人教版 (2019)选择性必修 第三册4 热力学第二定律同步练习题

3.4　热力学第二定律

一、选择题(本题共9小题，每题6分，共54分)

1．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离的关系可知，C错误；温度升高时，物体中分子的平均动能增大，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，D错误。

2．人人选择绿色出行方式，个个践行低碳生活理念，“低碳”要求我们节约及高效利用能源，关于能源与能量，下列说法中正确的是(　C　)

A．能量被使用后就消失了，所以要节约能源

B．自然界中石油、煤炭等能源可供人类长久使用

C．人类应多开发和利用风能、太阳能、核能等新能源

D．人类不断地开发和利用新的能源，所以能量可以被创造

解析：根据能量守恒定律，能量不会消失也不会被创造，故AD错误；自然界中石油、煤炭等能源是不可再生资源，不能被人类长久使用，故B错误；风能、太阳能、核能等清洁的新能源，人类应多开发和利用，故C正确。

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，但并没有否定以特殊方式利用能量的可能性，故A项错误；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项错误；只要不要求吸收的热量全部用来做功而不产生其他影响，可以做成一种热机，由热源吸取一定热量而对外做功，故C项正确；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，故D项错误。

4．下列说法中正确的是(　B　)

A．图甲中，两个分子从很远处逐渐靠近，直到不能再靠近为止的过程中，分子间相互作用的合力先变小后变大

B．图乙中，在测量分子直径时，可把油膜厚度视为分子直径

C．图丙中，猛推木质推杆，密闭的气体温度升高，压强变大，气体对外界做功

D．图丁中，电冰箱的工作过程表明，热量可以自发的从低温物体向高温物体传递

解析：在使两个分子间的距离由很远(r＞10－9 m)减小到很难再靠近的过程中，分子力开始时是引力，先增大，后减小，再变成斥力后逐渐增大，故A错误；乙图中，在测量油酸分子直径时，可把油膜厚度视为分子直径，故B正确；丙图中，猛推木质推杆，该过程中气体的体积减小，外界对气体做功，密闭的气体温度升高，压强变大，故C错误；丁图中，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，在该过程中压缩机做功，产生其他的变化，故D错误。

5．(多选)下列说法中正确的是(　BCD　)

A．随着科学技术的发展，制冷机的制冷温度可以降到－280 ℃

B．热量可以从低温物体传到高温物体

C．无论科技怎样发展，第二类永动机都不可能实现

D．无论科技怎样发展，都无法判断一物体温度升高是通过做功还是热传递实现的

解析：制冷机的制冷温度不可能降到－273.15 ℃以下，A错误；在一定条件下，热量可以从低温物体传到高温物体，B正确；不可能从单一热库吸热使之完全变成功而不产生其他影响，即第二类永动机永远不可能实现，C正确；做功和热传递在改变物体内能上是等效的，无论科技怎样发展，都无法判断一物体的温度升高是通过做功还是热传递实现的，D正确。

6．(多选)下列哪些现象属于能量的耗散(　BD　)

A．利用水流能发电产生电能 B．电能在灯光中变成光能

C．电池的化学能变成电能 D．火炉把屋子烤暖

解析：能源耗散是指将高品质的能源在利用过程中转化为了低品质的能量过程，故BD是能源耗散。

7．(多选)倒一杯热水，然后加入适量的糖后，糖会全部溶于水中，但一段时间后又观察到杯底部有糖结晶，关于这个过程下列叙述正确的是(　BD　)

A．溶解过程是自发的，结晶过程也是自发的，因此热力学第二定律是错误的

B．溶解过程是有序向无序转变的过程

C．结晶过程是有序向无序转变的过程

D．结晶过程不是自发的，因为有外界的影响

解析：溶解过程是自发的，是由有序向无序转变的过程；结晶过程不是自发的，通常是由于水温降低或水的蒸发引起，是由无序向有序的转变过程，故选项B、D正确，选项A、C错误。

8．(多选)下面关于熵的说法正确的是(　ACD　)

A．熵是物体内分子运动无序程度的量度

B．在孤立系统中，一个自发的过程熵总是向减少的方向进行

C．热力学第二定律的微观实质是熵是增加的

D．熵值越大，代表系统分子运动越无序

解析：熵是物体内分子运动无序程度的量度，熵越大则物体内分子运动无序程度越大，A正确，在孤立系统中，一个自发的过程熵总是向增加的方向进行，B错误；热力学第二定律的微观实质是熵是增加的，C正确；熵值越大，代表系统分子运动越无序，D正确。

9．(多选)我国神九航天员的漫步太空已成为现实。神九航天员漫步太空，此举震撼世界，意义重大无比。其中，飞船在航天员出舱前先要“减压”，在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”，因此飞船将此设施专门做成了一个舱，叫“气闸舱”，其原理如图所示，两个相通的舱A、B间装有阀门K，指令舱A中充满气体，气闸舱B内为真空，整个系统与外界没有热交换。打开阀门K后，A中的气体进入B中，最终达到平衡，则(　AD　)

A．气体体积膨胀，但不做功

B．气体分子势能减少，内能增加

C．体积变大，温度降低

D．B中气体不可能自发地全部退回到A中

解析：当阀门K被打开时，A中的气体进入B中，由于B中为真空，所以A中的气体不会做功，故A正确；又因为系统与外界无热交换，所以气体内能不变，则气体的温度也不变，故BC错误；由热力学第二定律知，真空中气体膨胀具有方向性，在无外界作用时，B中气体不能自发地全部退回到A中，故D正确。

二、非选择题(共6分)

10．(6分)用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如图所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象，这一实验是否违反热力学第二定律？热水和冷水的温度是否会发生变化？简述这一过程中能的转化情况。

答案：不违反；热水温度降低，冷水温度升高；转化效率低于100%

解析：温差发电现象中产生了电能是因为热水中的内能减少，一部分转化为电能，一部分传递给冷水，不违反热力学第二定律。