热力学第二定律

第四节热力学第二定律

基础夯实

1．第二类永动机不可能制成，是因为()

A．违背了能量的守恒定律

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

答案：D

解析：第二类永动机的设想并不违背能量守恒定律，但却违背了涉及热量的能量转化过程是有方向性的规律。故选项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。

2．下列哪些过程具有方向性()

A．热传导过程

B．机械能向内能的转化过程

C．气体的扩散过程

D．气体向真空中的膨胀

答案：ABCD

解析：这四个过程都是与热现象有关的宏观过程，根据热力学第二定律的基本内涵，它们都是不可逆的，具有方向性。

3．关于热机的效率，下列说法正确的是()

A．有可能达到80% B．有可能达到100%

C．有可能超过80% D．一定能达到100%

答案：AC

解析：根据热力学第二定律，热机效率永远也达不到100%。

4．(2012·葫芦岛市一中高二检测)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0K

B．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

5．下列宏观过程能用热力学第二定律解释的是()

A．大米和小米混合后小米能自发地填充到大米空隙中而经过一段时间大米、小米不会自动分开

B．将一滴红墨水滴入一杯清水中，会均匀扩散到整杯水中，经过一段时间，墨水和清水不会自动分开

C．冬季的夜晚，放在室外的物体随气温的降低，不会由内能自发地转化为机械能而动起来

D．随着节能减排措施的不断完善，最终也不会使汽车热机的效率达到100%

答案：BCD

解析：热力学第二定律反映的是与热现象有关的宏观过程的方向性的规律，A不属于热现象，A错；由热力学第二定律可知B、C、D正确。

6．如图所示，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()

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

答案：BC

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。

7．什么是第二类永动机？为什么第二类永动机不可能造成？

答案：能够从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化的热机称为第二类永动机。第二类永动机不可能制成的原因是因为机械能和内能转化过程具有方向性，尽管机械能可以全部转化

为内能，但内能却不能全部转化为机械能，而不引起其他变化。

8．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，试分析这是否可以降低室内的平均温度？为什么？

答案：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。

能力提升

1．如图中汽缸内盛有定量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触是光滑的，但不漏气。现将活塞杆与外界连接，使其缓慢地向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功。若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是()

A．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律

B．气体从单一热源吸热，但并未全用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律

C．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律

D．ABC三种说法都不对

答案：C

解析：热力学第二定律从机械能与内能转化过程的方向性来描述是：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。本题中如果没有外界的帮助，比如外力拉动活塞杆使活塞向右移动，使气体膨胀对外做功，导致气体温度略微降低，是不可能从外界吸收热量的，即这一过程虽然是气体从单一热源吸热，全用来对外做功，但引起了其他变化，所以此过程不违反热力学第二定律。

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．这违反了能量守恒定律

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．以上说法均不正确

答案：C

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。

3．(德州高二检测)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，