第13讲热力学第二定律（解析版）

第13讲热力学第二定律目标导航目标导航课程标准课标解读通过自然界中宏观过程的方向性，了解热力学第二定律1.通过自然界中客观过程的方向性，了解热力学第二定律。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。3.能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移以及宏观自然过程的方向性问题。4.认识能量耗散，知道能源是有限的。知识精讲知识精讲知识点01热力学第二定律1．定义：在物理学中，反映宏观自然过程的方向性的定律；2．热力学第二定律的克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体；阐述的是传热的方向性。3．热力学第二定律的开尔文表述：(1)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热机用于做功的热量一定小于它从高温热库吸收的热量，即W<Q。(2)热力学第二定律的开尔文表述：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。【知识拓展】1．自然过程的方向性(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，决不会自发地分开，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：物体在地面上运动，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，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。2．在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不产生其他影响”“单一热库”“不可能”的含义(1)“自发地”是指热量从高温物体“自发地”传给低温物体的方向性．在传递过程中不会对其他物体产生影响或借助其他物体提供能量等；(2)“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；(3)“单一热库”：指温度均匀并且恒定不变的系统．若一系统各部分温度不相同或者温度不稳定，则构成机器的工作物质可以在不同温度的两部分之间工作，从而可以对外做功．据报道，有些国家已在研究利用海水上下温度不同来发电；(4)“不可能”：实际上热机或制冷机系统循环时，除了从单一热库吸收热量对外做功，以及热量从低温热库传到高温热库以外，过程所产生的其他一切影响，不论用任何的办法都不可能加以消除。【即学即练1】关于两类永动机和热力学的两个定律，下列说法正确的是（）A．第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律B．第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律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。【答案】D【解析】A.第二类永动机不违反能量守恒定律，违反热力学第二定律，故A错误；B．第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律，故B错误；C．改变内能的方式有做功和热传递，二者在内能的改变上是一样的，若对外做功的同时吸收热量，内能可能不变，故C错误；D．由热力学第二定律可知热量从低温物体传到高温物体是可能的，故D正确。故选D。知识点02能源是有限的1．能源：具有高品质的容易利用的储能物质．2．能量耗散：使用的能源转化成内能分散在环境中不能自动聚集起来驱动机器做功，这样的转化过程叫作“能量耗散”．3．能源的使用过程中虽然能的总量保持不变，但能量的品质下降了，能源减少了．【知识拓展】（一）能量与能源的区别1．能量是守恒的，既不会增加也不会减少。2．能源是能够提供可利用能量的物质。3．能量耗散，能量总量不变，但能量品质会下降即能源减少，故我们要节约能源。（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物理过程、化学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【即学即练2】下列说法不正确的是（）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【答案】C【解析】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，选项A正确，不符合题意；B．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，选项B正确，不符合题意；C．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，选项C错误，符合题意；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，选项D正确，不符合题意。故选C。能力拓展能力拓展考法01热力学第二定律【典例1】大约在1670年，英国的一个主教维尔金斯设计了一种磁力“永动机”。如图所示，在斜面顶上放一块强有力的磁铁，斜面上端有一个小孔，斜面下有一个连接小孔直至底端的弯曲轨道。维尔金斯认为：如果在斜面底放一个小铁球，那么由于磁铁的吸引，小铁球就会向上运动；当小铁球运动到小孔P处时，它就要掉下，再沿着斜面下的弯曲轨道返回斜面底端Q；由于小球有速度而可以对外做功，然后又被磁铁吸引回到斜面上端，到小孔P处又掉下。在以后的200多年里，维尔金斯的永动机居然改头换面地出现过多次，其中一次在1878年，即能量转化和守恒定律被确定20年后，而且竟在法国取得了专利权！请你分析一下，维尔金斯的“永动机”能实现吗？【答案】不可能实现，因为它违背了能的转化和能量守恒定律【解析】小球上升过程中，磁场力对小球做正功，使小铁球机械能增加；但小球下落时，同时也受到磁场力，而且做负功，这个负功与上升过程的正功相互抵消，所以维尔金斯的“永动机”不可能实现。考法02能源与环境【典例2】大规模开发利用太阳能，将会满足人类长期对大量能源的需求。太阳能的光一热转换是目前技术最为成熟、成本最低廉、应用最广泛的形式。太阳能热水器的构造示意图如图甲所示，下方是象日光灯管似的集热管，外有透明玻璃管，内有黑色管子（管内蓄水），由导热性能良好的材料制成，在黑色管和外面透明管间有空隙，并抽成真空，集热管的下方是一块光亮的铝合金板子，做成凹凸一定的曲面。试分析下列有关太阳能的利用问题：(1)说明太阳能热水器哪些结构与其功能相适应？水箱为何安装在顶部而非下部？(2)图乙中A是集热器，B是储水容器，在阳光直射下水将沿什么方向流动，这是为什么？，C是附助加热器，其作用是什么？。请在图中适当位置安上进水阀门和出水阀门，并说明选择位置的理由。(3)试举例分析说明太阳能与电能、化学能、生物能的转换。【解析】(1)日光灯管似的集热管面积较大，便于吸收较多的太阳能；外有透明玻璃管，内有黑色管子使阳光能直射入玻璃管而不易被反射；在黑色管和外面透明管间有空隙，并抽成真空，减少两管之间空气对流引起的热损失，减少热传导；集热管的下方是一块光亮的铝合金板子，做成凹凸一定的曲面，使周围及穿过管隙的阳光尽量聚焦在水管内，水箱安装在顶部而非下部，便于水的对流。(2)顺集热器中的水被太阳光晒热后密度变小，受浮力作用沿管向右上方运动；附助加热器作用是在阴天用电加热的方式使水温升高；在封闭的环形管道的左下方安上进水阀门，在贮水容器下方竖直管道上安出水阀门，可使热水流出，冷水得以补充。(3)利用光电效应将太阳能转化成电能。光—电转换的基本装置是太阳能电池，目前国产硅光电池的最大开路电压已达到600mV。利用硅光电池的光电流随受光面积变化的特征，制成了各种自动控制装置；利用太阳辐射能直接分解水制氢，氢是二次能源，用途广、无污染、便贮存、便运输，这是一种很有吸引力的途径；捕获太阳能的生物是绿色植物，利用植物的光合作用，将太阳能转化成生物能。（答案不唯一，合理即可）分层提分分层提分题组A基础过关练1．产生酸雨的祸首是（）A．二氧化碳 B．氟利昂 C．二氧化硫 D．一氧化碳【答案】C【解析】酸雨的主要成份是亚硫酸，二氧化硫与空气中的水蒸气接触会生成亚硫酸。故选C。2．随着人们对社会发展、全球环境问题认识的加深，可持续能源的开发和利用，已成为人类社会可持续发展的重要前提之一。以下关于能源开发和利用的认识，正确的是（）A．地球上的能源是取之不尽，用之不竭的B．节约能源是人类社会可持续发展的重要方面C．提倡“低碳生活”就是提倡生活中不用或少用二氧化碳D．能源的利用过程是可逆的【答案】B【解析】A．地球上的能源不是取之不尽，用之不竭的，故A错误；B．节约能源是人类社会可持续发展的重要方面，故B正确；C．提倡“低碳生活”是指生活中所耗用的能量要尽量减少，从而降低碳特别是二氧化碳的排放量，故C错误；D．能源的利用过程是不可逆的，故D错误。故选B。3．关于能源的开发和节约，你认为下列哪些观点是错误的（）A．常规能源是有限的，无节制地利用常规能源，如石油之类，是一种盲目的短期行为B．根据能量守恒定律，担心能源枯竭是一种杞人忧天的表现C．能源的开发和利用，必须要同时考虑其对环境的影响D．通过核聚变利用核能是目前开发新能源的一种新途径【答案】B【解析】常规能源是有限的的，需要节制，能量虽然守恒，但能量耗散导致能量的品质降低，从便于利用的能源变成不便于利用的能源，也往往对环境产生破坏，从而应开发新型的清洁型的能源，例如通过核聚变利用核能是目前开发新能源的一种新途径，故ACD正确，不符合题意，B错误，符合题意。故选B。4．下列关于能量转化或转移过程的叙述中，正确的是（）A．汽车的内燃机通过燃烧汽油而对外做功，同时还向空气中散热，这违背热力学第一定律B．冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低，这是不可能的，因为违背热力学第一定律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，这不违背热力学第一定律、也不违背热力学第二定律D．冰箱的制冷机工作时实现了热量从箱内低温环境散发到箱外温度较高的室内，这违背热力学第二定律【答案】B【解析】A．燃烧汽油产生的内能一方面向机械能转化，同时热传递向空气转移，既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律，选项A错误；B．冷水倒入保温杯后，没有对外做功，同时也没有热传递，内能不可能减少，故违背热力学第一定律，选项B正确；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，必然产生其他影响故违背热力学第二定律，选项C错误；D．制冷机消耗电能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，发生了内能的转移，同时对外界产生了影响.既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律，选项D错误。故选B。5．下列有关现象的描述或判断正确的是（）A．露珠通常呈现球状，是水的表面张力作用的结果B．气体可以被压缩，但又不能无限地被压缩说明气体分子间存在相互作用的斥力C．悬浮在液体中的微小颗粒的无规则运动就是分子热运动D．在一个孤立的系统内，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【答案】A【解析】A．露珠通常呈现球状，是水的表面张力作用的结果，A正确；B．气体可以被压缩，但又不能无限地被压缩说明分子之间有间距，当气体分子间距被压缩到最小，分子本身的大小就不可以压缩了因此不能被无限压缩，B错误；C．悬浮在液体中的微小颗粒的无规则运动间接反映并证明了分子热运动，C错误；D．根据热力学第二定律一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行，D错误。故选A。6．关于热力学定律，下列说法正确的是（）A．随着高科技的不断发展，绝对零度是可以达到的B．热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成C．因为第二类永动机不违背能量守恒定律，所以它将会被制造出来D．热量能够白发地从高温物体传递到低温物体，不能从低温物体传递到高温物体【答案】B【解析】A．热力学第三定律告诉我们绝对零度不可达到。故A错误；B．热力学第一定律的第二种表述为第一类永动机不可能制成。故B正确；C．因为第二类永动机虽然不违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律，所以它不会被制造出来。故C错误；D．热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，不能自发地从低温物体传递到高温物体。故D错误。故选B。7．下列说法中正确的是（）A．悬浮在水中花粉颗粒的布朗运动反映了花粉中分子做无规则的热运动B．足球充足气后很难压缩，是足球内气体分子间斥力作用的结果C．温度相同的氢气和氧气中，氢气分子和氧气分子的平均速率不同D．热量不能从低温物体传到高温物体【答案】C【解析】A．悬浮在水中花粉颗粒的布朗运动反映了水分子做无规则的热运动。故A错误；B．足球充足气后很难压缩，是足球内气体压强增加的结果。故B错误；C．温度相同的氢气和氧气中，氢气分子和氧气分子的平均动能相同，但它们的质量不同，故速率不同。故C正确；D．热量不能自发从低温物体传到高温物体。故D错误。故选C。8．如图所示，两种不同的金属组成一个回路，接触头1置于热水杯中，接触头2置于冷水杯中，此时回路中电流计发生偏转，这是温差电现象假设此过程电流做功为W，接触头1从热水中吸收的热量为Q1，冷水从接触头2吸收的热量为Q2，根据热力学第二定律可得（）A．Q1=W B．Q1>W C．Q1<Q2 D．Q1+Q2=W【答案】B【解析】根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸收热量使之全部用来做功，而不产生其他影响；所以从热水中吸收的热量Q1应该大于电流做的功W，即根据能量守恒定律和热力学第二定律，从热水中吸收的热量转化成了两部分，一部分电能W，另一部分是冷水吸收的热量Q2故选B。9．根据所学的热学的有关知识，判断下列说法中正确的是（）A．机械能可以全部转化为内能，内能也可以自发地全部转化成机械能B．凡与热现象有关的自发的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量能够从高温物体传递给低温物体，但不能自发地从低温物体传递给高温物体C．随着技术不断进步，制冷机可以使温度降到D．满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行【答案】B【解析】A．由热力学第二定律可知，机械能可以全部转化为内能，在有外界影响的情况下，内能可以全部转化为机械能，但不能自发地全部转化为机械能，故A错误；B．由热力学第二定律可知，凡与热现象有关的自发的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量能够从高温物体传递给低温物体，但不能自发地从低温物体传递给高温物体，故B正确；C．是低温的极限，故制冷机不可以使温度降到，故C错误；D．若与热力学第二定律相违背，满足能量守恒定律的物理过程不能能自发进行，故D错误。故选B。10．根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法正确的是（）A．不管科技如何进步，绝对零度都不能达到B．为了增加物体的内能，必须给物体传递热量C．空气压缩到一定程度很难再压缩是因为分子间存在斥力的作用D．可以利用高科技手段，将散失到环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化【答案】A【解析】A．绝对零度是一切低温物体的极限，只能无限接近，不能达到，故A项正确．B．增加物体的内能可以通过热传递和做功的方法，故B项错误．C．空气压缩到一定程度很难再压缩是因为压强增大，故C项错误．D．自然界的一切宏观热现象都具有方向性，故不可能将流散到环境的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化，故D项错误．题组B能力提升练1．下列有关能的转化的说法中正确的是（）A．热传递是其他形式的能与内能之间的转化过程B．自然界的能量是守恒的，能源危机是不存在的C．摩擦生热、热传递的过程是具有方向性的D．能量的耗散否定了能量的转化与守恒定律【答案】C【解析】A．热传递是内能之间的转移过程，选项A错误；B．虽然自然界的能量是守恒的，但是可利用的能源越来越少，能源危机是存在的，选项B错误；C．根据热力学第二定律可知，摩擦生热、热传递的过程是具有方向性的，选项C正确；D．能量的耗散说明了热学现象的方向性，但没有否定能量的转化与守恒定律，故D错误；故选C。2．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【答案】D【解析】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。3．在人类经济发展中环境保护日益重要，而利用太阳能发电投资少，见效快。如果用太阳能替代化石燃料可以减少温室气体的排放，减轻污染，有利于环境保护。以农村住宅屋顶发电为例，如屋顶放置垂直太阳光线的光电池板，面积为10米×5米，已知太阳光垂直照射到地球表面的光能平均为1400焦/米2•秒，如果太阳平均每天有6小时的垂直照射，现在的光电转化率大约为23％，那么这个屋顶在一天内发电大约有（）A．10000度 B．1000度 C．100度 D．10度【答案】C【解析】由这个屋顶在一天内发电大约有故C正确。故选C。4．下列说法正确的是（）A．熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减小的方向进行B．质量相等的80℃的液态萘和80℃的固态萘相比，具有相同的分子势能C．液体具有流动性是因为液体分子具有固定的平衡位置D．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数与单位体积内气体的分子数和温度都有关【答案】D【解析】A．熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行，选项A错误；B．80℃的液态萘凝固成80℃的固态萘的过程中放出热量，温度不变，则分子的平均动能不变，萘放出热量的过程中内能减小，而分子平均动能不变，所以一定是分子势能减小，故B错误；C．液体具有流动性是因为液体分子没有固定的平衡位置，选项C错误；D．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数与单位体积内气体的分子数和温度都有关，选项D正确。故选D。5．下列说法正确的是（）A．因为能量守恒，所以能源危机是不可能的B．热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性C．摩擦力做功的过程，必定有机械能转化为内能D．第二类永动机不可能制造成功的原因是违背了能量守恒定律【答案】B【解析】A．能量虽然是守恒的，总量不变，但是我们可以利用的能源是有限的，故一定要注意节约能源，防止能源危机，故A错误；B．热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性，故B正确；C．一对滑动摩擦力做功，两物体之间存在相对运动时，系统机械能转化为内能，如果没有相对运动，即一对静摩擦力做功，系统没有机械能转化为内能，故C错误；D．第二类永动机是指只需从单一热源吸收热能便能永远对外做功的动力机械，虽然不违反能量的转化和守恒，但是违反了机械能和内能转化的方向性，故D错误；故选B。6．关于热力学第二定律，下列表述正确的是（）A．不可能使热量从低温物体传递到高温物体B．不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功C．一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行D．在任何的自然过程中，一个孤立系统的总熵一定增加【答案】C【解析】A．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产生其它影响，A错误；B．根据热力学第二定律知，不可能从单一热库源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化，B错误；C．根据热力学第二定律可知，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，C正确；D．由热力学第二定律可知，任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少可能保持不变，D错误。故选C。7．下列说法错误的是（）A．悬浮在水中的花粉做布朗运动反映了花粉分子的热运动B．并不是所有晶体都具有各向异性C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同D．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【答案】A【解析】A．悬浮在水中的花粉做布朗运动反映了水分子的热运动，A错误；B．单晶体具有各向异性，而多晶体不具有各向异性，B正确；C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同，C正确；D，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，D正确。故不正确的是A。8．根据你所学过的知识判断以下说法不正确的是（）A．在图1中，向上拉动下表面紧贴水面的玻璃板时，拉力大于重力，主要是分子力作用的影响B．在图2中，随着活塞上砝码个数的增加，气缸内封闭的气体越来越难压缩（始终为气体状态），主要原因是由于随着气体体积的减小，分子间的斥力越来越大C．用烧热的针尖接触表面涂有蜂蜡层的云母片，蜂蜡层形成了如图3所示的熔化区域，说明云母片对于导热性存在着各向异性D．图4为热机能流图，随着机械制造工艺、机械材料等科学技术的不断发展，热机的效率仍无法达到100%【答案】B【解析】A．玻璃板被拉起时，要受到水分子间的引力，所以拉力大于玻璃板的重力，A正确；B．压缩气体越来越费力，是因为气体的体积减小，单位体积内的分子数增多，使得在相同时间内撞击活塞的气体分子数目增多，气体的压强增大，需要用的外力增大，B错误；C．烧热的针尖，接触涂上薄蜂蜡层的云母片上某点，经一段时间后形成图丙的形状，由于是椭圆，则说明云母具有各向异性，是单晶体，C正确；D．根据热力学第二定律，热机把内能转化为机械能时，能量的耗散是不可以避免的，所以热机的效率不可以达到100%，D正确。故选B。9．下列说法中正确的是（）A．固体可以分为晶体和非晶体两类，非晶体和多晶体都没有固定的熔点B．液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些多晶体相似，具有各向同性C．热量能够从高温物体传到低温物体，但不可能从低温物体传到高温物体D．密封在体积不变的容器中的气体，若温度升高，则气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大【答案】D【解析】A．固体可以分为晶体和非晶体两类，晶体又分为单晶和多晶，单晶和多晶有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，故A错误；B．液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些单晶体相似，具有各向异性，故B错误；C．由热力学第二定律知，热量可以自发的从高温物体传到低温物体，但不可能自发的从低温物体传到高温物体，并不是热量不能从低温物体传到高温物体，在外界的影响下是可以的，只是不能自发的发生，比如电冰箱等，故C错误。D．一定质量气体等容变化中温度升高，其压强一定变大，气体分子的平均速率变大，则气体对器壁的平均作用力增大，故D正确.故选D。10．如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。其中，A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程（气体与外界无热量交换）。这就是著名的“卡诺循环”。在该循环过程中，下列说法正确的是（）A．A→B过程中，气体从外界吸热并全部用来对外做功，所以违反了热力学第二定律B．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少C．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化D．气体在完成一次循环过程中（A→B→C→D→A）对外做功【答案】D【解析】A．“卡诺循环”没有违反热力学第二定律。因为它是理想中的热机，不是实际发生的热现象。故A错误；B．C→D过程中，等温压缩，体积变小，分子数密度变大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多。故B错误；C．D→A过程中，绝热压缩，外界对气体做功，温度升高，分子平均动能增大，气体分子的速率分布曲线发生变化。故C错误；D．气体在完成一次循环过程中（A→B→C→D→A）对外做功，即图像中闭合曲线所围面积。故D正确。故选D。题组C培优拔尖练1．下列说法中正确的是（）A．只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏伽德罗常数B．内能向机械能转化是有条件的，即环境中必须存在温度差，通过科技创新，我们能够研制出内能全部转化为机械能的热机C．在使两个分子间的距离由很远（r＞10-9m）减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大；分子势能不断增大D．温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，但并非所有分子的速率都增大E.一定质量的理想气体经等温压缩后，其压强一定增大【答案】ADE【解析】A．只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，根据可以计算出阿伏加德罗常数，A正确；B．内能的转化为机械能是有条件的；内能不可能全部转化为机械能，B错误；C．如图所示在使两个分子间的距离由很远（r＞10-9m）减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先增大后减小再增大；分子势能先减小后增大，C错误；D．分子平均动能是大量分子的统计规律，对具体的某一个分子没有意义；温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，但并非所有分子的速率都增大，D正确；E．根据理想气体的状态方程一定质量的理想气体经等温压缩后，其压强一定增大，E正确。故选ADE。2．下列说法正确的是（）A．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性B．水蒸气的实际压强越大，相对湿度越大C．布朗运动是悬浮在液体或气体中的小颗粒的无规则运动D．实际气体的内能包括气体分子之间的相互作用的势能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【答案】CDE【解析】A．空调既能制热又能制冷，只能说明在不自发的条件下热传递方向可以逆向，不违背热力学第二定律，A错误；B．据湿度的定义可知，水蒸气的实际压强越大，绝对湿度越大，但相对湿度不一定越大，B错误；C．布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动，间接反映了液体或气体分子的无规则运动，C正确；D．实际气体的分子间相互作用力不能忽略，故其内能包括气体的分子动能和分子势能，D正确；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，E正确。故选CDE。3．下列有关热现象分析与判断正确的是（）A．布朗运动是由于液体分子对固体小颗粒的撞击引起的，固体小颗粒的体积越大，液体分子对它的撞击越多，布朗运动就越显著B．在墙壁与外界无热传递的封闭房间里，夏天为了降低温度，同时打开电冰箱门和电风扇，两电器工作较长时间后，房子内的气温将会增加C．温度升高，单位时间里从液体表面飞出的分子数增多，液体继续蒸发，饱和气压强增大D．在一个大气压下，1克100℃的水吸收2.26×103J热量变为1克100℃的水蒸气，在这个过程中，2.26×103J=水蒸气的内能+水的内能+水变成水蒸气体积膨胀对外界做的功【答案】BC【解析】A．布朗运动是由于液体分子对固体小颗粒的撞击引起的，固体小颗粒的体积越大，在一瞬间跟它相撞的分子数越多，各个方向的撞击作用越接近平衡，布朗运动越不显著，故A错误；B．根据制冷机原理可知电冰箱的制冷并不会使系统内总热量减小，只是通过压缩机将热量从低温物体传向了高温物体，所以打开电冰箱门并不能使房间内热量减少，而由于电冰箱和电风扇工作过程中，电流做功会产生一部分焦耳热，并且电风扇吹风的过程中使空气产生摩擦热，根据热力学第一定律可知两电器工作较长时间后，房间内气温会增加，故B正确；C．温度升高，单位时间里从液体表面飞出的分子数增多，液体继续蒸发，饱和气压强增大，故C正确；D．液体汽化时，吸收的热量一部分用于克服分子间引力做功，增加内能，另一部分用于对外界做功，则根据热力学第一定律可知在一个大气压下，1克100℃的水吸收2.26×103J热量变为1克100℃的水蒸气，在这个过程中，2.26×103J=水蒸气的内能－水的内能+水变成水蒸气体积膨胀对外界做的功，故D错误。故选BC。4．关于热现象，下列说法正确的是（）A．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，油酸分子的直径（也就是单层油酸分子组成的油膜的厚度）等于一小滴溶液中纯油酸的体积与它在水面上摊开的面积之比B．两个邻近的分子之间同时存在着引力和斥力，它们都随距离的增大而减小，当两个分子的距离为r0时，引力与斥力大小相等，分子势能最小C．同种物质要么是晶体，要么是非晶体，不可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现D．如果用Q表示物体吸收的能量，用W表示物体对外界所做的功，ΔU表示物体内能的增加，那么热力学第一定律可以表达为Q=ΔU+WE.如果没有漏气没有摩擦，也没有机体热量的损失，这样的热机的效率可以达到100%【答案】ABD【解析】A．根据用“油膜法”估测分子大小的实验原理可知，让一定体积的纯油酸滴在水面上形成单分子油膜，由于油酸分子是紧密排列的，而且形成的油膜为单分子油膜，然后用每滴油酸酒精溶液所含油酸体积除以油膜面积得出的油膜厚度即为油酸分子直径，A正确；B．当分子间的距离时，分子力表现为斥力，减小分子间的距离，分子力做负功，分子势能增加；当分子间的距离时，分子力表现为引力，增大分子间的距离，分子力做负功，分子势能增加，所以当两个分子的距离为r。时，引力与斥力大小相等，分子势能最小，B正确；C．物质是晶体还是非晶体，并不是绝对的，有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体，C错误；D．根据热力学第一定律可知，如果用Q表示物体吸收的能量，用W

表示物体对外界所做的功，表示物体内能的增加，那么热力学第一定律可以表达为D正确；E．根据热力学第二定律可知，热机的效率不可以达到100%，E错误。故选ABD。5．关于分子动理论和热力学定律，下列说法中正确的是（）A．一定质量的理想气体，若吸收热量100J时，内能减少了10J，则气体一定对外做了110J的功B．布朗运动是由于分子无规则运动直接形成的，而扩散现象是分子热运动的间接反映C．阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁，已知水的摩尔质量和水分子的质量，可以求出该常数D．第二类永动机虽然不违反热力学第二定律，但它违背了能量守恒定律E.水面上的单分子油膜，在测量油膜分子直径时可把它们当作球形处理【答案】ACE【解析】A．由题意根据得即气体对外做功110J，选项A正确；B．扩散现象是由于分子无规则运动直接形成的，而布朗运动是分子热运动的间接反映，选项B错误；C．阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁，已知水的摩尔质量和水分子的质量，可以求出阿伏加德罗常数，选顼C正确；D．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律。但它违背了热力学第二定律，所以制造不出来，选顼D错误；E．油膜法测分子直径时，可把油分子近似看作一个球体，选项E正确。故选ACE。6．下列说法正确的是（）A．可以从单一热源吸收热量，使其全部转化成内能而不引起其他变化B．所有晶体都有固定熔点C．做布朗运动的花粉颗粒，温度越高，运动越剧烈D．单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数减少，气体的压强一定减小E.由于液体表面层的分子间距离大于液体内部分子间的距离，所以液体表面具有收缩的趋势【答案】BCE【解析】A．根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸收热量，使其全部转化成内能而不引起其他变化。A错误；B．所有晶体都有固定熔点。B正确；C．做布朗运动的花粉颗粒，温度越高，液体分子对颗粒的撞击越剧烈，运动越剧烈。C正确；D．单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数减少，如果分子撞击的作用力增大，则压强有可能增大。D错误；E．由于液体表面层的分子间距离大于液体内部分子间的距离，液体表面层分子间表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势。E正确。故选BCE。7．关于热力学定律，下列说法正确的是（）A．第一类永动机不可能制成是因为违反了能量守恒定律B．电冰箱的工作表明，热量可以自发地从低温物体向高温物体传递C．一定质量的理想气体密封在容积不变的容器内，若温度升高，则气体一定吸收热量D．一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，气体一定放出热量E.一定质量的理想气体从外界吸收热量，则气体的内能不一定增大【答案】ACE【解析】A．第一类永动机不可能制成是因为违反了能量守恒定律，A正确B．电冰箱的工作时消耗了电能，则热量并不是自发地从低温物体向高温物体传递，所以并不违反热力学第二定律，B错误C．一定质量气体密封在容积不变的容器内，温度升高则理想气体分子平均动能增大，内能也增大，体积不变则不做功，根据热力学第一定律气体一定吸收热量,C正确D．一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，根据盖—吕萨克定律可知温度升高，气体内能增大，因为气体体积变大，则气体对外做功，根据热力学第一定律则气体一定吸热，D错误E．气体从外界吸收热量，但做功情况不确定，根据热力学第一定律则气体的内能不一定增大，E正确故选ACE。8．如图所示，导热气缸内封闭一定质量的理想气体，外界环境保持恒温，活塞与气缸壁光滑接触，现将活塞杆缓慢向右移动，这样气体将等温膨胀并通过活塞对外做功，下列说法正确的是（）A．所有气体分子热运动的速率都相等B．气体的压强减小C．气体分子在单位时间内撞击气缸壁上单位面积的平均次数增加D．气体对外做功，从外界吸收热量，但内能不变E.气体从单一热源吸热，全部用来对外做功，但不违反热力学第二定律【答案】BDE【解析】A．在一定的温度下，气体分子热运动的速率各不相同，具有一定的统计分布，A错误；BC．气体温度不变，体积增大，根据玻意耳定律，压强减小，分子的密集程度减小，因此单位时间内撞击气缸壁上单位面积的平均次数减少，B正确、C错误；D．一定质量的理想气体的内能只与温度有关，因此内能不变，气体吸收的热量等于对外做的功，D正确；E．在等温膨胀过程中，气体从单一热源吸热，全部用来对外做功，但不违反热力学第二定律，此过程由外力对活塞做功来维持，即对外界产生了其他影响，如果没有外力的作用，则不可能发生，E正确。故选BDE。9．对于以下教材中配图说明，说法正确的是（）

A．甲图为油膜法估算分子直径的实验图。实验中需注意待油酸薄膜形状稳定后再描绘油酸膜的形状B．乙图为布朗运动产生原因示意图。说明微粒越大，液体分子沿各方向撞击它的数量越多，布朗运动越明显C．丙图为模拟气体压强产生机理实验图。说明气体压强是由气体分子对器壁频繁碰撞产生的D．丁图为热机工作时的能流分配图。说明热机的效率可能达到100%【答案】AC【解析】A．甲图为油膜法估算分子直径的实验图。根据实验注意事项，可知实验中需注意待油酸薄膜形状稳定后再描绘油酸膜的形状，A正确；B．乙图为布朗运动产生原因示意图。说明微粒越大，液体分子沿各方向撞击它的数量越多，受力越均衡，布朗运动越不明显，B错误C．由图可知，丙图为模拟气体压强产生机理实验图。实验说明了气体压强是由气体分子对器壁频繁碰撞产生的，C正确；D．由图可知，丁图为热机工作时的能流分配图，说明热机的效率不可能达到100%，D错误。故选AC。10．下列说法中正确的是（）A．高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故B．空调制冷说明热量可以自发地由低温物体传递给高温物体C．一切与热现象有关的宏观自然过程都具有方向性，都是不可逆的D．液体中悬浮微粒的布朗运动是周围液体