．因为这一过程引起了其他变化，如气体的压强和体积发生了变化 （3）1.98×103N
【详解】
（1）热力学第二定律：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；
（2）这一过程不违反热力第二定律．因为这一过程引起了其他变化，如气体的压强和体积发生了变化；
（3）该手扶拖拉机转化为机械能的能量为：W=Q η…①
根据功的公式：W=F s…②
①、②两式得：…③
将数据代入得：F=1.98×103N
23．（1）ABC；（2）（i）1kg；（ii）2×10-6m3
【详解】
A、根据热力学第二定律，无论技术怎样改进，热机的效率都不能达到100%，故A正确；
B、露珠呈球状是由于液体表面张力的作用，故B正确；
C、能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，说明能量虽然守恒，但是仍然要节约能源，故C正确；
D、已知阿伏加德罗常数、某种气体的摩尔质量和密度，可以估算该种气体分子平均占据空间体积的大小，由于分子距离很大，故不能确定分子的大小，故D错误；
E、“油膜法估测分子的大小”实验中，用一滴油酸酒精溶液中油酸的体积与浅盘中油膜面积的比值可估测油酸分子的直径，不是油酸酒精溶液的体积与浅盘中油膜面积的比值，故E错误；
故选ABC.
⑵①气体进行等容变化开始时,压强为，温度；
当温度上升到且未放气时，活塞受力平衡,此时压强为，温度；
根据
解得
由平衡可得
解得
②等温变化时, ，，
解得
又
解得放出气体的体积

展开更多......

收起↑