高中物理-第3章-第4节-热力学第二定律学案-粤教版选修3.doc

第三章　热力学基础
第四节　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．了解什么是第二类永动机，知道为什么它不能制成．
4．了解热力学第二定律的微观实质．
5．了解熵是反映系统无序程度的物理量．

1．自然界发生的过程一定遵守热力学第一定律，但遵守热力学第一定律的过程不一定能发生，因为它不能说明自然界过程进行的方向，热力学第二定律就是反映自然界过程进行方向和条件的定律．
2．热传导过程中，热量会自发地从高温物体传递给低温物体，但人们从来没有发现热量自发地从低温物体传给高温物体，这说明热传导过程具有方向性，要想使热量从低温物体传给高温物体，必须借助外界的作用．
3．机械能和内能的转化过程具有方向性，机械能转化为内能是可以自发进行的，而相反过程不能自发进行，要将内能全部转化为机械能，必然会引起其他影响．
4．第二类永动机不可能制成，它是指从单一热源吸热全部用来对外做功又不引起其他变化，把得到的内能全部转化为机械能，效率达到100%的热机．
5．热力学第二定律常见的有两种表述，克劳修斯的表述是按照热传导的方向性表述的，开尔文的表述是按照机械能与内能转化过程的方向性表述的，两种表述是等价的．
6．从微观看，热力学第二定律表明：与热现象有关的自发的宏观过程，总是朝着分子热运动状态无序性增加的方向，即熵增大的方向进行的．

1．(多选)关于热传导的方向性，下列说法正确的是(AC)
A．热量能自发地由高温物体传给低温物体
B．热量能自发地由低温物体传给高温物体
C．在一定条件下，热量也可以从低温物体传给高温物体
D．热量不可能从低温物体传给高温物体
解析：在有外力做功的情况下，热量可以从低温物体传给高温物体，但热量只能自发地从高温物体传给低温物体．
2．(多选)下列说法中正确的是(AC)
A．一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性
B．一切不违反能量守恒与转化定律的物理过程都是可能实现的
C．由热力学第二定律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
解析：能量转移和转化的过程都是具有方向性的，A对．第二类永动机不违背能量守恒定律，但是不能实现，B错．在热传递的过程中，能量可以自发地从高温物体传到低温物体，但其逆过程不可能自发地进行，C对、D错．
3．下列说法正确的是(C)
A．热力学第二定律否定了以特殊方式利用能量的可能性
B．电流流过导体转化为内能，反过来，可将内能收集起来，再转化成相同大小的电流
C．可以做成一种热机，由热源吸取一定的热量而对外做功
D．冰可以熔化成水，水也可以结成冰，这个现象违背了热力学第二定律
解析：热力学第二定律说明了一切与热现象有关的宏观过程都是有方向性的，但并没有否认以特殊方式利用能量的可能性，故A错；功和内能的转化具有方向性，其逆过程是不可能自发实现的，故B错；冰熔化成水，水结成冰，伴随着能量的转移，不是自发进行的，没有违背热力学第二定律．
4．根据热力学第二定律，下列判断不正确的是(A)
A．电流的能不可能全部变为内能
B．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能
C．热机中，燃气内能不可能全部变为机械能
D．在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体
解析：根据热力学第二定律可知，凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，电流的能可全部变为内能(由焦耳定律可知)，而内能不可能全部变成电流的能，而不产生其他影响．机械能可全部变为内能，而内能不可能全部变成机械能．在热传导中，热量只能自发地从高温物体传递给低温物体，而不能自发地从低温物体传递给高温物体．
5．(多选)关于制冷机制冷过程的说法中，正确的是(BD)
A．此过程违反了热力学第二定律
B．此过程没有违反热力学第二定律
C．此过程违反了能量守恒定律
D．此过程没有违反能量守恒定律
解析：制冷机可以从低温物体吸收热量传给高温物体，但必须消耗电能．热力学第二定律并不否认热量可从低温物体传给高温物体，关键是“不产生其他影响”，A错误、B正确．任何物理过程都不违反能量守恒定律，C错误、D正确．
6．(多选)下列说法正确的是(BD)
A．第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律
B．第二类永动机违背了能量转化的方向性
C．自然界中的能量是守恒的，所以不用节约能源
D．自然界中的能量尽管是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要节约能源
解析：第一类永动机违背了能量守恒定律；第二类永动机违背了能量转化的方向性，故B、D选项正确．
7．(多选)下列关于熵的说法中正确的是(AC)
A．熵是热力学中的一个状态量
B．熵是热力学中的一个过程量
C．熵值越大，无序程度越大
D．熵值越小，无序程度越大
解析：熵值越大，无序程度越大，而熵是状态量．
8．关于热力学定律和分子动理论，下列说法中正确的是(B)
A．我们可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化
B．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的
C．在分子力作用范围内，分子力总是随分子间距离的增大而减小
D．温度升高时，物体中每个分子的运动速率都将增大
解析：由热力学第二定律可知，A错误、B正确；由分子间作用力与分子间距的关系可知，C项错误；温度升高时，物体中分子平均动能增大，但并不是每个分子的动能都增大，即并不是每个分子的运动速率都增大，故D项错误．
9．(多选)如图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(BC)

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反热力学第一定律
D．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律
解析：热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能量守恒定律的具体表现，适用于所有的热现象，故C正确、D错误；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，必须借助于其他系统做功，A错误、B正确，故选B、C.
10．关于空调机，下列说法不正确的是(D)
A．制冷空调机工作时，热量从低温物体传到高温物体
B．制暖空调机工作时，热量从高温物体传到低温物体
C．冷暖空调机工作时，热量既可以从低温物体传到高温物体，也可以从高温物体传到低温物体
D．冷暖空调机工作时，热量只能从低温物体传到高温物体
解析：空调机工作时，热量可以从低温物体传到高温物体，因为这里有外界做功．