第十章 4 热力学第二定律基础达标1．关于热力学定律，下列说法正确的是( )A．为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量B．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化C．不可能使热量从低温物体传向高温物体D．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程【答案】A解析：做功和热传递是改变物体内能的两种方法，故A正确；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他变化，故B错误；热量不能自发从低温物体传向高温物体，C错误；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D错误．2．热力学第二定律说明了( )A．高温物体与低温物体接触时，热量只能由高温物体传给低温物体B．不管采用什么方法，热量都不可由低温物体传给高温物体C．自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性D．能量不断地减少，不守恒【答案】C解析：热量可从低温物体传到高温物体，但要引起其他变化，如冰箱制冷，所以A、B 错；热力学第二定律并不否定能量守恒，故D错．3．(2019南京名校模拟)下列对能的转化和守恒定律的认识错误的是( )A．某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加B．某个物体的能减少，必然有其他物体的能增加C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的D．石子从空中落下，最后静止在地面上，说明能量消失了【答案】D解析：根据能量守恒定律得知，某种形式的能减少，其他形式的能一定增大，故A正确．某个物体的总能量减少，根据能量守恒定律得知，必然有其他物体的能量增加，故B正确．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机，违反了能量的转化和守恒定律，不可能制成，故C正确．石子在运动和碰撞中机械能转化为了石子及周围物体的内能，能量并没有消失，故D错误．本题选错误的，故选D．4．(2019松江二模)关于能量转化与守恒的理解，下列说法中正确的是( )A．凡是能量守恒的过程就一定会发生B．摩擦生热的过程是不可逆过程C．热传递的过程不存在方向性D．由于能量的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机【答案】B解析：各种物理过程能量是守恒的，但是自然界的宏观过程具有方向性，故A错误；摩擦生热的过程是不可逆的．例如钻木取火，不能用火得到木头，故B正确；热传递是有方向性的，热量一定从温度高的物体传向温度低的物体，或从温度高的部分传向温度低的部分，故C错误；由于能量转移或转化是有方向性的，虽然能量守恒，但还是会产生能源危机，故D错误．5．关于热现象和热学规律，下列说法正确的是( )A．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并达到绝对零度，最终实现热机效率100%B．热量是不可能从低温物体传递给高温物体的C．第二类永动机遵守能量守恒定律故能制成D．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2.0×105 J，同时空气向外界放出热量1.5×105 J，则空气的内能增加了0.5×105 J【答案】D解析：绝对零度不可能达到，A错误；由热力学第二定律知，B、C错误；由热力学第一定律知，D正确．6．(多选)下列说法中正确的是( )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【答案】AC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．能力提升7．(2019闵行一模)下列关于热学规律的说法中正确的是( )A．温度低的物体内能小B．物体吸收热量，其温度一定升高C．自然界中自发进行的与热现象有关的宏观物理过程都具有方向性D．悬浮在液体中的固体颗粒越大，周围液体分子撞击的机会越多，布朗运动越明显【答案】C解析：内能取决于温度、体积以及物质的量，温度低的物体内能不一定小，故A错误；物体吸收热量的同时如果对外做功，则内能可能减小，温度也可能减小，故B错误；根据热力学第二定律可知，自然界中自发进行的与热现象有关的宏观物理过程都具有方向性，故C 正确；悬浮在液体中的固体颗粒越小，周围液体分子撞击越不平衡，布朗运动越明显，故D 错误．8．(多选)关于第二类永动机，下列说法正确的是( )A．没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机B．第二类永动机违反了能量守恒定律，所以不可能制成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，内能却不可能全部转化为机械能D．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，内能却不可能全部转化为机械能，同时不引起其他变化【答案】AD解析：根据第二类永动机的定义可知A选项正确，第二类永动机不违反能量守恒定律，而是违反热力学第二定律，所以B选项错误．机械能可以全部转化为内能，内能在引起其他变化时也可以全部转化为机械能，C选项错误，D选项正确．所以，该题的正确答案是AD．9．17世纪70年代，英国赛斯特城的主教约翰·维尔金斯设计了一种磁力“永动机”，其结构如图所示，在斜面顶端放一块强磁铁M，斜面上、下端各有一个小孔P、Q，斜面下有一个连接两小孔的弯曲轨道．维尔金斯认为：如果在斜坡底放一个铁球，那么在磁铁的引力作用下，铁球会沿斜面向上运动，当球运动到P孔时，它会漏下，再沿着弯曲轨道返回到Q，由于这时球具有速度可以对外做功．然后又被磁铁吸引回到上端，到P处又漏下…对于这个设计，下列判断中正确的是( )A．满足能量转化和守恒定律，所以可行B．不满足热力学第二定律，所以不可行C．不满足机械能守恒定律，所以不可行D．不满足能量守恒定律，所以不可行【答案】D解析：该装置违背了能量守恒定律，故不可行．10．关于热力学定律，下列说法正确的是( )A．在一定条件下物体的温度可以降到0 KB．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功C．吸收了热量的物体，其内能一定增加D．压缩气体总能使气体的温度升高【答案】B解析：热力学零度，即我们所说的－273.15 ℃，这个温度只能无限接近而不能达到，A 错误；由热力学第二定律知，物体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，换句话说，在引起其他变化的情况下，物体可以从单一热源吸收热量全部用来做功，所以B正确；根据热力学第一定律，ΔU＝W＋Q知，改变物体内能的方式是做功和热传递，所以物体吸收了热量或对物体做功，其内能都不一定增加，故C、D错误．11．(2019揭阳一模)下列说法正确的是________．A．分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小B．布朗运动就是气体或液体分子的无规则运动C．食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性D．做功和热传递在改变系统内能方面是不等价的E．第二类永动机虽不违背能量守恒定律，但也是不可能制成的【答案】ACE解析：根据分子动理论的内容可知，分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，故A正确；布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，是液体分子的无规则运动的反映，不是分子的运动，故B错误；食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性，故C正确；做功和热传递在改变系统内能方面是等价的，故D错误；第二类永动机虽不违背能量守恒定律，但是违反了热力学第二定律，也是不可能制成的，故E正确．故选ACE．12．(1)关于热力学定律，下列说法正确的是__________．A．气体吸热后温度一定升高B．对气体做功可以改变其内能C．理想气体等压膨胀过程一定放热D．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体E．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达到热平衡(2)在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强，两压强差Δp与气泡半径r之间的关系为Δp ＝2σr，其中σ＝0.070 N/m.现让水下10 m 处一半径为0.50 cm 的气泡缓慢上升．已知大气压强p 0＝1.0×105 Pa ，水的密度ρ＝1.0×103 kg/m 3，重力加速度大小g ＝10 m/s 2．①求在水下10 m 处气泡内外的压强差；②忽略水温随水深的变化，在气泡上升到十分接近水面时，求气泡的半径与其原来半径之比的近似值．【答案】(1)BDE (2)①28 Pa ②1.3解析：(1)气体内能的改变ΔU ＝Q ＋W ，故对气体做功可改变气体内能，B 选项正确；气体吸热为Q ，但不确定外界做功W 的情况，故不能确定气体温度变化，A 选项错误；理想气体等压膨胀，W <0，由理想气体状态方程pV ＝nRT ，p 不变，V 增大，气体温度升高，内能增大．由ΔU ＝Q ＋W ，此过程中一定吸热，C 选项错误；由热力学第二定律，D 选项正确；根据平衡性质，E 选项正确．(2)①由公式Δp ＝2σr 得，Δp ＝2×0.0705×10－3 Pa ＝28 Pa 水下10 m 处气泡的压强差是28 Pa ．②忽略水温随水深的变化，所以在水深10 m 处和在接近水面时气泡内温度相同．由理想气体状态方程pV ＝nRT ，得 p 1V 1＝p 2V 2① 其中，V 1＝43πr 31 ②V 2＝43πr 32 ③ 由于气泡内外的压强差远小于水压，气泡内压强可近似等于对应位置处的水压，所以有 p 1＝p 0＋ρgh 1＝1×105 Pa ＋1×103×10×10 Pa＝2×105 Pa ＝2p 0 ④p 2＝p 0⑤ 将②③④⑤代入①得2p 0×43πr 31＝p 0×43πr 32 所以r 2r 1＝32≈1.3．。