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第三章
课时4　热力学第二定律
热力学定律
核心 目标 1．通过对自然界中与热现象有关的宏观过程方向性的实例分析，了解归纳热力学第二定律的过程和方法．
2．能用热力学第二定律解释常见的不可逆过程，即自然界中的能量转化、转移以及方向性问题．了解能量与能源的区别以及能源的有限性．
必备知识 记忆理解
要点
1
热力学第二定律
物体间的热传递、气体的膨胀、扩散……都有特定的方向性，一切与热现象有关的宏观自然过程都是____________．反映宏观自然过程的__________的定律就是热力学第二定律．
1．热力学第二定律的克劳修斯表述
(1) 内容：热量不能自发地从________物体传到________物体．即传热的过程具有__________．
(2) 该表述阐述的是传热的方向性：
①热量可以自发地由________物体传给________物体．
②热量不能自发地由________物体传给________物体．
不可逆的
方向性
低温
高温
方向性
高温
低温
低温
高温
2．热力学第二定律的开尔文表述
(1) 内容：不可能从单一热库吸收热量，使之______________，而不产生其他影响．
(2) 该表述阐述的是机械能与内能转化的方向性：
①机械能可以全部转化为内能．
②内能无法全部用来做功以转换成机械能，而不产生其他影响．
(3) 注意：这里所说“不可能从单一热库吸收热量”，意思是：不仅要从一个热库吸热，而且一定会向另一个热库放热．
完全变成功
(4) 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__________变成工作物质的________．第二个阶段是工作物质对外________，把自己的内能变成__________．
②热机的效率：热机输出的___________与燃料产生的_________的比值．用公
式表示η＝______．
化学能
内能
做功
机械能
机械功W
热量Q
要点
2
能源是有限的
1．所谓能源，是指具有高品质的容易利用的储能物质，例如石油、天然气、煤等．
2．能量在数量上虽然守恒，但其转移和转化却具有方向性……最终都转化成________，流散到周围的环境中．
内能
3．能源消耗使得周围环境升温，却再也不能自动聚集起来驱动机器做功了，这样的转化过程叫作“能量耗散”．
(1) 能量耗散：有序度较高(集中度较高)的__________形式的能量(如机械能、电能)转化为________，流散到环境中无法重新收集起来加以利用的现象．
(2) 能量耗散是能够________发生、全额发生的．各种形式的能量最终都转化为内能，流散到周围的环境中，是无序程度_______的非平衡状态向无序程度_______的平衡状态的转化．
(3) 能量耗散不仅遵循能量守恒定律，而且从能量转化的角度反映出自然界的宏观过程具有方向性．
高品质
内能
自动
较小
较大
(4) 能量耗散虽然不会导致能量总量的减少，却会导致能量________的降低(内能较之机械能、电能等，是一种低品质的能量)，从可被利用的价值来看，却再也不能驱动机器做功了．
(5) 能量耗散导致__________能源减少，因此能源是有限的资源．所以要节约能源．
4．能源的使用过程中虽然能的总量保持守恒，但能量的品质下降了．虽然能量总量不会减少，但能源会逐步减少，因此能源是有限的资源．
品质
可利用
1．易错辨析
(1) 温度不同的两个物体接触时，热量能自发地从高温物体传给低温物体，所以热量不能由低温物体传给高温物体． (　　)
(2) 制冷系统能将热量由冰箱里的低温物体传给外界较高温度的空气，而不引起其他变化． (　　)
(3) 科技发达后，热机的效率可以达到100%． (　　)
(4) 机械能可以全部转化为内能，而内能不能自发地全部转化为机械能． (　　)
(5) 能够制成的热机既不违背能量守恒定律，也不违背热力学第二定律． (　　)
×
×
×
√
√
2．(2025·浙江杭州外国语学校期中)下列说法中正确的是 (　　)
A．热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体
B．内能可以全部转化为机械能而不引起其他变化
C．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
D．凡是不违背能量守恒定律的过程都一定能实现
解析：热量能够自发地从高温物体传到低温物体；也能在一定条件下从低温物体传到高温物体，但要引起其他的变化，A错误；根据热力学第二定律，机械能可能全部转化为内能而不引起其他变化，反过来则不行，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，而不引起其他任何变化，C正确；凡是不违反能量守恒定律的过程也不一定能实现，可能违反热力学第二定律，例如第二类永动机，D错误．
C
把握考向 各个击破
热力学第二定律的理解
考向
1
1．“自发”二字指的是：当两个物体接触时，不需要任何第三者的介入、不会对任何第三者产生任何影响，热量就能从一个物体传向另一个物体，这个“自发”的方向是从高温物体指向低温物体的．
2．要将热量从低温物体传向高温物体，必须有“对外界的影响或有外界的帮助”才能完成．电冰箱就是一例，它是靠电流做功的帮助把热量从低温处“搬”运到高温处的．
3．“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响，如吸热、放热、做功等．
4．热力学第二定律是对宏观____________进行方向的说明．凡是对这种宏观自然过程进行方向的说明，都可以作为热力学第二定律的表述．
(1) 热传导具有方向性：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，而低温物体不可能自发地将热量传给高温物体．要实现低温物体向高温物体传递热量，必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化．
(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绝不会自发地分开，成为两种不同的气体．
自然过程
(3) 机械能和内能的转化过程具有方向性：物体在水平面上运动，因摩擦而逐渐停止下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，自发地在地面上重新运动起来．
(4) 气体向真空膨胀具有方向性：气体可自发地向真空容器膨胀，但绝不可能出现气体自发地从容器中流出，容器内变为真空．
5．第二类“永动机”：是指设想中的效率达到_________的热机．第二类永动机虽没有违背能量转化和守恒定律，但违背了热力学第二定律，因此也是不可能实现的．
100%
　　　根据热力学定律，下列说法中错误的是 (　　)
A．电冰箱的工作表明，热量可以从低温物体向高温物体传递
B．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
C．科技的不断进步使得人类有可能生产出从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化的热机
D．即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机也不可以把燃料产生的内能全部转化为机械能
1
C
解析：热量可以在外界做功的情况下从低温物体向高温物体传递，但不能自发进行，A正确，不符合题意；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，B正确，不符合题意；不可能从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化，C错误，符合题意；根据热力学第二定律，即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机也不可以把燃料产生的内能全部转化为机械能，D正确，不符合题意．
　　　下列说法中正确的是 (　　)
A．热量不能由低温物体传递到高温物体
B．外界对物体做功，物体的内能必定增加
C．第二类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律
D．电冰箱虽然可以从低温物体吸收热量，但不违背热力学第二定律
2
解析：热量能由低温物体传递到高温物体，此过程会引起其他的变化，A错误；根据热力学第一定律，ΔU＝W＋Q，物体的内能的变化与外界做功和物体的吸收热量有关，外界对物体做功，若同时物体对外放热，物体的内能可能减小，B错误；第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，C错误；电冰箱虽然可以从低温物体吸收热量，但要消耗一定的电能，所以不违反热力学第二定律，D正确．
D
　　　地球上有很多的海水，它的总质量约为1.4×1018吨，如果这些海水的温度降低0.1 ℃，将要放出5.8×1023焦耳的热量，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，其原因是 (　　)
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器不满足热力学第二定律
D．上述三种原因都不正确
3
解析：内能可以转化成机械能，如热机，A错误；内能转化成机械能的过程满足热力学第一定律，即能量守恒定律，B错误；热力学第二定律告诉我们：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，C正确．
C
对热力学第二定律微观意义的理解
考向
2
高温物体和低温物体中的分子都在做无规则的热运动，但是高温物体中分子热运动的平均速率要大于低温物体．因此，在高温物体分子与低温物体分子的碰撞过程中，低温物体分子运动的剧烈程度会逐渐加剧，即低温物体的温度升高了；而高温物体分子运动的剧烈程度会减缓，即高温物体的温度降低了，所以从宏观热现象角度来看，热传递具有方向性，总是从高温物体传给低温物体．
换一种角度看，初始我们根据温度的高低来区分两个物体，而终了状态两个物体上的温度处处相同，无法区别，我们就说系统的无序程度增加了．同理可知，在通过做功使系统内能增加的过程中，是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程．
　　　(2025·江苏苏州吴江中学月考)关于热力学定律，下列说法中正确的是 (　　)
A．热量不可能从低温物体传到高温物体
B．若系统A和系统B之间达到热平衡，则它们的温度一定相同
C．当墨水均匀扩散到整杯清水后，经过足够长的时间，墨水和清水也可能自动分开
D．随着科学技术的发展，汽车热机的效率可达到100%
4
B
解析：根据热力学第二定律可知，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，当有外界影响时，热量能够从低温物体传到高温物体，A错误；根据热力学第零定律可知，若系统A和系统B之间达到热平衡，则它们的温度一定相同，B正确；根据热力学第二定律可知，当墨水均匀扩散到整杯清水后，经过足够长的时间，墨水和清水不可能自动分开，C错误；根据热力学第二定律可知，随着科学技术的发展，汽车热机的效率不可能达到100%，D错误．
对能源是有限的理解
考向
3
1．如何正确理解能量耗散和品质降低
(1) 从可被利用的价值来看，内能较之机械能、电能等，是一种低品质的能量.由此可知，能量耗散虽然不会导致能量的总量减少，却会导致能量品质的降低，实际上是将能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式．
(2) 能量耗散导致可利用能源减少，所以要节约能源．
2．熵增加原理
(1) 熵是____________的量度：根据熵的含义，热力学系统处于非平衡态时的粒子热运动有一定的有序性，因此，其熵值较小；当其达到平衡态后，其粒子热运动的无序性达到极高程度，使其熵值达到最大值．
无序程度
(2) 热力学系统演化的方向性：对于绝热或孤立的热力学系统而言，所发生的是由非平衡态向着平衡态的变化过程，或者说总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行的，因此，总是朝着熵增加的方向进行，或者说，一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，这就是熵增加原理，也就是热力学第二定律的另一种表述形式．
如果过程可逆，则熵不变；如果过程不可逆，则熵增加．熵增加原理的适用对象是孤立系统，如果是非孤立系统，熵有可能减少．
应用时应注意把握“方向性”和“熵增加原理”来正确分析和判定．
　　　(2025·江苏无锡高二月考)关于永动机、热力学定律和能量守恒定律的讨论，下列说法中正确的是 (　　)
A．第二类永动机违反了能量守恒定律
B．自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性
C．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，完全变成功是不可能的
D．能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能的总量并不减少，但能量品质提升了
5
B
解析：第二类永动机没有违反能量守恒定律，但违背热力学第二定律，A错误；根据热力学第二定律可知，自然界中所有涉及热现象的宏观过程都具有方向性，B正确；热量不可能自发地从低温物体传到高温物体而不引起其他变化，也不可能从单一热源吸收热量，全部用来做功而不引起其他变化．但在引起其他变化的情况下，热量是可以从低温物体传到高温物体的，也可以从单一热源吸收的热量全部用来做功，C错误；能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能的总量并不减少，但能量品质降低了；例如，内燃机燃烧汽油把化学能转化为机械能，最终机械能又会转化为内能，而最终的内能人们很难再重新利用，所以我们说能量的品质下降了，D错误．
　　　对于孤立体系中发生的实际过程，下列说法中正确的是 (　　)
A．系统的总熵只能减小，不可能增加
B．系统的总熵可能增大，可能不变，还可能减小
C．系统逐渐从比较有序的状态向更无序的状态发展
D．系统逐渐从比较无序的状态向更加有序的状态发展
6
解析：由热力学第二定律可知，系统的熵只能增大，不可能减小，A、B错误；系统只能自发地从比较有序的状态向更无序的状态发展，C正确，D错误．
C
随堂内化 即时巩固
1．(2025·江苏淮安协作体联盟期中)下列说法中正确的是 (　　)
A．0 K即0 ℃
B．热量不可能自发地从内能少的物体传到内能多的物体
C．温度高的物体其内能一定大
D．温度是大量分子热运动剧烈程度的宏观反映
解析：0 K为－273.15 ℃，A错误；热量可以自发地从温度高的物体传到温度低的物体，温度高的物体内能可能少，所以热量可能自发地从内能少的物体传到内能多的物体，B错误；温度高的物体，分子的平均动能大，内能不一定大，还与质量有关，C错误；温度是大量分子热运动剧烈程度的宏观反映，温度越高，分子热运动越激烈，D正确．
D
2．(2025·湖南郴州期末)(多选)下列现象及关于热力学第一、第二定律的叙述正确的是 (　　)
A．一定质量的理想气体在等温膨胀过程中，气体一定从外界吸收热量
B．热力学第一定律和热力学第二定律是从不同角度阐述了能量守恒定律
C．0 ℃的冰融化为0 ℃的水，此过程系统吸收热量，内能增加
D．第二类永动机违背了热力学第一定律
AC
解析：一定质量的理想气体在等温膨胀过程中，由于温度不变，则内能不变，气体膨胀，对外做功，根据热力学第一定律，气体一定从外界吸收热量，A正确；热力学第一定律阐述了能量守恒定律，而热力学第二定律阐述能量流动的方向性，两者不同，B错误；0 ℃的冰融化为0 ℃的水，此过程系统吸收热量，根据热力学第一定律，可知内能增加，C正确；第二类永动机违背了热力学第二定律，D错误．课时4　热力学第二定律
考向1　热力学第二定律的理解
1. 下列关于热力学第二定律微观意义的说法中，正确的是(　　)
A. 从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律
B. 一切自然过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行
C. 有的自然过程向着分子热运动无序性增大的方向进行，有的自然过程沿着分子热运动无序性减小的方向进行
D. 在自然过程中，一个孤立系统的总熵可能减小
2. (2025·天津模拟)(多选)根据热学中的有关知识，下列说法中正确的是(　　)
A. 机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功转化成机械能
B. 自发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
C. 尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到－293 ℃
D. 第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以被制造出来
3. 对热力学第二定律理解，正确的是(　　)
A. 热力学第二定律是从另一个侧面阐述能量守恒定律
B. 若消除热机的漏气、摩擦和热量损耗，热机效率可以达到100%
C. 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，内能却不能全部转化为机械能
D. 熵是系统内分子运动无序性的量度，一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展
4. 下列宏观过程不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，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，内能不会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%
考向2　能源是有限的
5. (2025·云南玉溪检测)下列说法中错误的是(　　)
A. 利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源，可减少环境污染
B. 用纯电动汽车代替燃油汽车，可改善空气质量
C. 能量是守恒的，我们不需要节约能源
D. 能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性.能源的利用受这种方向性的制约，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的
6. (多选)热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象.所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把流散的能量重新收集、重新加以利用.下列关于能量耗散的说法中，正确的是(　　)
A. 能量耗散说明能量不守恒
B. 能量耗散不符合热力学第二定律
C. 能量耗散过程中能量仍守恒
D. 能量耗散是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
7. (2025·湖北武汉协作体期中)(多选)下列关于内能的说法中，正确的是(　　)
A. 系统的内能是由系统的状态决定的
B. 不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能
C. 1 g 100 ℃水的内能小于1 g 100 ℃水蒸气的内能
D. 内能少的物体也可能自发地将一部分内能转移给内能多的物体
8. (2025·河北唐山期中)有人设想用降低海水温度的方法就可以得到大量的能量，相当于一个很好的永动机，关于这样的永动机.下列说法中正确的是(　　)
A. 这样做可以成功，因为它符合能量守恒定律
B. 这样做不能成功，因为它违反热力学第一定律
C. 这样做可以成功，因为它符合热力学第二定律
D. 这样做不能成功，因为它违反热力学第二定律
9. (2025·江苏南航附中月考)海底火山活跃的海域，火山附近的海水会受到加热形成水蒸气从而产生气泡.当气泡浮上水面的过程中温度下降，压强减小，体积减小.该过程中水蒸气可视作理想气体.下列关于该过程的说法中，正确的是(　　)
A. 水蒸气上升过程中吸收热量
B. 水蒸气分子的平均动能增大
C. 水蒸气放出的热量大于其减小的内能
D. 该过程违反了热力学第二定律
10. 能源是当今社会快速发展面临的一大难题.由此，人们想到了永动机，关于第二类永动机，甲、乙、丙、丁4名同学争论不休.
甲：第二类永动机不违反能量守恒定律，应该可以制造成功.
乙：虽然内能不可能全部转化为机械能，但在转化过程中可以不引起其他变化.
丙：摩擦、漏气等因素导致能量损失，第二类永动机也因此才不能制成.
丁：内能与机械能之间的转化具有方向性才是第二类永动机不可能制成的原因.
你认为以上说法正确的是(　　)
A. 甲 B. 乙
C. 丙 D. 丁
课时4　热力学第二定律
1. A
2. AB　解析：机械能可以全部转化为内能，而内能也可以全部转化为机械能，只是在这个过程中会引起其他变化，A正确；根据热力学第二定律可知，自发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正确；根据热力学第三定律可知，制冷机不能使温度降到－293 ℃(低于绝对零度)，C错误；第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律，第二类永动机不可能被制造出来，D错误.
3. D　解析：热力学第二定律从微观上阐述一个统计规律，它反映的是宏观自然过程中的方向性，而不是另一个侧面阐述能量守恒定律，A错误；若消除热机的漏气、摩擦和热量损耗，热机效率也不可能达到100%，B错误；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，内能也能全部转化为机械能，但要引起外界的变化，C错误；熵是系统内分子运动无序性的量度，一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，D正确.
4. A　解析：大米和小米混合后小米能自发地填充到大米空隙中，这种现象与温度无关，不是热现象，不能用热力学第二定律解释，A符合题意； 将一滴红墨水滴入一杯清水中，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，这种现象与温度有关，温度越高，分子运动越激烈，扩散越快，根据热力学第二定律，墨水和清水不会自动分开，B不符合题意；冬季的夜晚，放在室外的物体随气温的降低，物体的内能减少，根据热力学第二定律，内能不会自发地转化为机械能而动起来，C不符合题意；随着节能减排措施的不断完善，根据热力学第二定律，最终也不会使汽车热机的效率达到100%，D不符合题意.
5. C　解析：利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源，可减少环境污染，A正确，不符合题意；用纯电动汽车代替燃油汽车，能减小尾气的排除，可改善空气质量，B正确，不符合题意；能量虽然是守恒的，但是可利用的能源越来越少，所以我们需要节约能源，C错误，符合题意；能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性；能源的利用受这种方向性的制约，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的，D正确，不符合题意.
6. CD　解析：能量耗散过程中能量仍守恒，但可利用的能源越来越少，这说明自然界中的宏观过程具有方向性，恰恰符合热力学第二定律，故C、D正确.
7. ACD　解析：内能是指物体内部的所有分子所具有的分子动能和分子势能的总和，系统的内能是由系统的状态决定的，A正确；温度相同，则分子的平均动能相同，但是质量相同的氢气和氧气的分子数不相同，因此内能不相同，B错误；相同温度下的水变成水蒸气需要吸收热量，因此1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃的水蒸气的内能，C正确；内能与温度、体积和物质的量等因素都有关系，内能少的物体的温度可能高于内能多的物体，D正确.
8. D　解析：第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，内能与机械能之间的转化具有方向性，这是第二类永动机不可能制成的原因.所以想用降低海水温度的方法就可以得到大量的能量而制成的永动机是不能成功的，因为它违反热力学第二定律.故选D.
9. C　解析：根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，气体温度下降，故内能减小，即ΔU<0，体积减小可以判断外界对气体做功，故W>0，因此Q必须为负，故放出热量，A错误；水蒸气的温度下降，故分子平均动能减小，B错误；根据热力学第一定律，因外界对气体做功，故水蒸气放出的热量大于其减小的内能，C正确；该过程不单是从热源吸热并用于做功，同时也引起了海水重力势能变化，故没有违反热力学第二定律，D错误.
10. D　解析：第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，甲同学说法错误；内能在转化为机械能的过程中要生热，所以要引起其他变化，乙同学说法错误；第二类永动机不能制成的原因是违反了热力学第二定律，丙同学说法错误；内能与机械能之间的转化具有方向性才是第二类永动机不可能制成的原因，丁同学说法正确.故选D.课时4　热力学第二定律
核心 目标 1．通过对自然界中与热现象有关的宏观过程方向性的实例分析，了解归纳热力学第二定律的过程和方法．
2．能用热力学第二定律解释常见的不可逆过程，即自然界中的能量转化、转移以及方向性问题．了解能量与能源的区别以及能源的有限性．
要点梳理
要点1　热力学第二定律
物体间的热传递、气体的膨胀、扩散……都有特定的方向性，一切与热现象有关的宏观自然过程都是__不可逆的__．反映宏观自然过程的__方向性__的定律就是热力学第二定律．
1．热力学第二定律的克劳修斯表述
(1) 内容：热量不能自发地从__低温__物体传到__高温__物体．即传热的过程具有__方向性__．
(2) 该表述阐述的是传热的方向性：
①热量可以自发地由__高温__物体传给__低温__物体．
②热量不能自发地由__低温__物体传给__高温__物体．
2．热力学第二定律的开尔文表述
(1) 内容：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．
(2) 该表述阐述的是机械能与内能转化的方向性：
①机械能可以全部转化为内能．
②内能无法全部用来做功以转换成机械能，而不产生其他影响．
(3) 注意：这里所说“不可能从单一热库吸收热量”，意思是：不仅要从一个热库吸热，而且一定会向另一个热库放热．
(4) 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＝____．
要点2　能源是有限的
1．所谓能源，是指具有高品质的容易利用的储能物质，例如石油、天然气、煤等．
2．能量在数量上虽然守恒，但其转移和转化却具有方向性……最终都转化成__内能__，流散到周围的环境中．
3．能源消耗使得周围环境升温，却再也不能自动聚集起来驱动机器做功了，这样的转化过程叫作“能量耗散”．
(1) 能量耗散：有序度较高(集中度较高)的__高品质__形式的能量(如机械能、电能)转化为__内能__，流散到环境中无法重新收集起来加以利用的现象．
(2) 能量耗散是能够__自动__发生、全额发生的．各种形式的能量最终都转化为内能，流散到周围的环境中，是无序程度__较小__的非平衡状态向无序程度__较大__的平衡状态的转化．
(3) 能量耗散不仅遵循能量守恒定律，而且从能量转化的角度反映出自然界的宏观过程具有方向性．
(4) 能量耗散虽然不会导致能量总量的减少，却会导致能量__品质__的降低(内能较之机械能、电能等，是一种低品质的能量)，从可被利用的价值来看，却再也不能驱动机器做功了．
(5) 能量耗散导致__可利用__能源减少，因此能源是有限的资源．所以要节约能源．
4．能源的使用过程中虽然能的总量保持守恒，但能量的品质下降了．虽然能量总量不会减少，但能源会逐步减少，因此能源是有限的资源．
即学即用
1．易错辨析
(1) 温度不同的两个物体接触时，热量能自发地从高温物体传给低温物体，所以热量不能由低温物体传给高温物体．(　×　)
(2) 制冷系统能将热量由冰箱里的低温物体传给外界较高温度的空气，而不引起其他变化．(　×　)
(3) 科技发达后，热机的效率可以达到100%．(　×　)
(4) 机械能可以全部转化为内能，而内能不能自发地全部转化为机械能．(　√　)
(5) 能够制成的热机既不违背能量守恒定律，也不违背热力学第二定律．(　√　)
2．(2025·浙江杭州外国语学校期中)下列说法中正确的是(　C　)
A．热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体
B．内能可以全部转化为机械能而不引起其他变化
C．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
D．凡是不违背能量守恒定律的过程都一定能实现
解析：热量能够自发地从高温物体传到低温物体；也能在一定条件下从低温物体传到高温物体，但要引起其他的变化，A错误；根据热力学第二定律，机械能可能全部转化为内能而不引起其他变化，反过来则不行，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，而不引起其他任何变化，C正确；凡是不违反能量守恒定律的过程也不一定能实现，可能违反热力学第二定律，例如第二类永动机，D错误．
考向1　热力学第二定律的理解
1．“自发”二字指的是：当两个物体接触时，不需要任何第三者的介入、不会对任何第三者产生任何影响，热量就能从一个物体传向另一个物体，这个“自发”的方向是从高温物体指向低温物体的．
2．要将热量从低温物体传向高温物体，必须有“对外界的影响或有外界的帮助”才能完成．电冰箱就是一例，它是靠电流做功的帮助把热量从低温处“搬”运到高温处的．
3．“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响，如吸热、放热、做功等．
4．热力学第二定律是对宏观__自然过程__进行方向的说明．凡是对这种宏观自然过程进行方向的说明，都可以作为热力学第二定律的表述．
(1) 热传导具有方向性：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，而低温物体不可能自发地将热量传给高温物体．要实现低温物体向高温物体传递热量，必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化．
(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绝不会自发地分开，成为两种不同的气体．
(3) 机械能和内能的转化过程具有方向性：物体在水平面上运动，因摩擦而逐渐停止下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，自发地在地面上重新运动起来．
(4) 气体向真空膨胀具有方向性：气体可自发地向真空容器膨胀，但绝不可能出现气体自发地从容器中流出，容器内变为真空．
5．第二类“永动机”：是指设想中的效率达到__100%__的热机．第二类永动机虽没有违背能量转化和守恒定律，但违背了热力学第二定律，因此也是不可能实现的．
　根据热力学定律，下列说法中错误的是(　C　)
A．电冰箱的工作表明，热量可以从低温物体向高温物体传递
B．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
C．科技的不断进步使得人类有可能生产出从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化的热机
D．即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机也不可以把燃料产生的内能全部转化为机械能
解析：热量可以在外界做功的情况下从低温物体向高温物体传递，但不能自发进行，A正确，不符合题意；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，B正确，不符合题意；不可能从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化，C错误，符合题意；根据热力学第二定律，即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机也不可以把燃料产生的内能全部转化为机械能，D正确，不符合题意．
　下列说法中正确的是(　D　)
A．热量不能由低温物体传递到高温物体
B．外界对物体做功，物体的内能必定增加
C．第二类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律
D．电冰箱虽然可以从低温物体吸收热量，但不违背热力学第二定律
解析：热量能由低温物体传递到高温物体，此过程会引起其他的变化，A错误；根据热力学第一定律，ΔU＝W＋Q，物体的内能的变化与外界做功和物体的吸收热量有关，外界对物体做功，若同时物体对外放热，物体的内能可能减小，B错误；第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，C错误；电冰箱虽然可以从低温物体吸收热量，但要消耗一定的电能，所以不违反热力学第二定律，D正确．
　地球上有很多的海水，它的总质量约为1.4×1018吨，如果这些海水的温度降低0.1 ℃，将要放出5.8×1023焦耳的热量，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，其原因是(　C　)
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器不满足热力学第二定律
D．上述三种原因都不正确
解析：内能可以转化成机械能，如热机，A错误；内能转化成机械能的过程满足热力学第一定律，即能量守恒定律，B错误；热力学第二定律告诉我们：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，C正确．
考向2　对热力学第二定律微观意义的理解
高温物体和低温物体中的分子都在做无规则的热运动，但是高温物体中分子热运动的平均速率要大于低温物体．因此，在高温物体分子与低温物体分子的碰撞过程中，低温物体分子运动的剧烈程度会逐渐加剧，即低温物体的温度升高了；而高温物体分子运动的剧烈程度会减缓，即高温物体的温度降低了，所以从宏观热现象角度来看，热传递具有方向性，总是从高温物体传给低温物体．
换一种角度看，初始我们根据温度的高低来区分两个物体，而终了状态两个物体上的温度处处相同，无法区别，我们就说系统的无序程度增加了．同理可知，在通过做功使系统内能增加的过程中，是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程．
　(2025·江苏苏州吴江中学月考)关于热力学定律，下列说法中正确的是(　B　)
A．热量不可能从低温物体传到高温物体
B．若系统A和系统B之间达到热平衡，则它们的温度一定相同
C．当墨水均匀扩散到整杯清水后，经过足够长的时间，墨水和清水也可能自动分开
D．随着科学技术的发展，汽车热机的效率可达到100%
解析：根据热力学第二定律可知，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，当有外界影响时，热量能够从低温物体传到高温物体，A错误；根据热力学第零定律可知，若系统A和系统B之间达到热平衡，则它们的温度一定相同，B正确；根据热力学第二定律可知，当墨水均匀扩散到整杯清水后，经过足够长的时间，墨水和清水不可能自动分开，C错误；根据热力学第二定律可知，随着科学技术的发展，汽车热机的效率不可能达到100%，D错误．
考向3　对能源是有限的理解
1．如何正确理解能量耗散和品质降低
(1) 从可被利用的价值来看，内能较之机械能、电能等，是一种低品质的能量．由此可知，能量耗散虽然不会导致能量的总量减少，却会导致能量品质的降低，实际上是将能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式．
(2) 能量耗散导致可利用能源减少，所以要节约能源．
2．熵增加原理
(1) 熵是__无序程度__的量度：根据熵的含义，热力学系统处于非平衡态时的粒子热运动有一定的有序性，因此，其熵值较小；当其达到平衡态后，其粒子热运动的无序性达到极高程度，使其熵值达到最大值．
(2) 热力学系统演化的方向性：对于绝热或孤立的热力学系统而言，所发生的是由非平衡态向着平衡态的变化过程，或者说总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行的，因此，总是朝着熵增加的方向进行，或者说，一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，这就是熵增加原理，也就是热力学第二定律的另一种表述形式．
如果过程可逆，则熵不变；如果过程不可逆，则熵增加．熵增加原理的适用对象是孤立系统，如果是非孤立系统，熵有可能减少．
应用时应注意把握“方向性”和“熵增加原理”来正确分析和判定．
　(2025·江苏无锡高二月考)关于永动机、热力学定律和能量守恒定律的讨论，下列说法中正确的是(　B　)
A．第二类永动机违反了能量守恒定律
B．自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性
C．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，完全变成功是不可能的
D．能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能的总量并不减少，但能量品质提升了
解析：第二类永动机没有违反能量守恒定律，但违背热力学第二定律，A错误；根据热力学第二定律可知，自然界中所有涉及热现象的宏观过程都具有方向性，B正确；热量不可能自发地从低温物体传到高温物体而不引起其他变化，也不可能从单一热源吸收热量，全部用来做功而不引起其他变化．但在引起其他变化的情况下，热量是可以从低温物体传到高温物体的，也可以从单一热源吸收的热量全部用来做功，C错误；能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能的总量并不减少，但能量品质降低了；例如，内燃机燃烧汽油把化学能转化为机械能，最终机械能又会转化为内能，而最终的内能人们很难再重新利用，所以我们说能量的品质下降了，D错误．
　对于孤立体系中发生的实际过程，下列说法中正确的是(　C　)
A．系统的总熵只能减小，不可能增加
B．系统的总熵可能增大，可能不变，还可能减小
C．系统逐渐从比较有序的状态向更无序的状态发展
D．系统逐渐从比较无序的状态向更加有序的状态发展
解析：由热力学第二定律可知，系统的熵只能增大，不可能减小，A、B错误；系统只能自发地从比较有序的状态向更无序的状态发展，C正确，D错误．
1．(2025·江苏淮安协作体联盟期中)下列说法中正确的是(　D　)
A．0 K即0 ℃
B．热量不可能自发地从内能少的物体传到内能多的物体
C．温度高的物体其内能一定大
D．温度是大量分子热运动剧烈程度的宏观反映
解析：0 K为－273.15 ℃，A错误；热量可以自发地从温度高的物体传到温度低的物体，温度高的物体内能可能少，所以热量可能自发地从内能少的物体传到内能多的物体，B错误；温度高的物体，分子的平均动能大，内能不一定大，还与质量有关，C错误；温度是大量分子热运动剧烈程度的宏观反映，温度越高，分子热运动越激烈，D正确．
2．(2025·湖南郴州期末)(多选)下列现象及关于热力学第一、第二定律的叙述正确的是(　AC　)
A．一定质量的理想气体在等温膨胀过程中，气体一定从外界吸收热量
B．热力学第一定律和热力学第二定律是从不同角度阐述了能量守恒定律
C．0 ℃的冰融化为0 ℃的水，此过程系统吸收热量，内能增加
D．第二类永动机违背了热力学第一定律
解析：一定质量的理想气体在等温膨胀过程中，由于温度不变，则内能不变，气体膨胀，对外做功，根据热力学第一定律，气体一定从外界吸收热量，A正确；热力学第一定律阐述了能量守恒定律，而热力学第二定律阐述能量流动的方向性，两者不同，B错误；0 ℃的冰融化为0 ℃的水，此过程系统吸收热量，根据热力学第一定律，可知内能增加，C正确；第二类永动机违背了热力学第二定律，D错误．

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