(新)高中物理第十章热力学定律第五节热力学第二定律的微观解释自我小测新人教版选修3-31

5热力学第二定律的微观解释6能源和可持续发展[学习目标] 1.了解有序和无序是相对的，知道宏观态与微观态，知道宏观态对应的微观态的数目与无序程度的关系.2.知道熵的概念，了解熵增加原理，知道它是热力学第二定律的另一种表述.3.了解能量耗散、能源和环境．一、热力学第二定律的微观解释[导学探究](1)如图1所示，一个箱子被挡板均匀分为左、右两室，左室有4个气体分子a、b、c、d，右室为真空，撤去挡板后，气体自由扩散，以箱子内的4个分子为模型，说明具有哪些可能的宏观态和微观态，并用热力学第二定律说明，气体扩散后4个分子分布的最大一种可能和最小一种可能的情况．图1(2)试着从无序的角度谈谈上面问题中为什么“左2右2”这种均匀分布的可能性最大，能否由此得出热力学第二定律的微观意义？答案(1)可能的宏观态有：左0右4，左1右3，左2右2，左3右1，左4右0；对应的微观态数目：1、4、6、4、1.不同的宏观态包含着不同数量的微观态，其中分子分布的最大一种可能情况是左2右2，最小一种可能情况是左0右4或左4右0.(2)从无序的角度看，热力学系统是由大量做无序运动的分子组成的．因为任何热力学过程都伴随着分子的无序运动状态的变化，当撤去挡板的瞬间，分子仍聚集在左室，对于左、右两室这一个整体来讲，这显然是一种高度有序的分布，当气体分子自由扩散后，气体系统就变得无序了．我们看到“左2右2”这种均匀分布的可能性最大，而分子集中在一个室中，另一个室变成真空的可能性最小．实际上，当气体系统中分子个数相当多时，撤去挡板后实际上我们只能看到气体向真空中扩散，而不可能观察到气体分子重新聚集在一室中的现象．因此，气体的自由扩散过程是沿着无序性增大的方向进行的，综上可知，一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，这就是热力学第二定律的微观意义．[知识梳理]1．有序和无序：一个系统的个体按确定的某种规则，有顺序地排列即有序；个体分布没有(选填“有”或“没有”)确定的要求，“怎样分布都可以”即无序．2．宏观态和微观态：系统的宏观状态即宏观态，系统内个体的不同分布状态即微观态．一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说这个“宏观态”是比较无序的．3．热力学第二定律的微观意义(1)气体向真空的扩散：气体的自由扩散过程是沿着无序性增大的方向进行的．(2)热力学第二定律的微观意义：一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行．4．熵及熵增加原理(1)熵：表达式S＝k ln Ω，k表示玻耳兹曼常量，Ω表示一个宏观状态所对应的微观态的数目，S表示系统内分子运动无序性的量度，称为熵．(2)熵增加原理：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)一个系统中个体排列的“有序”和“无序”是绝对的．(×)(2)一个宏观态所对应的微观态数目越多，则熵越大．(√)(3)熵值越大代表着越有序．(×)(4)孤立系统的总熵可能增大，也可能减小．(×)二、能源和可持续发展[导学探究](1)流动的水带动水磨做功，由于磨盘和粮食之间的摩擦和挤压，使磨盘和粮食的温度升高，水流的一部分机械能转变成了内能，这些内能最终流散到周围的环境中，我们没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用．可见，内能与机械能相比，哪种能量的品质低？(2)如图2所示是两幅宣传节约能源的图片．请问：既然能量是守恒的，我们为什么还要节约能源？图2(3)化石能源的大量消耗会带来哪些环境问题？答案(1)内能．(2)能量是守恒的，但能量耗散却导致能量品质的降低，在利用它们的时候，高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的能量．(3)温室效应、酸雨、光化学烟雾等．[知识梳理]1．能量耗散和品质降低(1)能量耗散：有序度较高(集中度较高)的能量转化为内能，流散到环境中无法重新收集起来加以利用的现象．(2)各种形式的能量向内能的转化，是无序程度较小的状态向无序程度较大的状态的转化，是能够自动发生、全额发生的．(3)能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的自发变化过程具有方向性．(4)能量耗散虽然不会导致能量总量的减少，却会导致能量品质的降低，它实际上是将能量从高度有用的高品质形式降级为不大可用的低品质形式．2．能源与环境(1)常规能源：人们把煤、石油、天然气等化石能源叫做常规能源，人类消耗的能源主要是常规能源．(2)新能源：主要有太阳能、生物质能、风能、水能、核能等．(3)环境问题：化石能源的大量消耗带来的环境问题有温室效应、酸雨、光化学烟雾等．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)能源是取之不尽、用之不竭的．(×)(2)能源是有限的，特别是常规能源，如煤、石油、天然气等．(√)(3)大量消耗常规能源会使环境恶化，故提倡开发利用新能源．(√)(4)核能的利用对环境的影响比燃烧石油、煤炭大．(×)一、热力学第二定律的微观意义1．热力学第二定律的微观解释(1)热传递的方向性：高温物体和低温物体中的分子都在做无规则的热运动，但是高温物体中分子热运动的平均速率要大于低温物体．所以在高温物体分子与低温物体分子的碰撞过程中，低温物体分子运动的剧烈程度会逐渐加剧，即低温物体的温度升高了，而高温物体分子运动的剧烈程度会减缓，即高温物体的温度降低了．所以从宏观热现象角度来看，热传递具有方向性，总是从高温物体传给低温物体．(2)机械能转化为内能的方向性：在通过做功使系统内能增加的过程中，自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程．2．热力学第二定律的微观意义热力学第二定律揭示了涉及热现象的一切宏观自然过程都只能在一个方向上发生，而不会可逆地在相反的方向上出现．它指出在能量得以平衡的众多过程中，哪些可能发生，哪些不可能发生．3．对熵的四点理解(1)熵的微观意义：熵是系统内分子热运动无序性的量度．(2)熵是表示一个体系自由度的物理量．熵越大，表示在这个体系下的自由度越大，可能达到的状态越多．(3)熵不是守恒的量，在孤立体系中经过一个不可逆过程，熵总是增加的．(4)熵的本质：熵是体系微观混乱度的量度，混乱度越大，熵值也越大．例1(多选)关于热力学第二定律的微观意义，下列说法正确的是()A．大量分子无规则的热运动能够自动转变为有序运动B．热传递的自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程C．热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程D．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答案CD解析分子热运动是大量分子的无规则运动，系统的一个宏观过程包含着大量的微观状态，这是一个无序的运动，根据熵增加原理，热运动的结果只能使分子热运动更加无序，而不是变成了有序，热传递的自然过程从微观上讲就是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程，故选C、D.(1)一切自发过程都是不可逆的，总是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化发展的过程，即无序性增加的过程．(2)传热过程是大量分子由无序程度小的运动状态转化为无序程度大的运动状态的过程，体现了热传递的方向性．针对训练1(多选)关于气体向真空中扩散的规律的叙述中正确的是()A．气体分子数越少，扩散到真空中的分子全部回到原状态的可能性越大B．气体分子数越多，扩散到真空中的分子全部回到原状态的可能性越大C．扩散到真空中的分子在整个容器中分布越均匀，其宏观态对应的微观态数目越大D．气体向真空中扩散时，总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行答案ACD解析气体分子向真空中扩散时，分子数越少，分子全部分布于原状态下即全部回到原状态的概率越大；分子数越多，分子全部分布于原状态下即全部回到原状态的概率越小，则A正确，B错误．扩散到真空中的分子在整个容器中均匀分布的概率最大，即其宏观态对应的微观态最多，并且这一宏观态的无序性最大，C、D正确．例2下列关于熵的说法中错误的是() A．熵是系统内分子运动无序性的量度B．在自然过程中一个孤立系统的熵总是增加或不变的C．热力学第二定律也叫做熵减小原理D．熵值越大代表着越无序答案 C解析一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，这就是热力学第二定律的微观意义．系统的热力学过程就是大量分子向无序程度大的状态变化的过程．自然过程的方向性可以表述为：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A、B、D说法正确，C说法错误．二、能源和可持续发展1．能源开发和利用加强新能源，特别是清洁能源的开发和利用，控制化石能源开采，提高能源的利用率，降低对环境的污染．2．能源对环境的影响(1)常规能源对环境的影响：石油和煤燃烧产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，产生了“温室效应”，引发了一系列问题，如两极的冰雪融化、海平面上升，海水倒灌、耕地盐碱化……这些都是人类过度开发自然所产生的严重问题．(2)做好环境保护工作：目前的任务是采用能源新技术，解决突出的环境污染问题．例如，城市生活垃圾问题，变垃圾为能源；提高汽车发动机效率，解决尾气问题，达到废气“零”排放；环境污染的综合治理问题，解决废物、废水、废气等，变废为宝．例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．通过核聚变和平利用核能是目前开发新能源的一种新途径答案 B解析能量虽然守恒，但能量耗散导致能量的品质降低即不可再利用，也往往对环境产生破坏，从而应开发新型的清洁型的能源，故B选项错．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)能源是可以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.针对训练2(多选)下列对能量耗散理解正确的是()A．能量耗散说明能量在不断减少B．能量耗散遵守能量守恒定律C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失D．能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性答案BD解析在发生能量转化的宏观过程中，其他形式的能量最终转化为流散到周围环境的内能，无法再回收利用，这种现象叫能量耗散．能量耗散并不违反能量守恒定律，宇宙中的能量既没有减少，也没有消失，它从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性，故A、C错，B、D对.1．下列关于热力学第二定律微观意义的说法正确的是()A．从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律B．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C．有的自然过程沿着分子热运动无序性增大的方向进行，有的自然过程沿着分子热运动无序性减小的方向进行D．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵会减小答案 A解析热力学第二定律是一个统计规律，A对；从热力学第二定律的微观本质看，一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动无序程度增大的方向进行，B、C错；任何自然过程总是朝着无序程度增大的方向进行，也就是熵增加的方向进行，故D错．所以选A.2．(多选)对于孤立体系中发生的实际过程，下列说法中正确的是()A．系统的总熵可能增大或不变，不可能减小B．系统的总熵可能增大，可能不变，还可能减小C．系统逐渐从比较有序的状态向更无序的状态发展D．系统逐渐从比较无序的状态向更加有序的状态发展答案AC解析在孤立体系中发生的实际过程，其系统的总熵不可能减小，故选项A正确，B错误．根据熵增加原理，该系统只能是从比较有序的状态向更无序的状态发展，故选项C正确，D错误．3．(多选)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流散的能量重新收集利用．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仍守恒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CD解析能量耗散说明能量转化的宏观过程具有方向性，符合热力学第二定律，B错误，D正确；能量耗散过程中，能量并没有消失，能量仍然守恒，A错误，C正确．4．下列哪些现象属于能量耗散()A．利用水流能发电变成电能B．电能通过灯泡中的电阻丝转化为光能C．电池的化学能转化为电能D．火炉把房子烤暖答案 D解析能量耗散是指其他形式的能转化为内能，最终流散在周围环境中无法重新收集并加以利用的现象，能够重新收集并加以利用的不能称为能量耗散．本题中的电能、光能都可以重新收集并加以利用，如用光作为能源的手表等，只有当用电灯照明时的光能被墙壁吸收之后变为周围环境的内能，才无法重新吸收并加以利用，但本题没有告诉光能用来做什么，故不能算能量耗散，只有火炉把房子烤暖后使燃料的化学能转化成内能并流散在周围的环境中，无法重新收集并加以利用，才是能量耗散．故选D.一、选择题1．已知一个系统的两个宏观态甲、乙及对应微观态的个数分别为较少、较多，则下列关于对两个宏观态的描述及过程自发的可能方向的说法中正确的是()A．甲比较有序，乙比较无序，甲→乙B．甲比较无序，乙比较有序，甲→乙C．甲比较有序，乙比较无序，乙→甲D．甲比较无序，乙比较有序，乙→甲答案 A解析一个宏观态对应微观态的多少标志了宏观态的无序程度，从中还可以推知系统自发的方向，微观态数目越多，表示越无序，一切自然过程总沿着无序性增大的方向进行，A对，B、C、D错．2．作为新能源，从环保角度来看，氢气具有的突出特点是()A．在自然界里存在氢气B．氢气轻，便于携带C．燃烧氢气无污染D．氢气燃烧发热量高答案 C3．(多选)对“覆水难收”的叙述正确的是()A．盛在盆中的水是一种宏观态，因盆子的因素，对应的微观态数目较少，较为有序B．盛在盆中的水是一种宏观态，因盆子的因素，对应的微观态数目较多，较为无序C．泼出的水是一种宏观态，因不受器具的限制，对应的微观态数目较多，较为无序D．泼出的水是一种宏观态，因不受器具的限制，对应的微观态数目较少，较为有序答案AC4．(多选)下列说法中正确的是()A．一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的B．一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动无序程度增大的方向进行C．一切与热现象有关的宏观过程都是可逆的D．一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动有序程度增大的方向进行答案AB5．(多选)关于熵，下列说法中正确的是()A．熵值越大，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高B．熵值越小，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高C．熵值越大，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序D．熵值越小，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序答案AD6．(多选)下列关于熵的说法中正确的是()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，其熵增大C．气体向真空扩散时，熵值减小D．自然过程中熵总是增加的，是因为通向无序的渠道要比通向有序的渠道多很多答案ABD解析熵是系统内分子运动无序性的量度，熵越大，其无序度越大，A正确．不可逆的绝热过程，其宏观态对应的微观态数目增大，其熵会增加，不会减小，B正确．气体向真空中扩散时，无序度增大，熵值增大，C错误．自然过程中，无序度较大的宏观态出现的概率较大，因为通向无序的渠道多，D正确．7．(多选)下列关于能量耗散的说法中正确的是()A．能量耗散使能量的总量减少，违背了能量守恒定律B．能量耗散是指散失在环境中的内能再也不能收集起来并被人类利用C．各种形式的能量向内能的转化，是能够自动发生、全额发生的D．能量耗散导致能量的品质降低答案BCD。

4热力学第二定律5热力学第二定律的微观解释1．热传导的方向性热传导的过程可以向一个方向自发地进行(热量从高温物体自发地传给低温物体)；但向相反的方向不会自发地进行(热量不会自发地从低温物体传给高温物体)，只有借助外界的帮助才能进行。

①“自发地”过程就是在不受外来干扰的条件下进行的自然过程。

②热量可以自发地从高温物体传向低温物体，却不能自发地从低温物体传向高温物体。

③要将热量从低温物体传向高温物体，必须有“外界的影响或帮助"，就是要由外界对其做功才能完成。

电冰箱、空调就是例子。

【例1】两个温度不同的物体接触时，热量会自发地从高温物体传向低温物体,直到两者温度相等；一个温度处处相等的物体,不可能自发地变得一部分温度高、另一部分温度低。

怎样从分子热运动的角度解释热传递的方向性？解析：两个物体温度不同，分子热运动的平均动能不同，一个物体分子平均动能大，另一个物体分子平均动能小，总体来看,分子热运动的分布较为有序，能量适当集中，而热量由高温物体传到低温物体的过程中，能量变得分散和退降，分子热运动的分布较为无序。

由于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。

所以热传递是由高温物体传向低温物体的，即热传递具有方向性.答案：见解析点技巧：热现象的方向性自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。

无论是有生命的或是无生命的，所有的宏观自发过程都具有单向性，都有一定的方向性，都是不可逆过程。

如河水向下流，重物向下落，山岳被侵蚀，人的一生从婴儿到老年到死亡等.2．第二类永动机(1)定义：只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热机。

(2)第二类永动机不可能制成,因为尽管机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化成机械能而不引起其他变化.释疑点:第一类永动机和第二类永动机的比较它们都不可能制成，第一类永动机的设想违反了能量守恒定律;第二类永动机的设想虽不违反能量守恒定律，但违背了跟热现象相联系的宏观自然过程具有方向性的规律.【例2】我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体,靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来,其原因是(）A．违反了能量守恒定律B．在任何条件下内能不可能转化成机械能，只有机械能才能转化成内能C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D．以上说法均不正确解析:机械能和内能的相互转化必须通过做功来实现。

高中物理选修3-3知识复习提纲：第十章热力学定律(人教版)高中物理选修3-3知识点总结：第十章热力学定律（人教版）冷热变化是最常见的一种物理现象，本章主要将的就是热力学的有关问题，其中热力学的第一和第二定律是比较重要得，对于能量守恒定律必须要深刻的理解。

考试的要求：Ⅰ、对所学知识要知道其含义，并能在有关的问题中识别并直接运用，相当于课程标准中的“了解”和“认识”。

Ⅱ、能够理解所学知识的确切含义以及和其他知识的联系，能够解释，在实际问题的分析、综合、推理、和判断等过程中加以运用，相当于课程标准的“理解”，“应用”。

要求Ⅰ：热力学第一定律、能量守恒定律、热力学第二定律、热力学第二定律的微观结构等内容。

要求Ⅱ：这一章这项要求考察比较少。

知识网络：内容详解：一、功、热与内能●绝热过程：不从外界吸热，也不向外界传热的热力学过程称为绝热过程。

●内能：内能是物体或若干物体构成的系统内部一切微观粒子的一切运动形式所具有的能量的总和，用字母U表示。

●热传递：两个温度不同的物体相互接触时温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，这个过程称之为热传递。

●热传递的方式：热传导、对流热、热辐射。

二、热力学第一定律、第二定律●第一定律表述：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所作的功的和。

表达式uWQ符号+-W外界对系统做功系统对外界做功Q系统从外界吸热系统向外界放热u系统内能增加系统内能减少●第二定律的表述：一种表述：热量不能自发的从低温物体传到高温物体。

另一种表述：（开尔文表述）不可能从单一热库吸收热量，将其全部用来转化成功，而不引起其他的影响。

●应用热力学第一定律解题的思路与步骤：一、明确研究对象是哪个物体或者是哪个热力学系统。

二、别列出物体或系统(吸收或放出的热量)外界对物体或系统。

三、据热力学第一定律列出方程进行求解，应用热力学第一定律计算时，要依照符号法则代入数据，对结果的正负也同样依照规则来解释其意义。

人教版2020年高中物理选修3-3测试题第十章热力学定律一、选择题（共15小题，其中1-8小题为单项选择题，9-15小题为多项选择题。

）1.下列说法中正确的是（）A. 物体甲自发传递热量给物体乙，说明甲物体的内能一定比乙物体的内能大B. 温度相等的两个物体接触，它们各自的内能不变且内能也相等C. 若冰熔化成水时温度不变且质量也不变，则内能是增加的D. 每个分子的内能等于它的势能和动能之和2.下列有关热力学第二定律的说法正确的是（）A. 气体自发地扩散运动总是向着更为无序的方向进行，是可逆过程B. 第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的C. 空调既能制冷又能制热，说明热传递不具有方向性D. 一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵减小3.某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大．若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么下列说法正确的是()A. 外界对胎内气体做功，气体内能减小B. 外界对胎内气体做功，气体内能增大C. 胎内气体对外界做功，内能减小D. 胎内气体对外界做功，内能增大4.根据分子运动论，物体分子之间距离为r0时，分子所受的斥力和引力相等，以下关于分子势能的说法正确的是（）A. 当分子距离为r0时，分子具有最大势能；距离增大或减小时，势能都变小B. 当分子距离为r0时，分子具有最小势能；距离增大或减小时，势能都变大C. 分子距离越大，分子势能越大；分子距离越小，分子势能越小D. 分子距离越大，分子势能越小；分子距离越小，分子势能越大5.导热性能良好的气缸和活塞，密封一定质量的理想气体，气缸固定不动，保持环境温度不变，现用外力将活塞向下缓慢移动一段距离，则这一过程中（）A. 外界对缸内气体做功，缸内气体内能不变B. 缸内气体放出热量，内能增大C. 气缸内每个气体分子的动能保持不变D. 单位时间内撞击到器壁上单位面积的分子数减小6.对一些机械设备的科学性分析正确的是()A. 空调机既能制冷又能制热，说明热传递不存在方向性B. 第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律C. 即使科学技术有长足进步，将来的热机的效率也达不到100%D. 电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律7.一定质量的某种气体，在不同温度下的气体热运动速率的统计分布图如图所示，下列说法正确的是()A. 状态①的温度高于状态②的温度B. 气体分子在高温状态时的平均速率大于低温状态时的平均速率C. 不计分子势能，气体在状态①时具有的内能较大D. 温度升高时每个分子运动的动能都增大8.下列说法正确的是（）A. 温度是分子平均动能的宏观标志，所以两个物体只要温度相等，那么它们分子的平均速率就相等B. 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”C. 在自然界能的总量是守恒的，所以不存在能源危机D. 热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成9.一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p -T图象如图所示，下列判断正确的是()A. 过程ab中气体一定吸热B. 过程bc中气体既不吸热也不放热C. 过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热D. a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小E. b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同10.下列有关热现象的说法正确的是（）A.分子力随分子间距离增大而增大B.没有摩擦的理想热机也不可能把吸收的能量全部转化为机械能C.已知某物质的摩尔质量和密度，可求出阿伏加德罗常数D.内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同E.瓶中充满某理想气体，且瓶内压强高于外界压强，在缓慢漏气过程中内外气体的温度均不发生改变．则瓶内气体在吸收热量且分子平均动能不变11.下述做法不能改善空气质量的是()A. 以煤等燃料作为主要生活燃料B. 利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源C. 鼓励私人购买和使用汽车代替公交车D. 限制使用电动车E. 大量使用核能发电、风力发电和水力发电12.如图所示，两个相通的容器P、Q间装有阀门K，P中充满气体，Q内为真空，整个系统与外界没有热交换．打开阀门K后，P中的气体进入Q中，最终达到平衡，则()A. 气体体积膨胀，内能不变B. 气体分子势能减少，内能增加C. 气体分子势能增加，压强可能不变D. 气体分子势能可认为不变，气体分子的平均动能也不变E. Q中气体不可能自发地全部退回到P中13.下列说法中正确的是 .A. 布朗运动是在显微镜下看到的液体分子的无规则运动B. 自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性C. 分子质量不同的两种气体温度相同,它们分子的平均动能可能不相同D. 当分子间的引力和斥力平衡时,分子势能最小E. 一定质量的理想气体,吸热的同时外界对其做功,其内能一定增加14.如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F>0为斥力，F<0为引力．a、b、c、d为x 轴上四个特定的位置，现把乙分子从a处由静止释放，则()A. 乙分子从a至b做加速运动，由b至c做减速运动B. 乙分子由a至c加速度先增大，后减小，到达c时加速度为零C. 乙分子由a至c做加速运动，到达c时速度最大D. 乙分子由a至b的过程中，分子力一直做正功E. 乙分子由b至d的过程中，分子力一直做负功15.下列说法正确的是()A. 铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能增大B. 物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内能增大C. A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B，这说明物体A的内能大于物体B 的内能D. A、B两物体的温度相同时，A、B两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同E. 两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的温度二、填空题16.如图所示，一圆柱形绝热气缸竖直放置，通过绝热活塞封闭者一定质量的理想气体，气体的温度为T。

现行高中物理新课标教材目录（人教版）高中物理新课标教材·必修1第一章运动的描述1 质点参考系和坐标系2 时间和位移3 运动快慢的描述──速度4 实验：用打点计时器测速度5 速度变化快慢的描述──加速度第二章匀变速直线运动的研究1 实验：探究小车速度随时间变化的规律2 匀变速直线运动的速度与时间的关系3 匀变速直线运动的位移与时间的关系4 自由落体运动5 伽利略对自由落体运动的研究第三章相互作用1 重力基本相互作用2 弹力3 摩擦力3 摩擦力4 力的合成5 力的分解第四章牛顿运动定律1 牛顿第一定律2 实验：探究加速度与力、质量的关系3 牛顿第二定律4 力学单位制5 牛顿第三定律6 用牛顿定律解决问题（一）7 用牛顿定律解决问题（二）高中物理新课标教材·必修2第五章机械能及其守恒定律1 追寻守恒量2 功3 功率4 重力势能5 探究弹性势能的表达式6 探究功与物体速度变化的关系7 动能和动能定理8 机械能守恒定律9 实验：验证机械能守恒定律10 能量守恒定律与能源第六章曲线运动1 曲线运动2 运动的合成与分解3 探究平抛运动的规律4 抛体运动的规律5 圆周运动6 向心加速度7 向心力8 生活中的圆周运动第七章万有引力与航天1 行星的运动2 太阳与行星间的引力3 万有引力定律4 万有引力理论的成就5 宇宙航行6 经典力学的局限性高中物理新课标教材·选修1-1第一章电流1、电荷库仑定律2、电场3、生活中的静电现象4、电流和电源5、电流的热效应第二章磁场1、指南针与远洋航海2、电流的磁场3、磁场对通电导线的作用4、磁声对运动电荷的作用5、磁性材料第三章电磁感应1、电磁感应现象2、法拉第电磁感应定律3、交变电流4、变压器5、高压输电6、自感现象涡流7、课题研究：电在我家中第四章电磁波及其应用1、电磁波的发现2、电磁光谱3、电磁波的发射和接收4、信息化社会5、课题研究：社会生活中的电磁波高中物理新课标教材·选修1-2第一章分子动理论内能1、分子及其热运动2、物体的内能3、固体和液体4、气体第二章能量的守恒与耗散1、能量守恒定律2、热力学第一定律3、热机的工作原理4、热力学第二定律5、有序、无序和熵6、课题研究：家庭中的热机第三章核能1、放射性的发现2、原子核的结构3、放射性的衰变4、裂变和聚变5、核能的利用第四章能源的开发与利用1、热机的发展和应用2、电力和电信的发展与应用3、新能源的开发4、能源与可持续发展5、课题研究：太阳能综合利用的研究高中物理新课标教材·选修2-1第一章电场直流电路1、电场2、电源3、多用电表4、闭合电路的欧姆定律5、电容器第二章磁场1、磁场磁性材料2、安培力与磁电式仪表3、洛伦兹力和显像管第三章电磁感应1、电磁感应现象2、感应电动势3、电磁感应现象在技术中的应用第四章交变电流电机1、交变电流的产生和描述2、变压器3、三相交变电流第五章电磁波通信技术1、电磁场电磁波2、无线电波的发射、接收和传播3、电视移动电话4、电磁波谱第六章集成电路传感器1、晶体管2、集成电路3、电子计算机4、传感器高中物理新课标教材·选修2-2 第一章物体的平衡1、共点力平衡条件的应用2、平动和传动3、力矩和力偶4、力矩的平衡条件5、刚体平衡的条件6、物体平衡的稳定性第二章材料与结构1、物体的形变2、弹性形变与范性形变3、常见承重结构第三章机械与传动装置1、常见的传动装置2、能自锁的传动装置3、液压传动4、常用机构5、机械第四章热机1、热机原理热机效率2、活塞式内燃机3、蒸汽轮机燃气轮机4、喷气发动机第五章制冷机1、制冷机的原理2、电冰箱3、空调器高中物理新课标教材·选修2-3 第一章光的折射1、光的折射折射率2、全反射光导纤维3、棱镜和透镜4、透镜成像规律5、透镜成像公式第二章常用光学仪器1、眼睛2、显微镜和望远镜3、照相机第三章光的干涉、衍射和偏振1、机械波的稍微和干涉2、光的干涉3、光的衍射4、光的偏振第四章光源与激光1、光源2、常用照明光源3、激光4、激光的应用第五章放射性与原子核1、天然放射现象原子结构2、原子核衰变3、放射性同位素的应用4、射线的探测和防护第六章核能与反应堆技术1、核反应和核能2、核列变和裂变反应堆3、核聚变和受控热核反应高中物理新课标教材·选修3-1第一章静电场1 电荷及其守恒定律2 库仑定律3 电场强度4 电势能和电势5 电势差6 电势差与电场强度的关系7 电容器与电容8 带电粒子在电场中的运动第二章恒定电流1 导体中的电场和电流2 电动势3 欧姆定律4 串联电路和并联电路5 焦耳定律6 电阻定律7 闭合电路欧姆定律8 多用电表9 实验：测定电池的电动势和内阻10 简单的逻辑电路第三章磁场1 磁现象和磁场2 磁感应强度3 几种常见的磁场4 磁场对通电导线的作用力5 磁场对运动电荷的作用力6 带电粒子在匀强磁场中的运动高中物理新课标教材·选修3-2 第四章电磁感应1 划时代的发现2 探究电磁感应的产生条件3 法拉第电磁感应定律4 楞次定律5 感生电动势和动生电动势6 互感和自感7 涡流第五章交变电流1 交变电流2 描述交变电流的物理量3 电感和电容对交变电流的影响4 变压器5 电能的输送第六章传感器1 传感器及其工作原理2 传感器的应用（一）3 传感器的应用（二）4 传感器的应用实例附一些元器件的原理和使用要点高中物理新课标教材·选修3-3 第七章分子动理论1 物体是由大量分子组成的2 分子的热运动3 分子间的作用力4 温度的温标5 内能第八章气体1 气体的等温变化2 气体的等容变化和等压变化3 理想气体的状态方程4 气体热现象的微观意义第九章物态和物态变化1 固体2 液体3 饱和汽和饱和汽压4 物态变化中的能量交换第十章热力学定律1 功和内能2 热和内能3 热力学第一定律能量守恒定律4 热力学第二定律5 热力学第二定律的微观解释6 能源和可持续发展高中物理新课标教材·选修3-4第十一章机械振动1 简谐运动2 简谐运动的描述3 简谐运动的回复力和能量4 单摆5 外力作用下的振动第十二章机械波1 波的形成和传播2 波的图象3 波长、频率和波速4 波的反射和折射5 波的衍射6 波的干涉7 多普勒效应第十三章光1 光的折射2 光的干涉3 实验：用双缝干涉测量光的波长4 光的颜色色散5 光的衍射6 波的干涉7 全反射8 激光第十四章电磁波1 电磁波的发现2 电磁振荡3 电磁波的发射和接收4 电磁波与信息化社会5 电磁波谱第十五章相对论简介1 相对论诞生2 时间和空间的相对性3 狭义相对论的其他结论4 广义相对论简介高中物理新课标教材·选修3-5 第十六章动量守恒定律1 实验：探究碰撞中的不变量2 动量守恒定律（一）3 动量守恒定律（二）4 碰撞5 反冲运动火箭6 用动量概念表示牛顿的第二定律第十七章波粒二象性1 能量量子化：物理学的新纪元2 科学的转折：光的粒子性3 崭新的一页：粒子的波动性4 概率波5 不确定的关系第十八章原子结构1 电子的发现2 原子的核式结构模型3 氢原子光谱4 玻尔的原子模型5 激光第十九章原子核1 原子核的组成2 放射性元素的衰变3 探测射线的方法4 放射性的应用与防护5 核力与结合能6 重核的裂变7 核聚变8 粒子和宇宙。

热力学第二定律的微观解释能源和可持续发展时间：45分钟一、单项选择题1．下列有关熵的说法中不正确的是( D )A．熵是系统内分子运动无序性的量度B．在自然过程中熵总是增加的C．热力学第二定律也叫做熵增加原理D．熵值越大代表越有序解析：首先应明确熵的物理意义：它是表征分子运动无序性的物理量，熵越大，说明越混乱，即越无序．热力学第二定律的微观意义表明：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，即向熵增大的方向进行，所以热力学第二定律也叫做熵增加原理．2．对热力学第二定律，下列理解正确的是( B )A．自然界进行的一切宏观过程都是可逆的B．自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的C．热量不可能由低温物体传递到高温物体D．第二类永动机违背了能量守恒定律，因此不可能制成解析：由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，而不引起其他变化，由此说明热量由低温物体传到高温物体是可能的，但要引起其他变化，故C项错误；第二类永动机并不违反能量守恒定律，却违背了热力学第二定律，故A、D两项错误，B项正确．3．关于能源的利用和节能，下列说法正确的是( D )A．根据能量守恒定律，能源的利用率应该是100%B．由于能量既不会消灭，也不会创生，总是守恒的，所以节约能源的意义不大C．节约能源只要提高节能意识就行，与科学进步无关D．在能源的利用中，总会有一部分能源未被利用而损失掉解析：能源的使用在任何情况下都不可能达到理想状态，做到没有任何损失．虽然遵从能量守恒定律，但它指的是损失部分和被利用部分总和与原来能源总量相等，A错误；根据能量转化的方向性可知，能量经转化后，可利用的能，只可能减少，不可能增加，因此节能的意义重大；同时，只有节能意识是不够的，必须利用科技进步提高能源的利用率，不断开发新能源，以满足人类社会可持续发展的需要，B、C错误．4．有经验的柴油机维修师傅，不用任何仪器，只要将手伸到柴油机排气管附近，去感受一下尾气的温度，就能判断出这台柴油机是否节能，真是“行家伸伸手，就知有没有”．关于尾气的温度跟柴油机是否节能之间的关系，下列说法中正确的是( B ) A．尾气的温度越高，柴油机越节能B．尾气的温度越低，柴油机越节能C．尾气的温度高低与柴油机是否节能无关D．以上说法均不正确解析：气体的内能不可能完全转化为柴油机的机械能，柴油在汽缸中燃烧，产生高温高压气体，是一个高温热源，而柴油机排气管排出的尾气是一个低温热源．根据能量守恒定律，这两个热源之间的能量差就是转换的机械能，燃烧相同的燃料，要想输出的机械能越多，尾气的温度就要越低，即这样的柴油机就节能，故选项B是正确的．5.某学习小组做了如下实验：先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，取出烧瓶，并迅速把一个气球紧套在烧瓶颈上，封闭了一部分气体，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如右图．在气球膨胀过程中，下列说法正确的是( B )A．该密闭气体分子间的作用力增大B．该密闭气体组成的系统熵增加C．该密闭气体的压强是由于气体重力而产生的D．该密闭气体的体积是所有气体分子的体积之和解析：一切自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少，B项正确；气球膨胀分子间的距离增大，分子间的作用力减小，A项错误；气体的压强是由于气体分子频繁地撞击容器壁产生的，C项错误；因气体分子之间存在间隙，所以密闭气体的体积大于所有气体分子的体积之和，D项错误．二、多项选择题6．关于热力学第二定律的微观意义，下列说法正确的是( CD )A．大量分子无规则的热运动能够自动转变为有序运动B．热传递的自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程C．热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程D．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解析：分子热运动是大量分子的无规则运动，系统的一个宏观过程包含着大量的微观状态，这是一个无序的运动，根据熵增加原理，热运动的结果只能使分子热运动更加无序，而不是变成了有序，热传递的自然过程从微观上讲就是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程，C、D两项正确．7．下列对能量耗散的理解正确的有( BD )A．能量耗散说明能量在不断减少B．能量耗散遵守能量守恒定律C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失D．能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性解析：在发生能量转化的宏观过程中，其他形式的能量最终会转化为流散到周围环境的内能，无法再回收利用，这种现象叫能量耗散．能量耗散并不违反能量守恒定律，宇宙中的能量既没有减少，也没有消失，它只从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性，故A、C错．8．下列过程中，可能实现的是( BC )A．将海水温度自动下降时释放的内能全部转变为机械能B．利用海洋不同深度的海水温度不同来制造一种机器，把海水的内能变为机械能C．在粗糙水平面上运动的物体，它的动能转化为内能，使物体温度升高D．静止在光滑水平面上的物体，温度降低时释放的内能可以转化为物体的动能，使物体运动起来三、非选择题9．质量一定的某种物质，在压强不变的条件下，由液态Ⅰ到气态Ⅲ(可看成理想气体)变化过程中温度(T)随加热时间(t)变化关系如图所示．单位时间所吸收的热量可看作不变．(1)以下说法不正确的是A.A．在区间Ⅱ，物质的内能不变B．在区间Ⅲ，分子间的势能不变C．从区间Ⅰ到区间Ⅲ，物质的熵增加D．在区间Ⅰ，物质分子的平均动能随着时间的增加而增大(2)在区间Ⅲ，若将压强不变的条件改为体积不变，则温度升高变快(“变快”“变慢”或“快慢不变”)请说明理由．答案：理由略解析：根据热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q ，理想气体的状态方程pV T ＝C 可知，在吸收相同的热量Q 时，压强不变的条件下，V 增加，W <0，ΔU 1＝Q －|W |；体积不变的条件下，W ＝0，ΔU 2＝Q ；所以ΔU 1<ΔU 2，体积不变的条件下温度升高变快．10．一锅开水投入了5个糖馅的甜汤圆，随后又投入了5个肉馅的咸汤圆，甜、咸汤圆在沸水中翻滚，象征着封闭系统进入了一个自发的过程，随后，用两只碗各盛了5个汤圆，每碗汤圆中共有六种可能：①全是甜的；②全是咸的；③1甜4咸；④4甜1咸，这是四种不平衡的宏观态．⑤2甜3咸；⑥3甜2咸，这是两种相对平衡的宏观态．两只碗各盛5个汤圆共有32种组合方式，我们称为32个微观态，试问：(1)以上六种宏观态所对应的微观态的个数各是多少？请设计一个图表来表示．(2)以上相对平衡的宏观态出现的概率是多少？解析：(1)宏观态对应的微观态个数.宏观态全是 甜的 全是 咸的 1甜 4咸 4甜 1咸 2甜 3咸 3甜 2咸 微观态个数 1 1 5 5 10 10 (2)相对平衡的宏观态出现的概率为：P ＝10＋101＋1＋5＋5＋10＋10＝58. 11．下面是某同学在题为《能源的利用和节约能源》的研究性学习中收集到的有关太阳能的资料：太阳能是人类最基本的能源，它无污染、无费用，这种能源的使用期和太阳寿命一样长，当太阳光照射地面时，1 m 2地面上在1 s 内平均得到的太阳辐射能约为1.0×103J ．太阳能热水器就是直接利用太阳能的装置，目前已经逐渐地出现在我们的生活中．该同学在网上下载了某型号太阳能热水器的宣传广告：(1)若某家庭每天大约需要100 kg 热水，用这种热水器将这些水从25 ℃加热到45 ℃需要多长时间？(2)与效率为80%的电热水器相比，每天可节约多少电能？解析：考查能量守恒定律及能源的开发与利用．(1)设T 为光照时间，k ＝1.0×103 J/(s·m 2) Q 吸＝cm (t －t 0)＝4.2×103×100×(45－25) J ＝8.4×106 J.太阳能热水器传给水的热量Q 放＝kSTη. 因为Q 吸＝Q 放，所以：T ＝Q 吸kSη＝8.4×1061.0×103×1.5×40% s ＝1.4×104 s ≈3.9 h.(2)由Q 电＝Wη1得：W ＝Q 电η1＝8.4×1060.8J ＝1.05×107 J≈2.9 kW·h.答案：(1)3.9 h (2)2.9 kW·h。

热力学第二定律(建议用时：45分钟)[学业达标]1．第二类永动机不可能制成的原因的下列说法不正确的是( )+A．违背能量守恒定律B．热量总是从高温物体传递到低温物体C．机械能不能全部转化为内能D．内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化E．违背了热力学第二定律【解析】第二类永动机的设想并不违背能量守恒定律，但违背了“能量转化过程是有方向性的”规律，故A错．在引起其他变化的情况下，热量可由低温物体非自发地传递到高温物体，故B错．机械能可以全部转化为内能，故C错．【答案】ABC2．(2016·临汾高二检测)关于热力学定律和分子动理论，下列说法中不正确的是( ) 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．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量D．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E．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、C正确，由分子间作用力与分子间距离的关系可知，D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E项错误．【答案】ADE3．(2016·西安高二检测)下列说法中不正确的是( )A．电动机是把电能全部转化为机械能的装置B．热机是将内能全部转化为机械能的装置C．随着技术不断发展，可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能D．虽然不同形式的能量可以相互转化，但不可能将已转化成内能的能量全部收集起来加以完全利用E．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【解析】由于电阻的存在，电流通过电动机时一定发热，电能不能全部转化为机械能，A错误；根据热力学第二定律知，热机不可能将内能全部转化为机械能，B错误；C项说法违背热力学第二定律，因此错误，由于能量耗散，能源的可利用率降低，D 正确，在电流做功的情况下，热量可以从低温物体向高温物体传递，故E 正确．【答案】 ABC4．下列说法中不正确的是( )A ．功可以完全转化为热量，而热量不可以完全转化为功B ．热机必须是具有两个热库，才能实现热功转化C ．热机的效率不可能大于1，但可能等于1D ．热机的效率必定小于1E ．随着节能减排措施的不断完善，最终也不会使汽车和热机的效率达到100%【解析】 本题要求全面领会开尔文表述的含义，同时注意语言逻辑性，开尔文表述没有排除热量可以完全转化为功，但必然要产生其他变化，比如气体等温膨胀，气体内能完全转化为功，但气体体积增大了，A 错误；开尔文表述指出，热机不可能只有单一热库，但未必有两个热库，可能具有两个以上热库，B 错误；由η＝Q 1－Q 2Q 1可知，只要Q 2≠0，η≠1，如果Q 2＝0，则低温热库不存在，违背了开尔文表述，故C 错误，D 、E 正确．【答案】 ABC5．(2016·潍坊高二检测)我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来．其原因的下列说法不正确的是( )A ．这违背了能量守恒定律B ．在任何条件下内能都不可能转化为机械能，只有机械能才会转化为内能C ．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D ．机械能可全部转化为内能，而内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化E ．以上说法均不正确【解析】 机械能和内能可以相互转化，但必须通过做功来实现．由热力学第二定律可知，内能不可能全部转化成机械能，同时不引起其他变化；无论采用任何设备和手段进行能量转化总是遵循选项A 的表述．【答案】 ABE6．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 ．一切不违背能量守恒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E ．功转变为热的实际宏观过程是不可逆的【解析】 热力学第二定律是反映宏观自然过程的方向性的定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但可以自发地从高温物体传到低温物体；并不是所有符合能量守恒定律的宏观过程都能实现，故A、C正确，B、D错误，一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的，则E正确．【答案】ACE7．如图10­4­4所示，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( ) 【导学号：11200095】图10­4­4A．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背热力学第一定律D．电冰箱的工作原理违背热力学第一定律E．电冰箱除了将热量从低温热库传到高温热库外，工作过程中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【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，是能的转化和守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，故C正确，D错误；再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、E.【答案】BCE8．(2016·青岛高二检测)热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一：不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其他变化；其二：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．第一种表述方式可以用图10­4­5甲来表示，根据你对第二种表述的理解，如果也用类似的示意图来表示，请你根据第二种表述完成示意图乙．【导学号：11200096】图10­4­5【解析】由图甲可知，使热量由低温物体传递到高温物体必伴随着压缩机的做功，即引起其他变化；对于第二种方式，热机工作时，从高温物体吸收热量，只有一部分用来对外做功，转变为机械能，另一部分热量要排放给低温物体，其表述示意图如右图所示．[能力提升]9．下列说法正确的是( )A．机械能和内能的转化具有方向性B．电流的能不可全部转化为内能C．第二类永动机虽然不违背能量守恒定律，但它是制造不出来的D．在火力发电机中燃气的内能不可能全部转化成电能E．第二类永动机既不违背能量守恒定律，也不违反热力学第二定律【解析】凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，机械能可全部转化为内能，而内能不能全部转化为机械能，A、D正确；由电流热效应中的焦耳定律可知，电流的能可全部转化为内能，而内能不可能全部转化为电流的能，B错误；第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它违反热力学第二定律，是制造不出来的，C正确、E错误．【答案】ACD10．(2016·南京高二检测)关于热机和永动机，下列说法中正确的是( )A．效率为100%的热机是不可能制成的B．第二类永动机可以制成C．不需要任何外力做功而可正常运行的制冷机是不可能制成的D．能把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是可以实现的E．能把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是不能实现的【解析】热机在工作过程中，必然向外排出热量，故热机效率小于100 %，故A对；由热力学第二定律可得C对，B错；内能要全部转化为机械能，必须借助外界的帮助，因而一定会引起其他变化，故D错，E对．【答案】ACE11．(2016·青岛模拟)有以下说法：A．气体的温度越高，分子的平均动能越大B．即使气体的温度很高，仍有一些分子的运动速度是非常小的C．对物体做功不可能使物体的温度升高D．如果气体分子间的相互作用力小到可以忽略不计，则气体的内能只与温度有关E．一由不导热的器壁做成的容器，被不导热的隔板分成甲、乙两室．甲室中装有一定质量的温度为T的气体，乙室为真空，如图10­4­6所示，提起隔板，让甲室中的气体进入乙室，若甲室中气体的内能只与温度有关，则提起隔板后当气体重新达到平衡时，其温度仍为T图10­4­6F ．空调机作为制冷机使用时，使热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作是不遵守热力学第二定律的G ．对于一定量的气体，当其温度降低时，速率大的分子数目减小，速率小的分子数目增加H ．从单一热源吸取热量使之全部变成有用的机械功是不可能的其中正确的是________．【导学号：11200097】【答案】 ABEG12．(2016·石家庄高二检测)制冷机是一种利用工作物质，使热量从低温物体传到高温物体的装置，通过制冷机的工作可以使一定空间内的物体温度低于环境温度并维持低温状态．夏天，将房间一台正在工作的电冰箱的门打开，这是否可以降低室内的平均温度？为什么？【解析】 不会降低室内的平均温度．若将一台正在工作的电冰箱的门打开，尽管可以不断向室内释放冷气，但同时冰箱的箱体也向室内散热，就整个房间来说，由于外界通过导线不断有能量输入，室内的温度会不断升高．【答案】 见解析13．一辆汽车的发动机输出功率为66.15 kW ，每小时耗(柴)油14 kg ，请计算发动机的效率．(柴油的燃烧值为4.3×107J/kg)【导学号：11200098】【解析】 计算发动机的热效率可根据热机效率的定义，先求出发动机做的有用功和消耗的燃料完全燃烧放出的能量，然后再求效率．发动机每小时做的功W ＝Pt ＝66 150 W×3 600 s＝2.38×108 J完全燃烧14 kg 柴油放出的能量Q 总＝4.3×107 J/kg×14 kg＝6.02×108 J有用功的能量Q 有＝W ＝2.38×108 J 所以η＝Q 有Q 总＝2.38×108 J 6.02×108 J×100%＝39.5% 发动机的效率是39.5%.【答案】 39.5%。

第十章 5 热力学第二定律的微观解释基础达标1．在一定速度下发生变化的孤立体系，其总熵的变化是()A．不变B．可能增大，可能减小C．可能增大，可能不变D．总是减小【答案】C解析：由熵增加原理可知C选项正确．2．下列关于气体在真空中的扩散规律的叙述中不正确的是()A．气体分子数越小，扩散到真空中的分子全部回到原状态的可能性越大B．气体分子数越大，扩散到真空中的分子全部回到原状态的可能性越大C．扩散到真空容器中的分子在整个容器中分布越均匀，其宏观态对应的微观态数目越大D．气体向真空中扩散时，总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行【答案】B解析：由热力学第二定律的微观解释“一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大方向进行”和熵的概念可知，选B．3.(多选)质量一定的某种物质，在压强不变的条件下，由液态Ⅰ向气态Ⅲ(可看成理想气体)变化过程中温度(T)随加热时间(t)变化关系如图所示.单位时间所吸收的热量可看成不变.以下说法正确的是()A.在区间Ⅱ，物质的内能不变B.在区间Ⅲ，分子间的势能不变C.从区间Ⅰ到区间Ⅲ，物质的熵增加D.在区间Ⅰ，物质分子热运动的平均动能随着时间的增加而增大【答案】BCD解析：区间Ⅱ是汽化过程，要吸收热量，内能增大，A错误；区间Ⅲ看成理想气体，无分子势能，B正确；从区间Ⅰ到区间Ⅲ是不可逆过程，分子无序性增加，熵增加，C正确；在区间Ⅰ，随时间增加，物质温度升高，分子热运动的平均动能增大，D正确.4．已知一个系统的两个宏观态甲、乙，及对应微观态的个数分别为较少、较多，则下列关于对两个宏观态的描述及过程自发的可能方向的说法中正确的是() A．甲比较有序，乙比较无序，甲→乙B．甲比较无序，乙比较有序，甲→乙C．甲比较有序，乙比较无序，乙→甲D．甲比较无序，乙比较有序，乙→甲【答案】A解析：一个宏观态对应微观态的多少标志了宏观态的无序程度，从中还可以推知系统自发的方向，微观态数目越多，表示越无序，一切自然过程总沿着无序性增大的方向进行，A 对，B、C、D错．5．(多选)下列说法中正确的是()A．一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的B．一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动无序程度增大的方向进行C．一切与热现象有关的宏观过程都是可逆的D．一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动有序程度增大的方向进行【答案】AB6．(多选)(2016广西名校模拟)关于能量和能源，下列表述正确的是()A．能量可以从一种形式转化为另一种形式B．能量可以从一个物体转移到另一个物体C．能量是守恒的，所以能源永不枯竭D．能源在利用过程中有能量耗散，这表明能量不守恒【答案】AB解析：根据能量守恒定律，能量可以从一种形式转化为另一种形式，故A正确；根据能量守恒定律，能量可以从一个物体转移到另一个物体，故B正确；能量与能源不同；能量是守恒的，但随着能量的耗散，能量可以利用的品质会下降，故依然要节约能源，故C 错误；能源在利用过程中有能量耗散，但能量是守恒的，故D错误．故选AB．能力提升7．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：如果有外界的帮助，可以使热量从低温物体传递到高温物体，也可以把热量全部用来做功，A、B错误；任何自然的过程都沿无序性增大的方向进行，C正确，总熵不会减小即总熵不变或增加，D错误．8.(多选)对“覆水难收”的叙述正确的是()A.盛在盆中的水是一种宏观态，因盆子的因素，对应的微观态数目较少，较为有序B.盛在盆中的水是一种宏观态，因盆子的因素，对应的微观态数目较多，较为无序C.泼出的水是一种宏观态，因不受器具的限制，对应的微观态数目较多，较为无序D.泼出的水是一种宏观态，因不受器具的限制，对应的微观态数目较少，较为有序【答案】AC解析：一切自然过程总是从有序转化成无序，因此盆中的水是有序的，泼出去的水是无序的，故选项A、C正确.9．下列关于熵的观点中不正确的是()A．熵越大，系统的无序程度越大B．对于一个不可逆绝热过程，其熵一定不会减小C．气体向真空扩散时，熵值减小D．在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【答案】C解析：熵是系统内分子运动无序性的量度，熵越大，其无序程度越大，A正确；不可逆绝热过程，其宏观态对应微观态的数目增大，其熵会增大，B正确；气体向真空中扩散，无序度增大，熵值增大，C错误；在自然过程中，无序程度较大的宏观态出现的概率较大，因而通向无序的渠道多，D正确．10．(多选)下列说法中正确的()A．悬浮在液体中的微小固体颗粒的运动是无规则的，说明液体分子的运动也是无规则的B．物体中分子热运动动能的总和等于物体的内能C．热机的效率可以等于100%D．熵值越大，代表系统分子运动越无序【答案】AD解析：固体小颗粒的无规则运动，间接说明液体分子的运动也是无规则的，A正确；物体中分子热运动动能和势能的总和等于物体的内能，B 错误；由热力学第二定律知热机的效率小于1，C 错误；熵值越大，代表系统分子运动越无序，D 正确．11．(1)从6台原装计算机和5台组装计算机中任意选取4台，其中原装和组装各2台的概率是________．(2)a ，b 两个分子分配在容器A ，B 里共有________个微观态，每个微观态出现的几率为________.那么N 个分子分配在l 个容器中，共有________个微观态，每个微观态出现的几率为________．【答案】(1)511 (2)4 14 l N 1l N 解析：(1)从6台原装和5台组装计算机中任意选取4台，共有C 411种选法，其中各占2台的选法有C 26C 25种，则概率为C 26C 25C 411＝150330＝511． (2)将A ，B 容器看做一个孤立系统，则每种分配情况可看作一个微观态，如下表：那么共有4个微观态，且出现微观态的几率为14，依次推广，可知N 个分子在l 个容器中共有l N 个微观态，每种微观态出现的几率为1lN ． 12．如图所示，将一滴红墨水滴入一杯清水中，红墨水会逐渐扩散到整体水中，呈均匀分布状态，试说明这个过程中熵的变化情况．【答案】在这个过程中系统的熵增加．扩散前，红墨水和清水区分分明，较有序；后来，整杯水的颜色变得均匀后，打破了原来的有序分布，无序程度增大．因此，扩散后系统的熵增加．。