人教版(2019)选择性必修三 第三章第四节热力学第二定律 课时练习

第三章热力学定律

4 热力学第二定律

基础过关练

题组一对热力学第二定律的理解

1.关于能量的转化,下列说法中正确的是( )

A.满足能量守恒定律的物理过程都能自发地进行

B.不但能量的总量保持不变,而且能量的可利用性在逐步提高

C.空调机既能制热又能制冷,说明传热不存在方向性

D.热量不可能由低温物体传给高温物体而不发生其他变化

2.下列说法正确的是( )

A.热量不可能从低温物体传到高温物体

B.热量不可能自发地从低温物体传到高温物体

C.自然界中的一切宏观过程都是具有可逆性的

D.改进热机的生产工艺,总有一天热机的效率可以达到100%

3.下列说法正确的是( )

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.效率为100%的热机不可能制成,是因为违反了能量守恒定律

D.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

题组二热力学第二定律的应用

4.(多选)关于气体的内能和热力学定律,下列说法正确的是( )

A.对气体做功可以改变其内能

B.质量和温度都相同的气体,内能一定相同

C.热量不可能从低温物体传到高温物体

D.一定量的理想气体在等温膨胀过程中,一定吸收热量

E.一定量的理想气体,温度越高,气体分子运动越剧烈,气体内能越大

5.(多选)根据热力学定律和分子动理论,可知下列说法正确的是( )

A.可以利用高科技手段,将流散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

B.理想气体状态变化时,温度升高,气体分子的平均动能增大,气体的压强可能减小

C.布朗运动是液体分子的运动,温度越高布朗运动越剧烈

D.利用浅层海水和深层海水之间的温度差可以制造一种热机,将海水的一部分内能转化为机械能,这在原理上是可行的

6.下列现象能够发生的是( )

A.一杯热茶在打开杯盖后,茶会自动变得更热

B.氮气和氧气混合后会自动分开

C.桶中浑浊的泥水静置一段时间后,泥沙下沉,上面的水变清

D.电冰箱不通电时热量也会自发从低温的箱内传到高温的箱外

7.(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( )

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二定律

D.电冰箱的工作原理违反热力学第一定律

题组三能量耗散和品质降低

8.关于能量和能源,下列说法中正确的是( )

A.能量在转化和转移过程中,其总量有可能增加

B.能量在转化和转移过程中,其总量会不断减少

C.能量在转化和转移过程中总量保持不变,故节约能源没有必要

D.能量的转化和转移具有方向性,且现有可利用的能源有限,故必须节约能源

9.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散失的能量重新收集、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不守恒

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

答案全解全析

基础过关练

1.D 根据热力学第二定律,满足能量守恒定律的物理过程不一定都能自发地进行,选项A错误;能量在转化过程中会由高品质能量转化为低品质能量,故可利用性会降低,选项B错误;空调机既能制热又能制冷,但是要耗电,不是自发的过程,传热有方向性,热量自发地由高温物体传向低温物体,故C错误;根据热力学第二定律,热量不可能由低温物体传给高温物体而不发生其他变化,选项D正确。

2.B 根据热力学第二定律可知,不可能把热量从低温物体传到高温物体而不产生其他影响,即热量不可能自发地从低温物体传到高温物体,故A错误,B正确;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错误;热机的效率在任何条件下都不可能达到100%,故D错误。

3.D 根据热力学第二定律,热量不能自发地由低温物体传到高温物体。在发生其他变化的前提下,热量可以由低温物体传到高温物体。例如电冰箱制冷时,压缩机工作,消耗了电能,同时热量由冰箱内的低温物体传递到冰箱外的高温物体,所以A错误。外界对物体做功的同时,物体可能放热,物体的内能不一定增加,所以B错误。热机的效率为100%,并不违反能量守恒定律,但它违反了热力学第二定律,因此它不可能制成,所以C错误。D选项中的表述就是热力学第二定律的一种表述形式,所以D正确。

4.ADE 改变内能的方式有做功和传热,对气体做功可以改变其内能,故A正确。理想气体的内能与物质的量、温度有关,质量相等的气体的物质的量不一定相等,内能不一定相等,如质量相等的氢气与氧气,故B错误。根据热力学第二定律可知,热量可能从低温物体传到高温物体,但要引起其他的变化,如空调,故C错误。一定量的理想气体在等温膨胀过程中,温度不变,内能不变,膨胀过程中,对外做功,根据热力学第一定律ΔU=W+Q,气体一定吸收热量,故D正确。一定量的理想气体温度越高,气体分子运动越剧烈,气体内能越大,故E正确。

5.BD 根据热力学第二定律,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中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化,故A错误;温度是分子热运动的平均

动能的标志,温度升高,分子的平均动能增大,根据理想气体状态方程=C,温度升高,气体的压强可能减小,故B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,是液体分子无规则热运动的反映,温度越高布朗运动越剧烈,故C错误;利用浅层海水和深层海水之间的

温度差可以制造一种热机,将海水的一部分内能转化为机械能,符合热力学定律,故在原理上是可行的,故D正确。

6.C 传热具有方向性,热量能自发地从高温物体传到低温物体,故一杯热茶在打开杯盖后,茶会自动变凉,故A错误。扩散现象具有方向性,氮气和氧气混合后不能自动分开,故B错误。桶中浑浊的泥水静置一段时间后,泥沙在重力的作用下下沉,上面的水变清,出现了泥沙、水自动分离现象,故C正确。电冰箱只有通电工作,在消耗电能的情况下才能把热量从内部低温物体传到冰箱外部的高温物体,故D错误。

7.BC 电冰箱能够从低温物体吸收热量,是因为电流做了功,消耗了电能,它既不违反热力学第一定律,也不违反热力学第二定律,故B、C正确,A、D错误。

8.D 能量在转化和转移过程中,总量是守恒的,故选项A、B错误;虽然能量在转化和转移过程中总量保持不变,但品质会下降,能源会逐步减少,故必须节约能源。

9.D 能量耗散是指能量在转化的过程中扩散到周围环境中无法再收集起来加以利用,其满足能量守恒定律,也符合热力学第二定律。能量在数量上并未减少,但在可利用的品质上降低了。能量耗散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,所以A、B、C错误,D 正确。