物理3. 热力学第二定律优秀学案设计

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▉题型1 热力学第二定律的不同表述与理解
【知识点的认识】
热力学第二定律
1．热传导的方向性
①热量可以自发地从高温物体传递给低温物体．
②热量从低温物体传递给高温物体，必须借助外界的帮助．
2．机械能内能转化方向性
①热机
定义：把内能转化为机械能的机器．
能量：Q1＝W+Q2
效率：η=WQ1＜100%
②机械能可以自发地全部转化为内能，而内能全部转化为机械能必须受外界影响或引起外界变化．
3．第二类永动机不可制成
①定义：从单一热源吸收的热量，可以全部用来做功，而不引起其他变化的机器．即：效率η＝100%的机器．
②原因：违背了热力学第二定律，但没有违背能量守恒定律
4．热力学第二定律
①两种表述：
Ⅰ．不可能使热量从低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化．
Ⅱ．不可能从单一热源吸收热量并全部用来做功，而不引起其他变化．
②实质：自然界中涉及到的热现象的宏观过程都具有方向性．
③热力学第二定律是独立于第一定律的．
5．能量耗散
①定义：无法重新收集和利用的能量，这种现象为能量耗散．
②反映了热现象宏观过程的方向性．
1．下列说法正确的是（ ）
A．布朗运动说明固体颗粒的分子在做无规则热运动
B．一定质量的理想气体在等温膨胀过程中温度不变，所以既不吸热，也不放热
C．热量可以从低温物体传递到高温物体
D．中国空间站在运行时处于完全失重状态，所以空间站内部大气压强为零
（多选）2．下列说法正确的是（ ）
A．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大
B．雨伞伞面上有许多细小的孔，却能遮雨，是因为水的表面张力作用
C．橡胶无固定的熔点，是非晶体
D．热机的效率可以100%
E．气体很容易充满整个容器，这是分子间存在斥力的宏观表现
（多选）3．下列说法正确的是（ ）
A．一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚，这说明温度越高布朗运动越激烈
B．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大
C．气体的体积增大内能有可能保持不变
D．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，所以制冷机的工作不遵守热力学第二定律
（多选）4．下列说法中正确的是（ ）
A．一定质量的理想气体在膨胀的同时吸收热量，气体分子的平均动能一定减小
B．第一类永动机和第二类永动机研制失败的原因是违背了能量守恒定律
C．一定质量的理想气体在等温膨胀过程中吸收的热量等于对外做的功，并不违反热力学第二定律
D．根据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
（多选）5．关于分子动理论下列说法正确的是（ ）
A．气体总是充满容器，说明气体分子间只存在斥力
B．对于一定质量的理想气体，温度升高，气体内能一定增大
C．温度越高布朗运动越剧烈，说明水分子的运动与温度有关
D．物体内能增加，温度一定升高
E．热量可以从高温物体传到低温物体
（多选）6．下列说法正确的是（ ）
A．理想气体的内能改变时，其温度一定改变
B．一定质量的理想气体保持压强不变，温度升高，单位时间内气体分子对容器壁的碰撞次数一定增大
C．一定质量的理想气体压强不变，体积增大，气体一定放出热量
D．热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体
E．温度相同、质量相等的氢气和氧气（均视为理想气体），氢气的内能比氧气的内能大
（多选）7．下列关于热现象的描述正确的是（ ）
A．根据热力学定律，热机的效率不可以达到100%
B．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的
C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同
D．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动具有统计规律
（多选）8．下列说法正确的是（ ）
A．把物体缓慢举高，空气阻力不计，其机械能增加，内能不变
B．功可以完全转化为热量，而热量不能完全变为功，即不可能从单一热源吸热使之增部变为有用的功
C．在使两个分子间的距离由很远 （r＞10﹣9m）减小到很难再靠近的过程中，分子间用力先减小后增大，分子势能不断增大
D．若气体的温度不变，压强增大，则气体每秒撞击单位面积容器壁的分子数增多
E．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度下水的饱和汽压，水蒸就越慢
（多选）9．关于分子动理论及热力学定律，下列说法正确的是（ ）
A．物体可以从单一热源吸收热量全部用于做功
B．温度高的物体内能一定大
C．一个气体分子的实际体积等于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比
D．气体从外界吸收热量，其内能不一定增加
E．热量可以从低温物体传到高温物体
（多选）10．下列说法正确的是（ ）
A．布朗运动是由液体各部分的温度不同而引起的
B．晶体的物理性质是各向异性，非晶体的物理性质是各向同性
C．一定质量的理想气体等温膨胀，一定吸收热量
D．一定质量的理想气体等压压缩，某些气体分子动能可能增加
E．从单一热源吸收的热量全部转变为功，而不引起其他变化是不可能的
（多选）11．空调即空气调节器，是通过压缩机等装置使热量在室内和室外转移。制冷时从室内吸收热量释放到室外，制热时从室外吸收热量释放到室内。如图所示为某空调的铭牌，对空调、空调的铭牌以及热学的相关知识，以下说法中正确的是（ ）
A．空调的工作说明了热量可以从低温物体传到高温物体
B．热量只能从高温物体传到低温物体，不能从低温物体传到高温物体
C．空调工作是消耗较少的电能来“搬运”了更多的热量，并不违背能量守恒定律
D．可能通过改进技术，实现空调在制热时具有更小的制热功率和更大的制热量，但是制热功率不能减小到零
E．图示铭牌的标注有误，因为额定制冷（热）功率小于额定制冷（热）量，不符合能量守恒定律
（多选）12．下列说法正确的是（ ）
A．食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性
B．如果系统的温度不变则内能一定不变
C．温度相同的氢气和氧气，氢气分子和氧气分子的平均速率相同
D．在完全失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁压强不变
E．满足能量守恒定律的物理过程不是都能自发进行的
▉题型2 第二类永动机不可能制成
【知识点的认识】
1.第一类永动机不可能制成的原因是违背了能量守恒定律．
2.第二类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律．
3.两类永动机的比较
13．关于热力学定律的说法中，正确的是（ ）
A．第二类永动机不可能制成的原因是它们都违背了能量守恒定律
B．气体吸收热量时温度一定升高
C．压缩气体时，体积越小越困难是因为气体体积越小，气体分子间斥力越大的缘故
D．可以从单一热源吸收热量全部用来对外做功
14．下列说法中正确的是（ ）
A．在一房间内，打开一台冰箱的门，再接通电源，过一段时间后，室内温度就会降低B．从目前的理论看来，只要实验设备足够高级，可以使温度降低到﹣274℃
C．第二类永动机是不能制造出来的，尽管它不违反热力学第一定律，但它违反热力学第二定律
D．机械能可以自发地全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能而不引起其他变化
▉题型3 热力学第二定律的微观解释（无序性）
【知识点的认识】
1.有序与无序的定义：有序指的是一个系统的个体按确定的规则有顺序地排列；无序则是指系统的个体分布没有确定的要求，分布是随意的。有序与无序是相对的，意味着一个系统可以按照某种规则表现为有序，但如果按照另一种规则来看，可能表现为无序。
2.一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
（多选）15．下列说法中正确的是（ ）
A．气体对容器壁有压强是气体分子对容器壁频繁碰撞的结果
B．物体温度升高，组成物体的所有分子速率均增大
C．一定质量的理想气体等压膨胀过程中气体一定从外界吸收热量
D．自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
E．饱和汽压与分子密度有关，与温度无关
（多选）16．下列说法正确的是（ ）
A．单晶体冰糖磨碎后熔点不会发生变化
B．足球充足气后很难压缩，是因为足球内气体分子间斥力作用的结果
C．一定质量的理想气体经过等容过程，吸收热量，其内能一定增加
D．自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
E．一定质量的理想气体保持体积不变，单位体积内分子数不变，虽然温度升高，单位时间内撞击单位面积上的分子数不变
17．（1）下列说法正确的是 。
A.布朗运动和扩散现象都是由物质分子的无规则运动产生的，且剧烈程度都与温度有关
B.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向同性的特点
C.一定质量的理想气体保持压强不变，温度升高，单位时间内气体分子对单位面积容器壁的碰撞次数一定减少
D.温度相同、质量相等的氢气和氧气，若均可视为理想气体，则氢气的内能比氧气的内能大
E.一切与热现象有关的自发过程总是向着分子热运动无序性减小的方向进行的
（2）如图，粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，右管上端封闭，左管上端开口且足够长，管内一段水银柱在右管内封闭一段气柱A，稳定时左、右两管中水银液面相平，气柱A长12cm。现在左管中沿内壁缓慢倒入水银，再次稳定后气柱A长9cm，管内气体温度不变，左管足够长，大气压强为75cmHg，倒入水银后，求：
（Ⅰ）气柱A中气体的压强；
（Ⅱ）左管中倒入的水银柱长度。
▉题型4 熵与熵增加原理
【知识点的认识】
有序、无序和熵
1.熵的定义：用来表示一个系统无序程度的概念。
2．熵增加原理
（1）原理：热力学第二定律有许多表述形式，因此可以将它表述为任何孤立的系统，它的总熵永远不会减少．即自然界的一切自发过程，总是朝着熵增加的方向进行的，这个就是熵增加原理．
（2）孤立系统：与外界没有物质交换．热交换，与外界也没有力的相互作用、电磁作用的系统．即强调了自发性．
3．有序向无序的转化
系统自发的过程总是从有序到无序的．熵是表征系统的无序程度的物理量，熵越大，系统的无序程度越高．
18．下列关于熵的说法中错误的是（ ）
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小的方向进行
C．热力学第二定律的微观实质是熵的增加，因此热力学第二定律又叫熵增加原理
D．熵值越大，代表系统内分子运动越无序
（多选）19．下列说法正确的是（ ）
A．氢分子大小的数量级约为10mm
B．分子力做正功，其分子势能可能增大
C．自然界中一切自发的过程都是朝着熵增加方向进行
D．在绕地球运动的空间站中，若将少量水倒出，则成球形
E．水蒸发成同质量水蒸气的过程中，吸收的热量大于内能的增加量
（多选）20．以下说法中正确的是（ ）
A．熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减少的方向进行
B．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加
C．布朗运动是在显微镜中看到的液体分子的无规则运动
D．水可以浸润玻璃，但不能浸润石蜡，这个现象表明一种液体能否浸润某种固体，与这两种物质的性质都有关系
21．以下说法中正确的是：
A、满足能量守恒定律的宏观过程都是可以自发进行的；
B、熵是物体内分子运动无序程度的量度；
C、用导热材制成的容器中，用活塞封闭着刚好饱和的一些水汽，当缓慢向下压活塞时，水汽的质量减少，密度不变；
D、当分子间距离增大时，分子间引力增大，而分子间斥力减小；
E、一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能增加；
F、一定量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而减少．
题型1 热力学第二定律的不同表述与理解
题型2 第二类永动机不可能制成
题型3 热力学第二定律的微观解释（无序性）
题型4 熵与熵增加原理