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2020-2021学年第三节 热力学第二定律同步练习题
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这是一份2020-2021学年第三节 热力学第二定律同步练习题，共8页。试卷主要包含了选择题，填空题，综合题等内容，欢迎下载使用。
1．下列叙述正确的是（ ）
A．气体体积是指所有气体分子体积的总和
B．阴雨天，空气相对湿度较小
C．热量不可能从低温物体传递给高温物体
D．直径小于2.5微米的PM2.5颗粒，悬浮在空气中的运动不是分子热运动
2．以下说法正确的是
A．布朗运动就是分子的热运动
B．物体温度降低时，物体内某个分子热运动的动能一定减小
C．封闭气体对容器壁的压强是由于气体分子对容器壁的碰撞引起的
D．热量不可能自低温物体传到高温物体
3．关于热现象，下列说法正确的是（ ）
A．布朗运动反映了悬浮在液体中的固体小颗粒内部分子的无规则运动
B．自行车打气越打越困难是因为车胎内气体分子间斥力增大
C．从单一热源吸收热量用来全部对外做功是不可能的
D．一定质量的理想气体在压强不变而体积增大时，单位时间内碰撞容器壁单位面积的分子数减少
4．关于热现象，下列说法正确的是（ ）
A．气体压强是大量气体分子碰撞器壁产生的
B．布朗运动就是液体分子的运动
C．第二类永动机是不可能制成的，因为它违反了能量守恒定律
D．气体吸收热量，内能一定增加
5．根据热力学定律和分子动理论可知，下列说法中正确的是（ ）
A．布朗运动是分子无规则运动
B．第二类永动机是可以制成的
C．扩散现象说明分子在运动
D．物体吸收热量，其内能一定变大
6．根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法中正确的是（ ）
A．布朗运动反映了悬浮小颗粒内部分子在不停地做无规则的热运动
B．随着分子间距增大，分子间引力和斥力均减小，分子势能一定减小
C．第二类永动机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律
D．对于一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热
7．煤、石油、水能、生物能的共同点是（ ）
A．都是来自太阳辐射的能量B．都是可再生常规能源
C．都是不可再生的能源D．都是二次能源
8．电能被广泛应用在动力、照明、化学、纺织、通信、广播等各个领域，是科学技术发展、人民经济飞跃的主要动力。如图所示为火电站电能产生与使用过程中各阶段的能量转化效率，已知标准煤完全燃烧时产生的热量约为。则（ ）
A．发电站的发电效率约为40%
B．提高输送电压可以提高发电站的发电效率
C．标准煤完全燃烧能输送到用户端的电能约为
D．用户端消耗的电能，发电站需要烧的标准煤
9．关于热力学定律，下列说法正确的是（ ）
A．热量不可以从低温物体传到高温物体
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
10．下列说法错误的是（ ）
A．对于一定质量的理想气体，温度升高，气体内能一定增大
B．温度越高布朗运动越剧烈
C．物体内能增加，温度一定升高
D．热量可以从低温物体传到高温物体
11．下列关于热学中的相关说法正确的是（ ）
A．液晶既有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性
B．燃气由液态变为气态的过程中分子的分子势能减小
C．气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，故气体的压强一定增大
D．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，可想办法使它们自发地分离，既清洁了空气，又变废为宝
12．关于热学方面的知识，下列说法正确的是（ ）
A．如a图，布朗运动中，显微镜下记录的是三颗小炭粒的沿着折线的运动轨迹，这表明小炭粒没有被液体分子撞击时做直线运动，受到撞击会改变运动方向
B．如b图，荷叶上的水珠呈球状，这是浸润现象，这是液体表面张力的一种表现
C．多晶体没有确定的几何形状，一定压强下具有确定熔点的特征，能够显示各向异性
D．热力学第二定律的开尔文表述阐述了机械能与内能转化的方向性；机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能。
13．关于热现象，下列说法正确的是（ ）
A．单晶体在所有物理性质上都表现为各向异性
B．第二类永动机不可能实现是因为它违背了能量守恒定律
C．空气的相对湿度定义为空气中所含水蒸气的压强与相同温度时空气的压强之比
D．当分子间距离变小时，分子间的作用力可能减小，也可能增大
14．下列说法正确的是（ ）
A．扩散现象的原因是分子间存在斥力
B．由于表面张力的作用，玻璃板上的小水银滴总是呈球形的
C．第二类永动机是不可能造成的，因为它违背了能量守恒定律
D．如果没有漏气、摩擦、机体的热量损失，热机的效率可以达到100%
15．一定量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态，其p-T图像如图所示，其中对角线ac的延长线过原点O。下列判断正确的是（ ）
A．气体在a、c两状态的体积不相等
B．气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能
C．在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功
D．在过程ab中气体从外界吸收的热量全部用于对外做功，违背了热力学第二定律
二、填空题（共4题）
16．空调制冷工作过程（热量从室内温度较低的空气中传递到室外温度较高的空气中）是否违反热传递过程的单向性，请说明理由__________；若在与外界无热传递的封闭房间里。打开冰箱门，让冰箱内的冷气不断流出，经过一段时间后能否起到和空调一样让室内降温的效果，请说明理由_________。
17．热力学温标是英国物理学家______建立的．在热力学温度中，绝对零度是指______．
18．下列说法正确的是__________
A．第二类永动机违反了热力学第二定律，但不违反能量守恒定律
B．被踩扁的乒乓球（表面没有开裂）放在热水里浸泡，恢复原状的过程中，球内气体对外做正功的同时会从外界吸收热量
C．由于液体表面分子间距离小于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势
D．两个分子间分子势能减小的过程中，两分子间的相互作用力可能减小
E．布朗运动是指在显微镜下观察到的组成悬浮颗粒的固体分子的无规则运动
19．现代科学技术的发展与材料科学、能源的开发密切相关，下列关于材料、能源的说法正确的是______________（填选项前的编号）
①化石能源为清洁能源
②纳米材料的粒度在1-100μm之间
③半导体材料的导电性能介于金属导体和绝缘体之间
④液晶既有液体的流动性，又有光学性质的各向同性
三、综合题（共4题）
20．驾车出行是人类利用能源、消耗能源的方式之一、因此，提高汽车发动机的效率、利用环保能源、已成为当今汽车发展的主要研究方向。收集整理应用不同能源作为动力的汽车的相关资料，比较他们的效率，分析说明新能源汽车环保的原因。
21．历史上有哪些永动机的设计？怎样理解“第一类永动机不可能制成”？
22．寒冷的冬季，室外的水很容易结冰。液态水分子的无序度比冰高。那么，结冰的过程违反熵增加原理吗？为什么？
23．取一个横截面积为的圆筒，筒内装水0.6kg，用来测量射到地面的太阳能。在太阳光垂直照射2min后温度升高1℃，已知射到大气顶层的太阳能只有45%到达地面，另外55%被大气吸收和反射而未到达地面，太阳与地球相距。请估算太阳辐射的功率。
参考答案：
1．D
2．C
3．D
4．A
5．C
6．D
7．A
8．C
9．B
10．C
11．A
12．D
13．D
14．B
15．B
16．
[1]空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，并不是自发进行的，而是通过压缩做功来实现的，制冷机的工作违反热传递过程的单向性
[2]若将一台正在工作的电冰箱的门打开，尽管它可以不断地向室内释放冷气，但同时冰箱的箱体向室内散热，就整个房间来说，由于外界通过电流不断有能量输入，室内的温度会不断升高
17． 开尔文； -273；
18．ABD
19．③
20．
新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其他能源汽车。包括燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等。其废气排放量比较低。据不完全统计，全世界现有超过400万辆液化石油气汽车，100多万辆天然气汽车。而在中国，新能源汽车被广泛应用于部分城市的公共交通领域，部分地方政府也对私人购买新能源汽车予以支持。而市场上在售的新能源汽车很大一部分是混合动力汽车，小部分纯电动车，还有多运用于公共交通的燃料电池电动汽车。而在这里，新能源汽车主要是指混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池电动汽车。通常所说的混合动力一般是指油电混合动力，即燃料（汽油，柴油等）和电能的混合。新能源汽车由于废气排放较低，则有利于环保，是国家大力提倡的汽车。
21．
永动机的想法起源于印度，公元1200年前后，这种思想从印度传到了伊斯兰教世界，并从这里传到了西方。在欧洲，早期最著名的一个永动机设计方案是十三世纪时一个叫亨内考的法国人提出来的（装置示意图见教材）：轮子中央有一个转动轴，轮子边缘安装着12个可活动的短杆，每个短杆的一端装有一个铁球。方案的设计者认为，右边的球比左边的球离轴远些，因此，右边的球产生的转动力矩要比左边的球产生的转动力矩大。这样轮子就会永无休止地沿着箭头所指的方向转动下去，并且带动机器转动。这个设计被不少人以不同的形式复制出来，但从未实现不停息的转动。仔细分析一下就会发现，虽然右边每个球产生的力矩大，但是球的个数少，左边每个球产生的力矩虽小，但是球的个数多。于是，轮子不会持续转动下去而对外做功，只会摆动几下，便停下来。后来，文艺复兴时期意大利的达·芬奇（Lenard da Vinci，1452-1519）也造了一个类似的装置，他设计时认为，右边的重球比左边的重球离轮心更远些，在两边不均衡的作用下会使轮子沿箭头方向转动不息，但实验结果却是否定的。达·芬奇敏锐地由此得出结论：永动机是不可能实现的。事实上，由杠杆平衡原理可知，上面两个设计中，右边每个重物施加于轮子的旋转作用虽然较大，但是重物的个数却较少。精确的计算可以证明，总会有一个适当的位置，使左右两侧重物施加于轮子的相反方向的旋转作用（力矩）恰好相等，互相抵消，使轮子达到平衡而静止下来。16世纪70年代，意大利的一位机械师斯特尔又提出了一个永动机的设计方案。他在设计时认为，由上面水槽流出的水，冲击水轮转动，水轮在带动水磨转动的同时，通过一组齿轮带动螺旋汲水器，把蓄水池里的水重新提升到上面的水槽中。他想，整个装置可以这样不停地运转下去，并有效地对外做功。实际上，流回水槽的水越来越少，很快水槽中的水就全部流进了下面的蓄水池，水轮机也就停止了转动。浮力也是设计永动机的一个好帮手。是一个著名的浮力永动机设计方案。一连串的球，绕在上下两个轮子上，可以像链条那样转动。右边的一些球放在一个盛满水的容器里。设计者认为，右边如果没有那个盛水的容器，左右两边的球数相等，链条是会平衡的。但是，现在右边这些球浸在水里，受到了水的浮力，就会被水推着向上移动，也就带动整串球绕上下两个轮子转动。上面有一个球露出水面。下面就有一个球穿过容器底，补充进来。这样的永动机也没有制成，是不是因为要下面的球能够通过容器底，而又不能让水漏出来，制造起来技术上有困难呢？技术上的困难并不是主要问题，主要问题还是出在设计的原理上。当下面的球穿过容器底的时候，它和容器底一样，要承受上面水的压力，而且是因为在水的最下部，所以它受到的压力很大。这个向下的压力，就会抵消上面几个球所受的浮力，这个水动机也就无法永动了。此外，人们还提出过利用轮子的惯性，细管子的毛细作用，电磁力等获得有效动力的种种永动机设计方案，但都无一例外地失败了。其实，在所有的永动机设计中，我们总可以找出一个平衡位置来，在这个位置上，各个力恰好相互抵消掉，不再有任何推动力使它运动。所有永动机必然会在这个平衡位置上静止下来，变成不动机。从哥特时代起，这类设计方案越来越多。17世纪和18世纪时期，人们又提出过各种永动机设计方案，有采用“螺旋汲水器”的，有利用轮子的惯性、水的浮力或毛细作用的，也有利用同性磁极之间排斥作用的。宫廷里聚集了形形色色的企图以这种虚幻的发明来挣钱的方案设计师。有学识的和无学识的人都相信永动机是可能的。这一任务像海市蜃楼一样吸引着研究者们，但是，所有这些方案都无一例外的以失败告终。他们长年累月地在原地打转，创造不出任何成果。通过不断的实践和尝试，人们逐渐认识到：任何机器对外界做功，都要消耗能量。不消耗能量，机器是无法做功的。这时的一些著名科学家斯台文、惠更斯等都开始认识到了用力学方法不可能制成永动机。9世纪中叶，一系列科学工作者为正确认识热功能转化和其它物质运动形式相互转化关系做出了巨大贡献，不久后伟大的能量守恒和转化定律被发现了。人们认识到：自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同的形式，可从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递的过程中能量的总和保持不变。能量守恒的转化定律为辩证唯物主义提供了更精确、更丰富的科学基础。有力地打击了那些认为物质运动可以随意创造和消灭的唯心主义观点，它使永动机幻梦被彻底的打破了。在制造第一类永动机的一切尝试失败之后，一些人又梦想着制造另一种永动机，希望它不违反热力学第一定律，而且既经济又方便。比如，这种热机可直接从海洋或大气中吸取热量使之完全变为机械功。由于海洋和大气的能量是取之不尽的，因而这种热机可永不停息地运转做功，也是一种永动机。然而，在大量实践经验的基础上，英国物理学家开尔文于1851年提出了一条新的普遍原理：物质不可能从单一的热源吸取热量，使之完全变为有用的功而不产生其它影响。这样，第二类永动机的想法也破产了。层出不穷的永动机设计方案，都在科学的严格审查和实践的无情检验下一一失败了。1775年，法国科学院宣布"本科学院以后不再审查有关永动机的一切设计"。
不消耗能量而能永远对外做功的机器即第一类永动机，它违反了热力学第一定律，故称为“第一类永动机”。
在没有温度差的情况下，从自然界中的海水或空气中不断吸取热量而使之连续地转变为机械能的机器，它违反了热力学第二定律，故称为“第二类永动机”。
22．不违反；
不违反熵增加原理；液体的水比冰的无序度大，但我们看孤立系统的熵，而不是看个别不孤立的物体。一盆水在寒冷的天气中并不是孤立系统，因为水和外界大气及地面有能量交换。熵增加原理指的是孤立遵守能量守恒的系统。本说法中，水与大气及地面为一个孤立系统，水结冰时放热，使周围大气以及地面内能增加，无序度增加，系统总熵值还是增加的，并没有违反熵增加原理。
23．
1．下列叙述正确的是（ ）
A．气体体积是指所有气体分子体积的总和
B．阴雨天，空气相对湿度较小
C．热量不可能从低温物体传递给高温物体
D．直径小于2.5微米的PM2.5颗粒，悬浮在空气中的运动不是分子热运动
2．以下说法正确的是
A．布朗运动就是分子的热运动
B．物体温度降低时，物体内某个分子热运动的动能一定减小
C．封闭气体对容器壁的压强是由于气体分子对容器壁的碰撞引起的
D．热量不可能自低温物体传到高温物体
3．关于热现象，下列说法正确的是（ ）
A．布朗运动反映了悬浮在液体中的固体小颗粒内部分子的无规则运动
B．自行车打气越打越困难是因为车胎内气体分子间斥力增大
C．从单一热源吸收热量用来全部对外做功是不可能的
D．一定质量的理想气体在压强不变而体积增大时，单位时间内碰撞容器壁单位面积的分子数减少
4．关于热现象，下列说法正确的是（ ）
A．气体压强是大量气体分子碰撞器壁产生的
B．布朗运动就是液体分子的运动
C．第二类永动机是不可能制成的，因为它违反了能量守恒定律
D．气体吸收热量，内能一定增加
5．根据热力学定律和分子动理论可知，下列说法中正确的是（ ）
A．布朗运动是分子无规则运动
B．第二类永动机是可以制成的
C．扩散现象说明分子在运动
D．物体吸收热量，其内能一定变大
6．根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法中正确的是（ ）
A．布朗运动反映了悬浮小颗粒内部分子在不停地做无规则的热运动
B．随着分子间距增大，分子间引力和斥力均减小，分子势能一定减小
C．第二类永动机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律
D．对于一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热
7．煤、石油、水能、生物能的共同点是（ ）
A．都是来自太阳辐射的能量B．都是可再生常规能源
C．都是不可再生的能源D．都是二次能源
8．电能被广泛应用在动力、照明、化学、纺织、通信、广播等各个领域，是科学技术发展、人民经济飞跃的主要动力。如图所示为火电站电能产生与使用过程中各阶段的能量转化效率，已知标准煤完全燃烧时产生的热量约为。则（ ）
A．发电站的发电效率约为40%
B．提高输送电压可以提高发电站的发电效率
C．标准煤完全燃烧能输送到用户端的电能约为
D．用户端消耗的电能，发电站需要烧的标准煤
9．关于热力学定律，下列说法正确的是（ ）
A．热量不可以从低温物体传到高温物体
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
10．下列说法错误的是（ ）
A．对于一定质量的理想气体，温度升高，气体内能一定增大
B．温度越高布朗运动越剧烈
C．物体内能增加，温度一定升高
D．热量可以从低温物体传到高温物体
11．下列关于热学中的相关说法正确的是（ ）
A．液晶既有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性
B．燃气由液态变为气态的过程中分子的分子势能减小
C．气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，故气体的压强一定增大
D．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，可想办法使它们自发地分离，既清洁了空气，又变废为宝
12．关于热学方面的知识，下列说法正确的是（ ）
A．如a图，布朗运动中，显微镜下记录的是三颗小炭粒的沿着折线的运动轨迹，这表明小炭粒没有被液体分子撞击时做直线运动，受到撞击会改变运动方向
B．如b图，荷叶上的水珠呈球状，这是浸润现象，这是液体表面张力的一种表现
C．多晶体没有确定的几何形状，一定压强下具有确定熔点的特征，能够显示各向异性
D．热力学第二定律的开尔文表述阐述了机械能与内能转化的方向性；机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能。
13．关于热现象，下列说法正确的是（ ）
A．单晶体在所有物理性质上都表现为各向异性
B．第二类永动机不可能实现是因为它违背了能量守恒定律
C．空气的相对湿度定义为空气中所含水蒸气的压强与相同温度时空气的压强之比
D．当分子间距离变小时，分子间的作用力可能减小，也可能增大
14．下列说法正确的是（ ）
A．扩散现象的原因是分子间存在斥力
B．由于表面张力的作用，玻璃板上的小水银滴总是呈球形的
C．第二类永动机是不可能造成的，因为它违背了能量守恒定律
D．如果没有漏气、摩擦、机体的热量损失，热机的效率可以达到100%
15．一定量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态，其p-T图像如图所示，其中对角线ac的延长线过原点O。下列判断正确的是（ ）
A．气体在a、c两状态的体积不相等
B．气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能
C．在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功
D．在过程ab中气体从外界吸收的热量全部用于对外做功，违背了热力学第二定律
二、填空题（共4题）
16．空调制冷工作过程（热量从室内温度较低的空气中传递到室外温度较高的空气中）是否违反热传递过程的单向性，请说明理由__________；若在与外界无热传递的封闭房间里。打开冰箱门，让冰箱内的冷气不断流出，经过一段时间后能否起到和空调一样让室内降温的效果，请说明理由_________。
17．热力学温标是英国物理学家______建立的．在热力学温度中，绝对零度是指______．
18．下列说法正确的是__________
A．第二类永动机违反了热力学第二定律，但不违反能量守恒定律
B．被踩扁的乒乓球（表面没有开裂）放在热水里浸泡，恢复原状的过程中，球内气体对外做正功的同时会从外界吸收热量
C．由于液体表面分子间距离小于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势
D．两个分子间分子势能减小的过程中，两分子间的相互作用力可能减小
E．布朗运动是指在显微镜下观察到的组成悬浮颗粒的固体分子的无规则运动
19．现代科学技术的发展与材料科学、能源的开发密切相关，下列关于材料、能源的说法正确的是______________（填选项前的编号）
①化石能源为清洁能源
②纳米材料的粒度在1-100μm之间
③半导体材料的导电性能介于金属导体和绝缘体之间
④液晶既有液体的流动性，又有光学性质的各向同性
三、综合题（共4题）
20．驾车出行是人类利用能源、消耗能源的方式之一、因此，提高汽车发动机的效率、利用环保能源、已成为当今汽车发展的主要研究方向。收集整理应用不同能源作为动力的汽车的相关资料，比较他们的效率，分析说明新能源汽车环保的原因。
21．历史上有哪些永动机的设计？怎样理解“第一类永动机不可能制成”？
22．寒冷的冬季，室外的水很容易结冰。液态水分子的无序度比冰高。那么，结冰的过程违反熵增加原理吗？为什么？
23．取一个横截面积为的圆筒，筒内装水0.6kg，用来测量射到地面的太阳能。在太阳光垂直照射2min后温度升高1℃，已知射到大气顶层的太阳能只有45%到达地面，另外55%被大气吸收和反射而未到达地面，太阳与地球相距。请估算太阳辐射的功率。
参考答案：
1．D
2．C
3．D
4．A
5．C
6．D
7．A
8．C
9．B
10．C
11．A
12．D
13．D
14．B
15．B
16．
[1]空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，并不是自发进行的，而是通过压缩做功来实现的，制冷机的工作违反热传递过程的单向性
[2]若将一台正在工作的电冰箱的门打开，尽管它可以不断地向室内释放冷气，但同时冰箱的箱体向室内散热，就整个房间来说，由于外界通过电流不断有能量输入，室内的温度会不断升高
17． 开尔文； -273；
18．ABD
19．③
20．
新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其他能源汽车。包括燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等。其废气排放量比较低。据不完全统计，全世界现有超过400万辆液化石油气汽车，100多万辆天然气汽车。而在中国，新能源汽车被广泛应用于部分城市的公共交通领域，部分地方政府也对私人购买新能源汽车予以支持。而市场上在售的新能源汽车很大一部分是混合动力汽车，小部分纯电动车，还有多运用于公共交通的燃料电池电动汽车。而在这里，新能源汽车主要是指混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池电动汽车。通常所说的混合动力一般是指油电混合动力，即燃料（汽油，柴油等）和电能的混合。新能源汽车由于废气排放较低，则有利于环保，是国家大力提倡的汽车。
21．
永动机的想法起源于印度，公元1200年前后，这种思想从印度传到了伊斯兰教世界，并从这里传到了西方。在欧洲，早期最著名的一个永动机设计方案是十三世纪时一个叫亨内考的法国人提出来的（装置示意图见教材）：轮子中央有一个转动轴，轮子边缘安装着12个可活动的短杆，每个短杆的一端装有一个铁球。方案的设计者认为，右边的球比左边的球离轴远些，因此，右边的球产生的转动力矩要比左边的球产生的转动力矩大。这样轮子就会永无休止地沿着箭头所指的方向转动下去，并且带动机器转动。这个设计被不少人以不同的形式复制出来，但从未实现不停息的转动。仔细分析一下就会发现，虽然右边每个球产生的力矩大，但是球的个数少，左边每个球产生的力矩虽小，但是球的个数多。于是，轮子不会持续转动下去而对外做功，只会摆动几下，便停下来。后来，文艺复兴时期意大利的达·芬奇（Lenard da Vinci，1452-1519）也造了一个类似的装置，他设计时认为，右边的重球比左边的重球离轮心更远些，在两边不均衡的作用下会使轮子沿箭头方向转动不息，但实验结果却是否定的。达·芬奇敏锐地由此得出结论：永动机是不可能实现的。事实上，由杠杆平衡原理可知，上面两个设计中，右边每个重物施加于轮子的旋转作用虽然较大，但是重物的个数却较少。精确的计算可以证明，总会有一个适当的位置，使左右两侧重物施加于轮子的相反方向的旋转作用（力矩）恰好相等，互相抵消，使轮子达到平衡而静止下来。16世纪70年代，意大利的一位机械师斯特尔又提出了一个永动机的设计方案。他在设计时认为，由上面水槽流出的水，冲击水轮转动，水轮在带动水磨转动的同时，通过一组齿轮带动螺旋汲水器，把蓄水池里的水重新提升到上面的水槽中。他想，整个装置可以这样不停地运转下去，并有效地对外做功。实际上，流回水槽的水越来越少，很快水槽中的水就全部流进了下面的蓄水池，水轮机也就停止了转动。浮力也是设计永动机的一个好帮手。是一个著名的浮力永动机设计方案。一连串的球，绕在上下两个轮子上，可以像链条那样转动。右边的一些球放在一个盛满水的容器里。设计者认为，右边如果没有那个盛水的容器，左右两边的球数相等，链条是会平衡的。但是，现在右边这些球浸在水里，受到了水的浮力，就会被水推着向上移动，也就带动整串球绕上下两个轮子转动。上面有一个球露出水面。下面就有一个球穿过容器底，补充进来。这样的永动机也没有制成，是不是因为要下面的球能够通过容器底，而又不能让水漏出来，制造起来技术上有困难呢？技术上的困难并不是主要问题，主要问题还是出在设计的原理上。当下面的球穿过容器底的时候，它和容器底一样，要承受上面水的压力，而且是因为在水的最下部，所以它受到的压力很大。这个向下的压力，就会抵消上面几个球所受的浮力，这个水动机也就无法永动了。此外，人们还提出过利用轮子的惯性，细管子的毛细作用，电磁力等获得有效动力的种种永动机设计方案，但都无一例外地失败了。其实，在所有的永动机设计中，我们总可以找出一个平衡位置来，在这个位置上，各个力恰好相互抵消掉，不再有任何推动力使它运动。所有永动机必然会在这个平衡位置上静止下来，变成不动机。从哥特时代起，这类设计方案越来越多。17世纪和18世纪时期，人们又提出过各种永动机设计方案，有采用“螺旋汲水器”的，有利用轮子的惯性、水的浮力或毛细作用的，也有利用同性磁极之间排斥作用的。宫廷里聚集了形形色色的企图以这种虚幻的发明来挣钱的方案设计师。有学识的和无学识的人都相信永动机是可能的。这一任务像海市蜃楼一样吸引着研究者们，但是，所有这些方案都无一例外的以失败告终。他们长年累月地在原地打转，创造不出任何成果。通过不断的实践和尝试，人们逐渐认识到：任何机器对外界做功，都要消耗能量。不消耗能量，机器是无法做功的。这时的一些著名科学家斯台文、惠更斯等都开始认识到了用力学方法不可能制成永动机。9世纪中叶，一系列科学工作者为正确认识热功能转化和其它物质运动形式相互转化关系做出了巨大贡献，不久后伟大的能量守恒和转化定律被发现了。人们认识到：自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同的形式，可从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递的过程中能量的总和保持不变。能量守恒的转化定律为辩证唯物主义提供了更精确、更丰富的科学基础。有力地打击了那些认为物质运动可以随意创造和消灭的唯心主义观点，它使永动机幻梦被彻底的打破了。在制造第一类永动机的一切尝试失败之后，一些人又梦想着制造另一种永动机，希望它不违反热力学第一定律，而且既经济又方便。比如，这种热机可直接从海洋或大气中吸取热量使之完全变为机械功。由于海洋和大气的能量是取之不尽的，因而这种热机可永不停息地运转做功，也是一种永动机。然而，在大量实践经验的基础上，英国物理学家开尔文于1851年提出了一条新的普遍原理：物质不可能从单一的热源吸取热量，使之完全变为有用的功而不产生其它影响。这样，第二类永动机的想法也破产了。层出不穷的永动机设计方案，都在科学的严格审查和实践的无情检验下一一失败了。1775年，法国科学院宣布"本科学院以后不再审查有关永动机的一切设计"。
不消耗能量而能永远对外做功的机器即第一类永动机，它违反了热力学第一定律，故称为“第一类永动机”。
在没有温度差的情况下，从自然界中的海水或空气中不断吸取热量而使之连续地转变为机械能的机器，它违反了热力学第二定律，故称为“第二类永动机”。
22．不违反；
不违反熵增加原理；液体的水比冰的无序度大，但我们看孤立系统的熵，而不是看个别不孤立的物体。一盆水在寒冷的天气中并不是孤立系统，因为水和外界大气及地面有能量交换。熵增加原理指的是孤立遵守能量守恒的系统。本说法中，水与大气及地面为一个孤立系统，水结冰时放热，使周围大气以及地面内能增加，无序度增加，系统总熵值还是增加的，并没有违反熵增加原理。
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