2025新课改-高中物理-选修第3册（10讲）04 C热力学第一定律 提升版含答案

2025新课改-高中物理-选修第3册（10讲）04C热力学第一定律提升版热力学第一定律一、热力学第一定律1．内能改变的两种方式⑴功和内能变化的关系从19世纪30年代起，人们逐渐认识到，为了使系统的热学状态发生变化，既可以向它传热，也可以对它做功。从1840年起，英国物理学家焦耳进行了多种多样的实验，以求精确测定外界对系统做功和传热对于系统状态的影响，以及功与热量的相互关系。①绝热过程：系统变化过程中，只由于做功而与外界交换能量，它不从外界吸热，也不向外界放热，这样的过程叫做绝热过程。②焦耳的实验表明，要使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的数量只由始末两个状态决定，而与功的方式无关。③当系统从某一状态经过绝热过程达到另一状态时，内能的增加量就等于外界对系统所做的功，用式子表示为。⑵热量和内能变化的关系不仅对系统做功可以改变系统的热力学状态，单纯的对系统传热也能改变系统的热力学状态。所以，热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。当系统从状态1经过单纯的传热到达状态2，内能的增加量就等于外界向系统传递的热量，即。⑶改变物体内能的两种方式的比较做功热传递内能变化外界对物体做功，物体的内能增加；物体对外界做功，物体的内能减少物体吸收热量，内能增加；物体放出热量，内能减少本质其它形式的能与内能之间的转化不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移相互联系做一定量的功或传递一定量的热在改变内能的效果上是相同的典例精讲【例1.1】．下列说法中正确的是（）A．高温的物体具有热量多，低温的物体具有热量少 B．将物体举高或者使其加速，都会使物体内能增大 C．冬天手感到冷时，搓搓手就会感到暖和些。这是利用做功来改变物体内能 D．做功和热传递是两种不同的物理过程，但在改变物体内能上是等效的【分析】做功和热传递均可以改变物体的内能，但是改变物体内能的两种不同方式。热量只能用“吸收”和“放出”来表示。热量是一个过程量，不能说“某物体含有或具有多少热量”。【解答】解：A、热量是热传递过程中，是温度高的物体向温度低的物体或物体温度高的部分向温度低的部分转移的内能的过程的量度，与物体的温度的高低无关。故A错误；B、内能和机械能无关，所以将物体举高或加速时，能会使内能增大，故B错误；C、双手搓擦克服摩擦做功，机械能会转化为手的内能，此过程是靠做功改变手的内能，故C正确；D、做功和热传递是两种不同的物理过程，但在改变物体内能上是等效的，故D正确。故选：CD。【例1.2】（2019•宝山区二模）用力搓手感觉手会发热、冬天在阳光下觉得暖和等物理现象表明：做功和热传递在改变物体内能上可以起到相同的效果。【分析】改变物体内能的方法有做功和热传递两种方式；【解答】解：用力搓手，双手做功，机械能可以转化为手的内能，此过程是通过做功的方式改变手的内能。太阳光具有能量，通过热传递人的内能增加，所以感到暖和。所以做功和热传递都可以改变物体的内能，在改变物体内能上可以起到相同的效果。故答案为：做功；热传递。2．热力学第一定律⑴内容：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它做功之和⑵表达式：⑶符号规定：①外界对系统做功，；系统对外界做功②系统从外界吸收热量，；系统向外界放出热量③系统内能增加，，系统内能减少，典例精讲【例2.1】（2019•靖远县二模）关于热现象和内能，下列说法正确的是（）A．做功和热传递都能改变物体的内能 B．外界对气体做了功，则气体的温度一定升高 C．一定质量的气体，体积不变时，温度越高，内能越大 D．温度升高，物体内分子的平均动能一定增加 E．气体能够充满容器的整个空间，是由于气体分子间呈现出斥力的作用【分析】改变物体内能得方式有两种：做功和热传递；温度是理想气体的内能标志，根据热力学第一定律可知，△U＝W+Q，当温度升高时，可以通过做功，也可以通过热传递；气体能够充满容器的整个空间，是由于分子在永不停息的做无规则运动。【解答】解：A、改变物体内能得方式有两种：做功和热传递，故A正确；B、根据热力学第一定律可知，△U＝W+Q，当温度升高时，可以通过做功，也可以通过热传递。当外界对气体做了功，同时对外放热，气体的内能可以不变，即温度不变，故B错误；C、温度是理想气体内能得标志，温度升高，内能增大，故C正确；D、温度是分子平均动能得标志，温度升高，物体内分子的平均动能增大，故D正确；E、气体分子间距离很大，分子作用力很弱，之所以能够充满整个容器，是由于气体分子在永不停息的做无规则运动，故E错误；故选：ACD。【例2.2】（2019•榆林二模）下列说法中正确的是（）A．所有的晶体都有固定的熔点和规则的几何形状 B．液体表面张力与浸润现象都是分子力作用的表现 C．干湿泡温度计的示数差越大，表示空气中水蒸气离饱和状态越远 D．悬浮在水中花粉颗粒的布朗运动反映了花粉分子做无规则的热运动 E．在绝热过程中，一个热力学系统的内能增量等于外界对它所做的功【分析】晶体具有各向异性，晶体具有一定的熔点，而非晶体则没有固定的熔点；液体表面张力与浸润现象都是分子力作用的表现。明确湿度计原理，知道湿泡温度计的示数差越大，表示空气中水蒸气离饱和状态越远；悬浮在水中花粉颗粒的布朗运动反映了水分子的无规则运动；明确热力学第一定律的内容和应用。【解答】解：A、晶体分为单晶体和多晶体，晶体具有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点；但多晶体没有规则的几何形状，故A错误；B、液体表面张力与浸润现象都是分子力作用的表现；故B正确；C、根据湿度计的原理可知，干湿泡温度计的示数差越大，表示空气中水蒸气离饱和状态越远；故C正确；D、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，不能反映花粉分子的无规则运动，故D错误；E、在绝热过程中，一个热力学系统的内能增量等于外界对它所做的功；故E正确；故选：BCE。【例2.3】（2019•金州区校级模拟）下列说法正确的是（）A．一定质量的气体膨胀对外做功100J，同时从外界吸收120J的热量，则它的内能增大20J B．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 C．由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面存在张力 D．已知某物质的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏伽德罗常数为NA，则这种物体的分子体积为V0=ME．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，水蒸发越慢【分析】根据热力学第一定律知：△U＝W+Q，可以计算气体内能的变化；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，分子势能先减小后增大；由于气体分子间隙较大，则气体分子和固体分子体积的计算方式不同；相对湿度是空气中水蒸气的压强与同温度下的饱和蒸汽压的比值，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，水蒸发越慢．【解答】解：A、根据热力学第一定律知：△U＝W+Q＝﹣100J+120J＝20J，故A正确；B、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，分子势能先减小后增大，故B错误；C、由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面存在张力，故C正确；D、已知某物质的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏伽德罗常数为NA，则这种物体的分子体积为V0=ME、相对湿度是空气中水蒸气的压强与同温度下的饱和蒸汽压的比值，空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，水蒸发越慢，故E正确；故选：ACE。3．能量守恒定律能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化和转移的过程中，其总量保持不变。典例精讲【例3.1】（2019•海淀区校级三模）自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射与温度有关，称为热辐射。处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果它处在平衡状态，则能量保持不变。若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体。单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比，即P0＝σT4，其中σ为已知常量。在下面的问题中，把研究对象都简单地看作黑体且表面的温度处处相同，太阳系中行星的运动都看成匀速圆周运动。①已知太阳向外辐射的总功率为P，地球与太阳之间的距离为r，试建立一个合理的地球吸收太阳能量与自身热辐射平衡的模型，求出地球平均温度的表达式（结果用题中所给已知物理量表示）。又已知火星与太阳的距离为地球与太阳距离的1.5倍，进一步求火星温度与地球温度之比k。②由于地球对太阳辐射的反射以及地球大气对自身热辐射的反射等因素的共同作用，地球表面的实际温度与上述计算结果略有不同，但差别很小。而火星上几乎没有大气，自身向外辐射时几乎没有阻挡，而来自太阳的辐射有部分会被火星表面反射。若仅考虑这个因素，火星表面的温度与上述计算结果相比偏大、偏小还是相等？【分析】①建立物理模型，根据题干信息，单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比，结合热平衡方程求解。②热辐射向外传播过程中，其中一部分会被气体反射回地面，地球以此方式保持了总能量平衡，火星上几乎没有大气，自身向外辐射时几乎没有阻挡，而来自太阳的辐射有部分会被火星表面反射。【解答】解：①以太阳为中心，任意半径r的球面上，太阳单位面积的辐射功率为P0太阳光到达地球时，可看成平行光，因而地球吸引太阳辐射的面积可看成以地球半径为半径的圆的面积，而地球自身向外辐射时，以球面的面积向外辐射，由题意可知，地球从太阳单位时间吸收的能量与自身单位时间向宇宙空间辐射的能量相等，温度不变。假设地球半径为R，根据热平衡方程，有：P4πr2同理可得火星温度表达式，故火星温度与地球温度之比：k=2②偏小。答：①地球平均温度的表达式为T=4P16πσ②火星表面的温度与上述计算结果相比偏小。【例3.2】（2019•杨浦区模拟）某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量m＝2×103kg，驱动电机的输入的最大电流I＝400A，电压U＝300V．在此行驶状态下，g＝10m/s2．求：（1）若该汽车所受阻力与车重的最大比值为0.15，驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率为P机，求该汽车可以达到的最大速度。（2）设想改用纯太阳能电池给该车供电，其他条件不变，求所需太阳能电池板的最小面积。（已知太阳辐射的总功率P0＝4×1026W，太阳到地球的距离r＝1.5×1011m，太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%，球体的表面积公式S＝4πR2。）（3）太阳能是清洁能源，为什么在马路上很少看到纯太阳能汽车？我们可以从哪些方面对纯太阳能汽车进行改进，达到既充分利用太阳能又切实可行的目标？【分析】（1）已知电压与电流，由P＝UI可以求出驱动电机的输入功率。（2）求出太阳能电池板的总功率，然后求出太阳能电池板的面积。【解答】解：（1）汽车机械功率为：P机＝90%UI＝90%×300×400W＝108000W当汽车的牵引力大小等于阻力时，有最大速度。则：F牵＝f＝0.15G车＝3×103NP机＝F牵•v；代入数据解得：v＝36m/s（2）当阳光垂直电池板入射时，所需电池板的面积最小，设为S，由题意得：(1−30%)P0代入数据解得：S≈726.7m2（3）由上问可知所需太阳能电池板的最小面积为726.7m2，太大了，不能够在马路上自由行驶，所以很少看到。我们可以通过提高太阳能电池的转化率、电机的驱动转化率和车的车重。可以从这些方面进行改进。答：（1）汽车可以达到的最大速度36m/s；（2）所需太阳能电池板的最小面积约为726.7m2（3）由上问可知所需太阳能电池板的最小面积为726.7m2，太大了，不能够在马路上自由行驶，所以很少看到。我们可以通过提高太阳能电池的转化率、电机的驱动转化率和车的车重。可以从这些方面进行改进。【例3.3】（2019•海淀区模拟）太阳光垂直射到地面上时，地面S＝1m2的面积上接收的太阳光的功率P＝1.4kW其中可见光部分约占45%，普朗克常量h＝6.6×10﹣34J•s．（结果保留2位有效数字）（1）假如认为可见光的波长约为λ＝0.55μm，日地间的距离R＝1.5×1011m，估算太阳每秒辐射出的可见光子数为多少；（2）若已知地球的半径R0＝6.4×106m，估算地球接收的太阳光的总功率。【分析】（1）根据地面上lm2的面积上每秒接受的可见光子数为n，从而得出以太阳为球心，以日地间距离R为半径的大球面所接受的光子数，确定出太阳每秒辐射出的可见光光子数。（2）地球背着阳光的半个球面没有接收到太阳光，地球向阳的半个球面面积也不都与太阳光垂直，接收太阳光辐射且与太阳光垂直的有效面积是以地球半径为半径的圆平面的面积，根据P地＝P•πR02求出地球接受太阳光的总功率。【解答】解：（1）P＝1.4kW＝1.4×103W设地面上lm2的面积上每秒接受的可见光子数为n，则有：Pt×45%＝nh•c代入数据解得：n＝1.75×1021个/m2。设想一个以太阳为球心，以日地间距离R为半径的大球面包围着太阳，大球面接受的光子数即太阳辐射的全部光子数，则所求的可见光光子数为：N＝n×4πR2＝1.75×1021×4×3.14×（1.5×1011）2＝5.0×1044。（2）地球背着阳光的半个球面没有接收到太阳光，地球向阳的半个球面面积也不都与太阳光垂直，接收太阳光辐射且与太阳光垂直的有效面积是以地球半径为半径的圆平面的面积，则地球接受太阳光的总功率为：P地＝P•πR02＝1.4×3.14×（6.4×106）2＝2×1014kW。答：（1）太阳每秒辐射出的可见光光子数为5.0×1044个。（2）地球接受太阳光的总功率为2×1014kW。随堂练习一．选择题（共3小题）1．（2013•金湖县校级学业考试）根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法中正确的是（）A．布朗运动反映了悬浮小颗粒内部分子在不停地做无规则的热运动 B．随着分子间距增大，分子间引力和斥力均减小，分子势能一定减小 C．第二类永动机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律 D．对于一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热2．（2013秋•南关区校级月考）关于热力学定律，下列说法正确的是（）A．为了增加物体内能，必须对它做功或向它传递热量 B．对某物体做功，必定会使物体的内能增加 C．可以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到高温物体 E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程3．（2017秋•上饶县校级月考）构建和谐型、节约型社会深得民心，节能器材遍布于生活的方方面面，自动充电式电动车就是很好的一例，电动车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接。当骑车者用力蹬车或电动车自动滑行时，电动车就可以连通发电机向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来。现有某人骑车以5kJ的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭自动充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化关系如图所示直线a所示；第二次启动自动充电装置，其动能随位移变化关系如图曲线b所示，则第二次向蓄电池所充的电能可接近（）A．5kJ B．4kJ C．3kJ D．2kJ二．多选题（共2小题）4．（2018•贵州模拟）下列说法正确的是（）A．单晶体和多晶体都有确定的熔点 B．随着物体体积的增大，物体内分子间势能可能减小 C．随着物体运动速度的增大，物体内分子的动能也增大 D．理想气体在等温变化过程中，气体从外界吸收的热量等于气体对外界做的功 E．两个温度不同的系统相互接触并达到热平衡状态的过程中，高温系统降低的温度一定等于低温系统升高的温度5．（2018•全国二模）对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是（）A．若气体不和外界进行热传递，则气体内能一定不变 B．若气体内能增大，则分子的平均动能一定增大 C．若气体发生等温膨胀，则气体对外做功和吸收的热量数值相等 D．若气体温度升高，体积不变，则单位时间内气体对容器壁的某侧面冲量增大 E．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零

随堂练习参考答案与试题解析一．选择题（共3小题）1．（2013•金湖县校级学业考试）根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法中正确的是（）A．布朗运动反映了悬浮小颗粒内部分子在不停地做无规则的热运动 B．随着分子间距增大，分子间引力和斥力均减小，分子势能一定减小 C．第二类永动机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律 D．对于一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热【分析】正确解答本题需要掌握：布朗运动的特点、实质以及物理意义；分子势能、分子力与分子之间距离的关系；热力学第二定律的理解和应用；综合应用气态方程和热力学第一定律判断气体的吸放热情况。【解答】解：A、布朗运动是固体微粒的无规则运动是由液体分子撞击形成的，反应了液体分子的无规则运动，故A错误；B、首先明确了开始分子之间距离与r0关系，才能判断分子势能的变化情况，若开始分子之间距离小于r0，则在分子之间距离增大到大于r0过程中，分子势能先减小后增大，故B错误；C、根据热力学第二定律可知，第二类永动机并未违反能量守恒定律，而是违反了宏观自然过程发展的方向性，即违反了热力学第二定律，故C错误；D、根据气态方程可知一定质量的理想气体压强不变，体积增大，温度一定升高，因此内能增加，体积增大则对外做功，根据△U＝W+Q可知，气体一定吸收热量，故D正确。故选：D。2．（2013秋•南关区校级月考）关于热力学定律，下列说法正确的是（）A．为了增加物体内能，必须对它做功或向它传递热量 B．对某物体做功，必定会使物体的内能增加 C．可以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到高温物体 E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程【分析】在热力学中，系统发生变化时，内能的变化为△U＝Q+W，改变物体内能的两种方式；热力学第二定律不同表述，不可能把热量从低温物体传向高温物体而不引起其它变化．【解答】解：A、做功和热传递是改变物体内能的两种方法，故A正确；B、做功和热传递是改变物体内能的两种方法，故B错误；C、热力学第二定律可以表示为：不可能制成一种循环动作的热机，从单一热源取热，使之完全变为功而不引起其它变化；故C错误；D、热量不可能自发从低温物体传到高温物体，故D错误E、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；但功和能是两个不同概念，功是不可能转化为能的，故E错误；故选：A。3．（2017秋•上饶县校级月考）构建和谐型、节约型社会深得民心，节能器材遍布于生活的方方面面，自动充电式电动车就是很好的一例，电动车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接。当骑车者用力蹬车或电动车自动滑行时，电动车就可以连通发电机向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来。现有某人骑车以5kJ的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭自动充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化关系如图所示直线a所示；第二次启动自动充电装置，其动能随位移变化关系如图曲线b所示，则第二次向蓄电池所充的电能可接近（）A．5kJ B．4kJ C．3kJ D．2kJ【分析】车在粗糙的水平地面上滑行，受到滑动摩擦力的作用，假设为f，第一次关闭自充电装置，由图线①知道10m停止运动，动能变为0，则只有滑动摩擦力做负功f乘10m，根据功能关系，大小等于原来的初动能500J；第二次启动自充电装置，由图线②知道6m停止运动，动能变为0，则滑动摩擦力做负功f乘6m，根据功能关系，大小等于初动能减去向蓄电池所充的电能E；根据功能关系列出两个等式，即可得解。【解答】解：第一次关闭自充电装置，由图线①知道10m停止运动，动能变为0，则只有滑动摩擦力做负功f乘10m，根据功能关系，大小等于原来的初动能5000J；即：f×10＝5000…①；解得：f＝500N；第二次启动自充电装置，由图线②知道6m停止运动，动能变为0，则滑动摩擦力做负功f乘6m，根据功能关系，大小等于初动能减去向蓄电池所充的电能E，即：f×6＝5000﹣E…②；解得：E＝5000﹣500×6＝2000J＝2kJ；所以第二次向蓄电池所充的电能是2kJ；故D正确，ABC错误；故选：D。二．多选题（共2小题）4．（2018•贵州模拟）下列说法正确的是（）A．单晶体和多晶体都有确定的熔点 B．随着物体体积的增大，物体内分子间势能可能减小 C．随着物体运动速度的增大，物体内分子的动能也增大 D．理想气体在等温变化过程中，气体从外界吸收的热量等于气体对外界做的功 E．两个温度不同的系统相互接触并达到热平衡状态的过程中，高温系统降低的温度一定等于低温系统升高的温度【分析】晶体都具有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点；分子势能随距离增大先减小后增加，再减小；温度是分子平均动能的标志；理想气体在等温变化时，温度不变，内能不变，可根据热力学第一定律判断吸热和做功的关系；两个温度不同的系统在相互热传递的过程，吸放热相同，但升高和降低的温度不一定相同。【解答】解：A、晶体都具有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点，晶体包括单晶体和多晶体。故A正确；B、分子势能随距离增大先减小后增加，再减小；物体体积增大，分子的间距增加，分子间的势能可能减小。故B正确；C、温度是分子平均动能的标志，温度升高，物体内分子的平均动能一定增大，与宏观物体运动的速度大小无关。故C错误；D、理想气体在等温变化时，内能不变△U＝0，根据热力学第一定律△U＝Q+W可知，Q＝﹣W，即：气体从外界吸收的热量等于气体对外界做的功。故D正确；E、两个温度不同的系统相互接触并达到热平衡状态的过程中，吸放热相同，但高温系统降低的温度不一定等于低温系统升高的温度。故E错误。故选：ABD。5．（2018•全国二模）对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是（）A．若气体不和外界进行热传递，则气体内能一定不变 B．若气体内能增大，则分子的平均动能一定增大 C．若气体发生等温膨胀，则气体对外做功和吸收的热量数值相等 D．若气体温度升高，体积不变，则单位时间内气体对容器壁的某侧面冲量增大 E．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零【分析】温度是分子平均动能的标志。一定质量的理想气体的内能，只跟温度有关。温度改变时，其内能一定改变。改变内能有两种方式：做功和热传递，根据热力学第一定律进行分析。可根据理想气体状态方程分析气体压强如何变化。【解答】解：A、若气体不和外界进行热传递，根据热力学第一定律公式△U＝W+Q，气体的内能也可能改变，故A错误；B、对于一定质量的理想气体，分子数一定，理想气体分子间距大，无分子势能，若气体内能增大，说明分子热运动的平均动能增大，故B正确；C、若气体发生等温膨胀，内能不变，对外做功，根据热力学第一定律公式△U＝W+Q，说明气体对外做功和吸收的热量数值相等，故C正确；D、若气体温度升高，体积不变，根据理想气体状态方程PVT分子数密度不变，分子热运动的平均动能增加，故单位时间内气体对容器壁的某侧面冲量增大，故D正确；E、气体对容器壁的压强是分子对容器壁的碰撞产生的，与气体的重力无关，故在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强不变，故E错误；故选：BCD。热力学第二定律一、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由低温物体传到高温物体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，而不产生其它影响3．热力学第二定律的实质热力学第二定律的两种表述是等价的，无论什么表述方式，都揭示了自然界的基本规律：一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，即一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。热力学第二定律是以宏观事实为基础的，那么从微观的角度如何解释呢？有兴趣的同学可以阅读选修3-3教材第10章的相关内容，这里就不做过多介绍了。典例精讲【例3.1】（2019春•道里区校级期末）下列说法正确的是（）A．物体吸收热量，其内能一定增加 B．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 C．第二类永动机不能制成是因为违背了能量守恒定律 D．热量能够自发地从低温物体传递到高温物体【分析】根据热力学第一定律，物体吸收热量，其内能不一定增加；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；第二类永动机不能制成是因为违背了热力学第二定律；热量能不能够自发地从低温物体传递到高温物体。【解答】解：A、根据热力学第一定律，物体吸收热量，但对外做功不明确，所以其内能不一定增加。故A错误；B、根据热力学第二定律，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。故B正确；C、第二类永动机不能制成是因为违背了热力学第二定律。故C错误；D、根据热力学第二定律，热量能不能够自发地从低温物体传递到高温物体。故D错误；故选：B。【例3.2】（2019春•房山区期末）下列说法错误的是（）A．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 B．热量不能自发地从低温物体传到高温物体 C．气体向真空的自由膨胀是不可逆的 D．能量耗散说明能量是不守恒的【分析】热力学第二定律有不同的表述：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响。【解答】解：A、在外界的影响下，气体可以从单一热源吸收热量，全部用来对外做功，但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，故A正确。B、根据热力学第二定律知，热量可以从低温物体传到高温物体，但是不可能不引起其它变化，故B正确。C、根据热力学第二定律可知，宏观热现象具有方向性，气体向真空的自由膨胀是不可逆的，故C正确。D、能量耗散说明宏观热现象具有方向性，但能量仍然是守恒的，故D错误。本题选错误的，故选：D。【例3.3】（2019春•沙坪坝区校级期中）下列说法错误的是（）A．热量可以自发地从高温物体传到低温物体，但是不能自发地从低温物体传到高温物体 B．第二类永动机无法制成是因为违背了能量守恒定律 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．干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果【分析】根据热力学第二定律，热量的传递是有方向的；第二类永动机无法制成是因为违背了热力学第二定律；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；湿泡温度计的温度值比干湿温度计的要低些，相对湿度越小，这个差值就越大，利用这个差值的大小可由表检查出空气的相对湿度。【解答】解：A、根据热力学第二定律，热量可以自发地从高温物体传到低温物体，但是不能自发地从低温物体传到高温物体。故A正确；B、第二类永动机无法制成是因为违背了热力学第二定律，但并不违背能量守恒定律。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、干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，是因为湿泡外纱布中的水蒸发吸热。故D正确；本题选错误的，故选：B。【例3.4】（2019春•金安区校级期末）下列关于热学中的相关说法正确的是（）A．液晶既有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性 B．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，可以使它们自发地分离，既清洁了空气，又变废为宝 C．当液体与大气相接触时，液体表面层内的分子所受其他分子作用力的合力总是指向液体内部 D．单晶体有确定的熔点，多晶体和非晶体没有确定的熔点【分析】晶体都具有确定的熔点；液晶具有流动性和各向异性；液体的表面张力使液体表面绷紧，水滴在完全失重的情况下呈球形；【解答】解：A、液晶的光学性质和某些晶体相似，具有各向异性。故A正确；B、尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，根据热力学第二定律可知，不可能使它们自发地分离，既清洁了空气，又变废为宝。故B错误；C、由于液体的表面张力的作用，当液体与大气相接触时，液体表面层内的分子所受其他分子作用力的合力总是平行于液体的表面。故C错误；D、物体分为晶体和非晶体，晶体分为单晶体和多晶体，晶体有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点。故D错误；故选：A。【例3.5】（2019春•兴庆区校级期末）关于热力学定律，下列说法正确的是（）A．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功 B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加 C．为了增加物体的内能，只能向它传递热量 D．不可能使热量从低温物体传向高温物体【分析】热力学第一定律公式：△U＝W+Q；热力学第二定律：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响；不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。【解答】解：A、根据热力学第二定律，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，引起其他变化是可能的，故A正确；B、根据热力学第一定律，对某物体做功，物体可能同时会放热，故不一定会使该物体的内能增加，故B错误；C、根据热力学第一定律，为了增加物体的内能，对物体做功或向它传递热量都可以，故C错误；D、根据热力学第二定律，可能使热量从低温物体传向高温物体，比如电冰箱要耗电，故D错误；故选：A。随堂练习一．选择题（共6小题）1．（2019春•安平县校级月考）下列说法正确的是（）A．热力学第二定律是反映宏观自然过程的方向性的定律 B．晶体一定具有各向异性，非晶体一定具有各向同性 C．一定质量的理想气体放出热量，则分子平均动能一定减少 D．熵是系统内分子运动无序性的量度，在任何自然过程中，一个孤立的系统总是从熵大的状态向熵小的状态发展2．（2019春•石家庄期末）下列说法正确的是（）A．一定质量100℃C的水变成100℃的水蒸气需要吸热，是因为要增大分子平均动能 B．一定质量的理想气体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变 C．一定质量的理想气体等容升温过程，内能的增加量与它从外界吸收的热量相等 D．在任何条件下内能都不可能转化成机械能，而机械能可以转换为内能3．（2019•陕西学业考试）下列有关说法正确的是（）A．能量能从一种形式转化为另一种形式，也能从一个物体转移到另一个物体 B．既然能量守恒，所以不必担心会发生“能源危机” C．在水平路面行驶的汽车，关闭油门后慢慢停下来，说明能量正在消失 D．人类在不断地开发新能源，所以能量可以被创造4．（2019春•藁城区校级月考）下列说法正确的是（）①．当分子间距离增大时，分子间引力增大，分子间斥力减小②．雨伞伞面上有许多细小的孔，却能遮雨，是因为水的表面张力作用③．一定质量的100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能增加④．对于一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热⑤．空气的绝对湿度越大，人们感觉越潮湿⑥．液体不浸润某种固体则附着层内部液体分子相互排斥⑦．热量一定是从内能多的物体传递到内能少的物体⑧．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功A．②③④⑧ B．②③④⑤⑦ C．①②④⑧ D．②④⑤⑥⑧5．（2019春•泉州期中）关于能量，下列说法正确的是（）A．内能不能转化为动能 B．根据能量守恒定律，能量是取之不尽、用之不竭的 C．在热传递中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体 D．能量不能创造，但可以再生6．（2013秋•重庆月考）以下说法正确的是（）A．分子间的相互作用力一定随着距离的增大而增大 B．孤立系统总是从熵大的状态向熵小的状态发展 C．温度升高，每个分子的动能都增大 D．露珠呈球状是由于液体表面张力的作用二．多选题（共3小题）7．（2019春•启东市校级月考）下列对热学相关知识的判断中正确的是（）A．对一定质量的气体加热，其内能一定增大 B．不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为功 C．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的 D．自然界中的能量虽然是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要节约能源8．（2014•广东模拟）以下说法正确的是（）A．伽利略通过“斜面实验”，证明了“力不是维持运动的原因” B．所有的永动机都违反了能量守恒定律，都不能制作成功 C．爱因斯坦提出“光子”理论，成功地对光电效应进行了解释 D．在相对论中，运动中的时钟会比静止时走得快9．（2018春•南岗区校级期中）下列关于熵的观点中正确的是（）A．熵越大，系统的无序度越大 B．对于一个不可逆的绝热过程，其熵总不会减小 C．气体向真空扩散时，熵值减小 D．自然过程中熵总是增加，是因为通向无序的渠道要比通向有序的渠道多得多三．解答题（共1小题）10．（2018•桃城区校级模拟）下列说法正确的是。A．夏天和冬天相比，夏天的气温较高，水的饱和汽压较大，在相对湿度相同的情况下，夏天的绝对湿度较大B．所有的晶体都有固定的熔点和规则的几何形状C．气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，但气体压强不一定增大D．液体表面张力与浸润现象都是分子力作用的表现E．第一类永动机和第二类永动机研制失败的原因是违背了能量守恒定律

随堂练习参考答案与试题解析一．选择题（共6小题）1．（2019春•安平县校级月考）下列说法正确的是（）A．热力学第二定律是反映宏观自然过程的方向性的定律 B．晶体一定具有各向异性，非晶体一定具有各向同性 C．一定质量的理想气体放出热量，则分子平均动能一定减少 D．熵是系统内分子运动无序性的量度，在任何自然过程中，一个孤立的系统总是从熵大的状态向熵小的状态发展【分析】根据热力学第二定律得意义分析；多晶体具有各向同性；做功与热传递都可以改变物体的内能。【解答】解：A、热力学第二定律是反映宏观自然过程的方向性的定律，故A正确；B、多晶体具有各向同性，非晶体一定具有各向同性，故B错误；C、一定质量的理想气体放出热量，若同时外界对气体做功，则气体的内能不一定减小，分子平均动能不一定减少，故C错误；D、一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，故D错误；故选：A。2．（2019春•石家庄期末）下列说法正确的是（）A．一定质量100℃C的水变成100℃的水蒸气需要吸热，是因为要增大分子平均动能 B．一定质量的理想气体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变 C．一定质量的理想气体等容升温过程，内能的增加量与它从外界吸收的热量相等 D．在任何条件下内能都不可能转化成机械能，而机械能可以转换为内能【分析】已知气体做的功与内能的变化量，根据热力学第一定律分析答题。热力学第二定律的内容：①不可能自发把热量从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；②不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其它影响；③熵增加原理：不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。【解答】解：A、温度是分子动能的标志，一定质量100℃C的水变成100℃的水蒸气需要吸热，但增大的是分子势能，不是分子动能，故A错误。B、根据热力学第一定律可知，一定质量的理想气体放出热量，同时对外做功，其内能一定减小，故B错误。C、一定质量的理想气体等容升温，则气体没有对外做功，外界也没有对气体做功，气体温度升高，内能增大，根据热力学第第一定律可知，内能增加量一定等于吸收的热量，故C正确。D、满足一定的条件下内能可以转化成机械能，故D错误。故选：C。3．（2019•陕西学业考试）下列有关说法正确的是（）A．能量能从一种形式转化为另一种形式，也能从一个物体转移到另一个物体 B．既然能量守恒，所以不必担心会发生“能源危机” C．在水平路面行驶的汽车，关闭油门后慢慢停下来，说明能量正在消失 D．人类在不断地开发新能源，所以能量可以被创造【分析】根据能量守恒定律分析，能的转化过程虽然符合能量守恒定律，但是在转化过程中存在着“能量耗散”和“品质降低”。功是能量转化的量度，功是过程，能量是状态。【解答】解：AD、根据能量守恒定律可知，能量能从一种形式转化为另一种形式，也能从一个物体转移到另一物体，但能量不能被创造，故A正确，D错误。B、能的转化过程虽然符合能量守恒定律，但是在转化过程中存在着“能量耗散”和“品质降低”，能量向品质低的大气内能转化，不能再重复利用，因此要节约能源，故B错误。C、在水平路面行驶的汽车，关闭油门后慢慢停下来，能量不会消失，是在转化，故C错误。故选：A。4．（2019春•藁城区校级月考）下列说法正确的是（）①．当分子间距离增大时，分子间引力增大，分子间斥力减小②．雨伞伞面上有许多细小的孔，却能遮雨，是因为水的表面张力作用③．一定质量的100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能增加④．对于一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热⑤．空气的绝对湿度越大，人们感觉越潮湿⑥．液体不浸润某种固体则附着层内部液体分子相互排斥⑦．热量一定是从内能多的物体传递到内能少的物体⑧．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功A．②③④⑧ B．②③④⑤⑦ C．①②④⑧ D．②④⑤⑥⑧【分析】分子间同时存在引力和斥力，分子间距离增大时，分子间的引力、斥力都减小；雨伞伞面上有许多细小的孔，却能遮雨，是因为液体表面张力作用；水由液体变成气体，分子势能增大；热力学第一定律：△U＝W+Q。相对湿度越大，人们感觉越潮湿；根据不浸润产生的原因分析分子力；结合热力学第二定律的三种不同说法分析。【解答】解：①当分子间距离增大时，分子间的引力、斥力都减小。故①错误。②由于水的表面张力作用，雨伞伞面上的细小孔并不会漏雨，故②正确。③一定质量的100℃的水变成100℃的水蒸气，水从外界吸收热量，由液体变成气体，分子间的距离变大了，分子之间的势能增加。故③正确。④由理想气体状态方程：pVT=C，压强不变，体积增大时，温度升高。对于一定质量的理想气体，温度升高，分子平均动能增大，气体的内能增大（△U＞0）；体积增大，气体对外做功（W＜0）。由热力学第一定律：△U＝W+Q，知Q＞0，故气体一定从外界吸热。故⑤空气的相对湿度越大，人们感觉越潮湿，相对湿度越小感觉越干燥，故⑤错误。⑥如果附着层的液体分子和固体分子吸引力较小，则液体不浸润该固体，则附着层内部液体分子相互吸引，使得液体体积尽可能收缩到最小，故⑥错误。⑦热量能从温度高的物体传递到温度低的物体，但温度高的物体的内能不一定大，故⑦错误。⑧根据热力学第二定律可知，可以从单一热源吸收热量使之完全变成功，但要产生其他影响，故⑧正确。故A正确，BCD错误。故选：A。5．（2019春•泉州期中）关于能量，下列说法正确的是（）A．内能不能转化为动能 B．根据能量守恒定律，能量是取之不尽、用之不竭的 C．在热传递中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体 D．能量不能创造，但可以再生【分析】热力学第二定律为：热量能自发地从高温物体传到低温物体，但不会由低温物体自发地传到高温物体而不引起其他变化。热的传导与转化具有方向性。【解答】解：A、根据能量转化的特点可知，内能在一定的条件下能转化为动能，故A错误；B、能量是守恒的，但能量的转化是有方向性的，能量耗散后不能再被收集利用，应节约能源，故B错误；C、由热力学第二定律可知，在热传递中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体，故C正确；D、由能量守恒定律可知，能量不能创造用不开再生，故D错误；故选：C。6．（2013秋•重庆月考）以下说法正确的是（）A．分子间的相互作用力一定随着距离的增大而增大 B．孤立系统总是从熵大的状态向熵小的状态发展 C．温度升高，每个分子的动能都增大 D．露珠呈球状是由于液体表面张力的作用【分析】分子间存在相互作用的引力与斥力，分子力是引力与斥力的合力，分子间的作用力与分子间的距离有关；孤立系统总是向无序性增加的方向变化的，即孤立系统的熵总是增大的；温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大；液体表面分子比内部分子稀疏，液体表面存在表面张力。【解答】解：A、如果分子间的距离小于平衡距离，分子间的相互作用力随分子距离的增大而减小，分子间的距离大于等于平衡距离时分子间的作用力随分子间距离的增大先增大后减小，故A错误；B、孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展的，故B错误；C、温度升高，分子的平均动能增大，每个分子的动能不一定增大，故C错误；D、由于液体表面存在张力，所以露珠呈现球状，故D正确；故选：D。二．多选题（共3小题）7．（2019春•启东市校级月考）下列对热学相关知识的判断中正确的是（）A．对一定质量的气体加热，其内能一定增大 B．不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为功 C．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的 D．自然界中的能量虽然是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要节约能源【分析】做功与热传递都可以改变物体的内能；热力学第二定律有不同的表述：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响；不可逆热力学过程中熵的增量总是大于零。【解答】解：A、做功与热传递都可以改变物体的内能，对一定质量的气体加热，其内能不一定增大。故A错误；B、根据热力学第二定律，从单一热源吸收热量，可以使之完全变为功，但会引起其他的变化。故B错误；C、根据热力学第二定律，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。故C正确；D、自然界中的能量虽然是守恒的，由热力学第二定律可知，能量集中的各种能量最终将会变为内能而耗散在大气中，从而不能再被利用，故要节约能源，故D正确；故选：CD。8．（2014•广东模拟）以下说法正确的是（）A．伽利略通过“斜面实验”，证明了“力不是维持运动的原因” B．所有的永动机都违反了能量守恒定律，都不能制作成功 C．爱因斯坦提出“光子”理论，成功地对光电效应进行了解释 D．在相对论中，运动中的时钟会比静止时走得快【分析】伽利略的斜面实验说明运动不要力来维持；永动机不存在，但没有违反能量守恒定律；爱因斯坦的光子说能成功解释光电效应现象；运动中时间变慢。【解答】解：A、伽利略通过理想的“斜面实验”，说明力不是维持运动的原因，小球要达到原来的高度才肯停止运动，然而永远不能达到，所以不停地运动下去，在运动过程中没有受到任何力（除重力与支持力）。故A正确；B、所有的永动机都不违反了能量守恒定律，但不能制作成功。故B错误；C、由于爱因斯坦提出“光子”理论，能成功地对光电效应进行了解释，所以使人们对光能进一步认识。故C正确；D、由相对论可知，当运动时时间变慢，长度缩短。故D错误；故选：AC。9．（2018春•南岗区校级期中）下列关于熵的观点中正确的是（）A．熵越大，系统的无序度越大 B．对于一个不可逆的绝热过程，其熵总不会减小 C．气体向真空扩散时，熵值减小 D．自然过程中熵总是增加，是因为通向无序的渠道要比通向有序的渠道多得多【分析】根据熵增加原理的内容回答．在孤立系统中，一切不可逆过程必然朝着熵的不断增加的方向进行．【解答】解：A、在一个孤立的系统，分子只能向无序方向发展，熵越大，系统的无序度越大，A正确B、对于一个不可逆的绝热过程，其熵总不会减小，B正确C、气体向真空扩散时，熵值增大，C错误D、自然过程中熵总是增加，是因为通向无序的渠道要比通向有序的渠道多得多，D正确故选：ABD。三．解答题（共1小题）10．（2018•桃城区校级模拟）下列说法正确的是ACD。A．夏天和冬天相比，夏天的气温较高，水的饱和汽压较大，在相对湿度相同的情况下，夏天的绝对湿度较大B．所有的晶体都有固定的熔点和规则的几何形状C．气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，但气体压强不一定增大D．液体表面张力与浸润现象都是分子力作用的表现E．第一类永动机和第二类永动机研制失败的原因是违背了能量守恒定律【分析】夏天和冬天相比，夏天的气温较高，水的饱和汽压较大，在相对湿度相同的情况下，夏天的绝对湿度较大。晶体分为单晶体和多晶体，晶体具有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点；气体温度升高时分子热运动剧烈可以导致压强增大，浸润现象和不浸润现象都与表面层与表面张力有关，都是分子力作用的表现。第一类水动机研制失败的原因是违背了能量守恒定律，而第二类永动机研制失败的原因是违背了热力学第二定律。【解答】解：A：据相对湿度定义可知，夏天的气温较高，水的饱和汽压较大，在相对湿度相同的情况下，夏天的绝对湿度较大。故A项正确。B：单晶体有固定的熔点和规则的几何形状，多晶体有固定的熔点没有规则的几何形状。故B项错误。C：气体压强与气体分子平均动能和分子密集程度有关。气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的平均作用力增大，分子密集程度变化与否不确定，气体压强不一定增大。故C项正确。D：液体表面张力与浸润现象都是分子力作用的表现，故D项正确。E：第一类永动机研制失败的原因是违背了能量守恒定律；第二类永动机研制失败的原因是违背了热力学第二定律。故E项错误。故选：ACD。热力学第二定律一、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由低温物体传到高温物体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，而不产生其它影响3．热力学第二定律的实质热力学第二定律的两种表述是等价的，无论什么表述方式，都揭示了自然界的基本规律：一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，即一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。热力学第二定律是以宏观事实为基础的，那么从微观的角度如何解释呢？有兴趣的同学可以阅读选修3-3教材第10章的相关内容，这里就不做过多介绍了。典例精讲【例3.1】（2019春•静宁县校级期末）下列关于热力学定律的理解不正确的是（）A．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡 B．物体的摄氏温度变化了1℃，其热力学温度变化了1K C．空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作不遵守热力学第二定律 D．一辆空载的卡车停于水平地面，在缓慢装沙的过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体向处界放热【分析】如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间必定处于热平衡；物体的摄氏温度变化了1℃，其热力学温度变化了1K；正确理解好应用热力学第二定律；因为不计分子势能，则气体为理想气体，温度不变则内能不变，根据热力学第一定律，结合轮胎体积变化即可判断出轮胎的吸放热情况。【解答】解：A、如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间必定处于热平衡，故A正确；B、物体的摄氏温度变化了1℃，其热力学温度变化了1K；故B正确；C、空调机作为制冷机使用时，在压缩机做功的情况下，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，并不违反热力学第二定律。故C不正确；D、不计分子势能，则气体为理想气体，又因为温度不变，故内能变化量△U＝W+Q＝0，装沙过程中轮胎受地面挤压力增大，导致体积V会变小，外界对气体做功W＞0，所以Q＝﹣W＜0所以气体向外界放热，故D正确。本题选不正确的，故选：C。【例3.2】（2019春•长阳县校级月考）根据你学过的热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是（）A．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功转化成机械能 B．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，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 C．尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100% D．制冷机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量 E．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，第二类永动机可以制造出来【分析】根据热力学第二定律分析机械能与内能转化的关系；在外界影响下，热量也能从低温物体传递给高温物体。制冷机不可能使温度降到﹣273℃．永动机是不可能制成的【解答】解：A、根据热力学第二定律可知，机械能可能全部转化为内能；在没有外界影响时，内能不能全部用来做功以转化成机械能，故A错误。B、凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量能自发从高温物体传递给低温物体，但引起其他变化的前提下，能从低温物体传递给高温物体。故B错误。C、热机的效率不能到达100%，故C正确。D、根据能量守恒定律可知，制冷机在制冷过程中，从室内吸收的热量少，室外放出的热量多，故D正确。E、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，违背了热力学第二定律，第二类永动机不可以制造出来。故D错误。故选：CD。【例3.3】（2019春•上高县校级期末）如图所示为制冷机（如空调）工作循环过程的p﹣v图象，其中1→2和3→4为绝热过程，2→3和4→1为等温过程。假设一定质量的理想气体经历了图示的循环过程，则下列说法正确的是（）A．过程1→2中，气体分子的平均动能增大 B．气体在状态2的内能和在状态4的内能相等 C．气体在过程2→3中对外界放的热大于过程4→1中从外界吸的热 D．气体在过程4→1中，将从外界吸的热全部用于对外界做功，该过程不遵循热力学第二定律【分析】根据热力学第一定律△U＝W+Q，1→2是绝热过程（Q＝0），体积减小（W＞0），内能增大（△U＞0）；过程2→3中是等温过程（△U＝0），体积减小（W＞0），气体放热（Q＜0）；3→4为绝热过程（Q＝0），气体体积增大（W＜0），内能减小（△U＜0）；过程4→1是等温过程（△U＝0），气体体积增大（W＜0），气体从外界吸的热（Q＞0）。【解答】解：A、根据热力学第一定律△U＝W+Q，1→2是绝热过程（Q＝0），体积减小（W＞0），内能增大（△U＞0），气体分子的平均动能增大。故A正确；B、根据热力学第一定律△U＝W+Q，3→4为绝热过程（Q＝0），气体体积增大（W＜0），内能减小（△U＜0），而2→3中是等温过程（△U＝0），所以气体在状态2的内能和在状态4的内能不相等。故B错误；C、P﹣V图象和坐标轴围成的面积表示气体做功，设2→3过程外界对气体做功为W1，4→1过程外界对气体做功为W2，根据图象可知，W1＞W2；2→3和4→1为等温过程，内能不变，根据热力学第一定律△U＝W+Q，气体在过程2→3中对外界放的热大于过程4→1中从外界吸的热。故C正确；D、气体在过程4→1中，将从外界吸的热全部用于对外界做功，但引起了气体体积的膨胀，所以该过程并不违反热力学第二定律。故D错误。故选：AC。【例3.4】（2019•湖南三模）能量守恒定律告诉我们，在自然界发生的一切过程中能量都是守恒的。然而，无数事实告诉我们，并不是所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真的发生。下列说法正确的是（）A．科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机 B．第二类永动机不违反能量守恒定律 C．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 D．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 E．气体向真空的自由膨胀是不可逆的【分析】热量可以从低温物体向高温物体传递，但要引起其它变化，空调机在制冷过程中，电能也部分转化为热能，所以从室内吸收的热量少于向室外放出的热量。【解答】解：A、根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其它变化，故A错误；B、第二类永动机不违反能量守恒定律，是违反了热力学第二定律，故B正确；C、对能源的过度消耗将形成能源危机，但自然界的总能量守恒，故C错误；D、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，但要引起其它变化，故D正确；E、根据熵增原理可知，气体向真空的自由膨胀是不可逆的，故E正确；故选：BDE。【例3.5】（2019春•北碚区期末）下列说法正确的是（）A．机械能全部变成内能是不可能的 B．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体 C．从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的 D．第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式 E．在任何自然过程中，一个孤立系统的熵值不会减小，因此热力学第二定律又称为熵增加原理【分析】热力学第二定律，热力学基本定律之一，内容为不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响；不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。【解答】解：A、能量转化的过程就是做功的过程，机械能转化为内能时，机械克服阻力做功，可以将机械能100%的转化为内能，故A错误。B、根据热力学第二定律可知，热量不可能自发从低温物体传到高温物体，若有其他影响热量可以从低温物体传到高温物体，如冰箱。故B错误。C、从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的，但是要存在其他的影响，故C正确。D、第二类永动机不可能制造成功的原因是因为违背热力学第二定律，故D错误。E．在任何自然过程中，一个孤立系统的熵值不会减小，因此热力学第二定律又称为熵增加原理。故E正确；故选：CE。【例3.6】（2019•潍坊模拟）下列说法正确的是（）A．分子运动的平均速度可能为零，瞬时速度不可能为零 B．雨水没有透过布雨伞是因为液体存在表面张力 C．热量能够自发地从高温物体传到低温物体，也能自发地从低温物体传到高温物体 D．0℃的铁和0℃的冰，它们的分子平均动能相同 E．食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体【分析】分子在不停地做无规则运动；由于表面张力的作用，使雨水无法透过布雨伞；热力学第二定律表明热传递具有方向性，不能自发地从低温物体传到高温物体．【解答】解：A、分子做永不停息的无规则运动，分子运动的平均速度不可能为零，瞬时速度有可能为零，故A错误；B、雨水没有透过布雨伞是因为液体存在表面张力。故B正确；C、热力学第二定律表明热传递具有方向性，热量能够自发地从高温物体传到低温物体。故C错误；D、温度是分子的平均动能的标志，0℃的铁和0℃的冰，它们的分子平均动能相同。故D正确；E、晶体具有一定的熔点，食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体。故E正确故选：BDE。随堂练习一．选择题（共5小题）1．（2019春•集宁区校级期末）下列说法正确的是（）A．布朗运动就是液体分子的无规则运动 B．固体不容易被压缩是因为分子间只存在斥力 C．内燃机可以把内能全部转化为机械能 D．给气体加热，气体的内能不一定增加2．（2016•石家庄一模）下列说法正确的是（）A．影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和气压的差距 B．有些与热现象有关的宏观自然过程是可逆过程 C．在油膜法估测分子直径的实验中，在水面上撒痱子粉，为了可以清楚看出油膜的轮廓 D．液晶既具有液体的流动性又像某些晶体具有各向异性 E．温度高的物体分子平均动能和内能一定大3．（2015春•沙坪坝区校级月考）下列说法正确的是（）A．物体放出热量，则其分子平均动能一定减小 B．空调既能制冷又能制热，说明热传递不具有方向性 C．黄金可以切割加工成任意形状，所以是非晶体 D．完全失重状态下液态金属呈现球状是由于液体表面张力的作用4．（2015•三明二模）下列叙述错误的是（）A．当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小 B．自然界中进行的一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性 C．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子不停息地做无规则热运动 D．荷叶上小水珠呈球状，是由于表面张力使其表面积具有收缩到最小趋势的缘故5．（2014秋•奎文区校级期末）以下说法正确的是（）A．功可以全部转化为热，但热量不能全部转化为功 B．温度升高，所有分子的速率都增大 C．液体的表面张力是分子力作用的表现 D．同一种物质不可能呈现晶体和非晶体两种不同的形态二．多选题（共3小题）6．（2019春•渝中区校级期末）下列说法正确的是（）A．物体的温度变化时，其分子平均动能一定随之改变 B．在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随温度降低而增加 C．不可能从单一热源吸收热量使之完全变成功 D．物体内能的增加量等于外界对物体所做的功与物体从外界吸收的热量之和 E．固体颗粒越大，布朗运动越显著7．（2019春•六盘水月考）下列说法正确的是（）A．放热的物体，其内能也可能增加 B．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程具有的方向性 C．热量不可能从低温物体传递到高温物体 D．已知气体分子间的作用力表现为引力，若气体等温膨胀，则气体对外做功且内能增加 E．温度是分子平均动能的标志，温度升高，则物体的每一个分子的动能都增大．8．（2018•赣州一模）以下说法正确的是（）A．玻璃管的裂口烧熔后会变钝是表面张力的作用引起的 B．一种液体是否浸润某种固体，与这两种物质的性质都有关系 C．一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性减小的方向进行 D．做油膜法估测分子直径的实验时，要先撒痱子粉再滴入酸酒精溶液 E．只要知道某种物质的摩尔体积和分子体积，就可以计算出阿伏加德罗常数三．解答题（共1小题）9．（2015春•济宁期末）下列说法中正确的是．A．分子间的距离增大时，分子间相互作用的引力和斥力都减小B．在一定温度下当气体容纳某种液体分子的个数达到极值时，这种气体就成为饱和汽，此时液体就不再蒸发C．雨后叶子表面上额小水珠接近球形主要是液体表面张力作用的结果D．一定质量的理想气体温度升高，其内能一定增大E．热现象的自发过程不一定沿分子热运动无序性增大的方向进行．

随堂练习参考答案与试题解析一．选择题（共5小题）1．（2019春•集宁区校级期末）下列说法正确的是（）A．布朗运动就是液体分子的无规则运动 B．固体不容易被压缩是因为分子间只存在斥力 C．内燃机可以把内能全部转化为机械能 D．给气体加热，气体的内能不一定增加【分析】布朗运动是固体颗粒的运动。分子间存在相互作用的引力和斥力。根据热力学第二定律，热机效率不能为100%。做功和热传递都能改变内能。【解答】解：A、布朗运动是固体颗粒的运动，间接反映了液体分子的无规则运动，故A错误；B、固体不容易被压缩，是因为分子间距离较小时，分子间作用力表现为斥力，故B错误；C、根据热力学第二定律可知热机的效率不可能达到1，即内燃机不可能把内能全部转化为机械能，故C错误；D、给气体加热，气体吸热的同时可能对外做功，故气体的内能不一定增加，故D正确。故选：D。2．（2016•石家庄一模）下列说法正确的是（）A．影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和气压的差距 B．有些与热现象有关的宏观自然过程是可逆过程 C．在油膜法估测分子直径的实验中，在水面上撒痱子粉，为了可以清楚看出油膜的轮廓 D．液晶既具有液体的流动性又像某些晶体具有各向异性 E．温度高的物体分子平均动能和内能一定大【分析】影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素空气的相对湿度；根据热力学第二定律，所有与热现象有关的宏观自然过程是不可逆过程；液晶既具有液体的流动性又像某些晶体具有各向异性；物体的内能不仅仅与温度有关，还与物体的物质的量、体积、物态有关。【解答】解：A、影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素空气的相对湿度，即空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的差距。故A正确；B、根据热力学第二定律可知，所有与热现象有关的宏观自然过程是不可逆过程。故B错误；C、在油膜法估测分子直径的实验中，在水面上撒痱子粉，为了可以清楚看出油膜的轮廓。故C正确；D、液晶是一种比较特殊的物态，它既具有液体的流动性又像某些晶体具有各向异性。故D正确；E、温度是分子的平均动能的标志，而物体的内能不仅仅与温度有关，还与物体的物质的量、体积、物态有关。故E错误。故选：A。3．（2015春•沙坪坝区校级月考）下列说法正确的是（）A．物体放出热量，则其分子平均动能一定减小 B．空调既能制冷又能制热，说明热传递不具有方向性 C．黄金可以切割加工成任意形状，所以是非晶体 D．完全失重状态下液态金属呈现球状是由于液体表面张力的作用【分析】根据热力学第一定律的表达式△U＝Q+W，物体放出热量，Q为负值，根据热力学第一定律分析物体内能的变化，判断温度的变化．热传递是有方向性的．金属是晶体．液体表面存在张力．【解答】解：A、物体放出热量，根据热力学第一定律的表达式△U＝Q+W，由于不清楚W的变化，所以内能无法确定，温度是分子平均动能的标志。从而无法判断温度的升降，故A错误。B、空调制冷和制热的过程需要压缩机工作，消耗电能，而热传递的过程是自发的从高温物体到低温物体，所以空调的工作不能说明热传递不具有方向性，故B错误；C、晶体是按一定的规则排列而成的，而黄金的延展性好所以可以切割加工成任意形状，并不能说是非晶体，实际上黄金是晶体。故C错误；D、由于分子的表面张力作用，失重条件下液态金属表面受到力大小均匀，所以呈现球状，故D正确。故选：D。4．（2015•三明二模）下列叙述错误的是（）A．当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小 B．自然界中进行的一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性 C．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子不停息地做无规则热运动 D．荷叶上小水珠呈球状，是由于表面张力使其表面积具有收缩到最小趋势的缘故【分析】由分子力做功和分子势能变化可判定最小分子势能．布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，反映的是液体分子的无规则运动．液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层，表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力，即是表面张力，表面张力的存在使液体表面想被拉伸的弹簧一样，总有收缩的趋势．【解答】解：A、当分子间的引力和斥力平衡时，靠近分子力表现为斥力，做负功分子势能增加；远离分子力表现为引力，也做负功，分子势能也增加；故当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小，故A正确。B、