第四节 热力学 第二定律

自主广场

我夯基 我达标

1.下列关于热传导的说法中，正确的是( )

A.热量只能从高温物体流向低温物体，而不能从低温物体流向高温物体 B.热量可以从低温物体传递给高温物体

C.热量可以有条件地从低温物体传递给高温物体，只要低温物体内能足够大 D.热量可以有条件地从低温物体流向高温物体，条件是外界必须做功

思路解析：克劳修斯表述并没有排除热量由低温物体流向高温物体A错.说法B比较笼统，但并无错误.说法C对条件的解释有错误，热量的流向与物体内能无直接关系，C错.说法D正确. 答案：BD

2.下列说法中正确的是( )

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1 D.热机的效率必定小于1

思路解析：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，但必然要发生其他变化，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.开尔文表述指出，热机不可能只有单一热库，但未必就是两个热库，可以具有两个以上热库，B错.由η=

Q1?Q2可知，只要Q2≠0，则η≠1，如果Q2=0，则低温热库不存在，违反开尔文表述，C错. Q1答案：D

3.关于热力学第二定律，下列说法正确的是( ) A.热力学第二定律是通过实验总结出来的实验定律

B.热力学第二定律是通过大量自然现象的不可逆性总结出来的经验定律 C.热力学第二定律是物理学家从理论推导得出来的结果

D.由于热力学第二定律没有理论和实验的依据，因此没有实际意义

思路解析：热力学第二定律，是物理学家通过对大量自然现象的分析，又总结了生产和生活经验得到的结论，是一个经验定律，它并不能通过理论和实验来证明，但它符合客观事实，因此是正确的.它揭示了宏观过程的方向性，使人们认识到第二类永动机不可能制成，对我们认识自然和利用自然有着重要的指导意义. 答案：B

4.(2006全国统考广东卷，4) 关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是( ) A.第二类永动机违反能量守恒定律

B.如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加 C.外界对物体做功，则物体的内能一定增加

D.做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能量转化或转移的观点来看这两种改变方式是有区别的 思路解析：第二类永动机并不违反能量守恒定律，它只不符合热力学第二定律，所以A项错误.从热力学第一定律可知物体内能的改变ΔU与物体吸、放热ΔQ和做功ΔW有关，即ΔU=ΔQ+ΔW.物体只从外界吸收了热量，做功情况不明确，同样道理，对物体做功而吸、放热情况不明确，都不能断定物体的内能如何变化，所以B、C项错误.做功是通过机械能转化为热能，而热传递是热能从一个物体转移到另一个物体，两种改变内能的方式和本质是有区别的，所以D项正确. 答案：D

5.如图10-4-1所示，一定质量理想气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时，从外界吸收热量420 J，同时

1

膨胀对外做功300 J.当气体从状态B经过Ⅱ回到状态A时，外界压缩气体做功200 J.求此过程中气体是吸热还是放热，热量是多少.

图10-4-1 思路解析：气体由状态A经过程Ⅰ、过程Ⅱ又回到状态A，初、末状态内能不变，由热力学第一定律：ΔU=W+Q，可得：0=+420-300+200+QZ QZ=-320 J

所以第二过程中气体放热320 J. 答案：放热 320 J

6.试对热力学第一定律和热力学第二定律作一简单的评析.

思路解析：热力学第一定律和热力学第二定律是构成热力学知识的理论基础，前者对自然过程没有任何限制，只指出在任何热力学过程中能量不会有任何增加或损失，反映的是物体内能的变化与热量、做功的定量关系．后者则是解决哪些过程可以自发地发生，哪些过程必须借助于外界条件才能进行. 我综合 我发展

7.下列说法正确的是( )

A.热量有可能由低温物体传给高温物体 B.气体的扩散过程具有方向性

C.只要尽量完善工艺水平，热机效率可以达100%

D.热力学第二定律揭示了有大量分子参与的宏观过程都具有方向性

思路解析：热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但借助外界作用是可以实现的；无论如何提高工艺水平，效率都不可能达到100%；热力学第二定律说明了与热现象有关的宏观过程都具有方向性. 答案：ABD

8.下列说法正确的是( )

A.热量不能由低温物体传递到高温物体 B.外界对物体做功，物体内能必定增加

C.第二类永动机不可能制成，因为违反了能量守恒定律

D.不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化

思路解析：根据热力学第二定律可知热量可以由低温物体传递到高温物体，但是要引起其他变化.由热力学第一定律可知，外界对物体做功，物体的内能不一定增加，第二类永动机是违背了热力学第二定律. 答案：D

9.(2006北京理综，15) 如图10-4-2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( )

图10-4-2

A.气体体积膨胀，内能增加 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.Q中气体不可能自发地全部退回到P中

思路解析：当阀门K被打开，P中的气体进入Q中，由于Q中为真空，且系统与外界无热交换，所以气体内能不变，A、B选项错误.气体体积增大，温度不变，压强减小，选项C错误. 由热力学第二定律可知，Q中气体不可能自发地全部退回到P中，所以D选项正确. 答案：D

2

我创新 我超越

10.下列说法中正确的是( )

A.甲物体自发传递热量给乙物体，说明甲物体的内能比乙物体多 B.热机的效率从原理上讲可达100%

C.因为能量守恒，所以“能源危机”是不可能的 D.以上说法均不正确

思路解析：热量总是从高温的物体传给低温的物体，和内能无关，A错.由热力学第二定律：“不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化”可知，任何热机的机械效率都不可能达到100%，因此B错.关于“能源危机”必须明白几点：(1)能源是提供能量的资源，如煤、石油等；(2)人们在消耗能源时，放出热量，有的转化为内能，有的转化为机械能等等，但最终基本上都转化成了内能，人们无法把这些内能收集起来利用(能量耗散)，而可供利用的能源是有限的，不可能再生(或短时间内不可再生)，因此能量守恒并非说明无能源危机，故C错. 答案：D

11.下列说法中正确的是( )

A.热量能自发地从高温物体传给低温物体 B.热量不能从低温物体传到高温物体 C.热传导是有方向的

D.能量耗散说明能量是不守恒的

思路解析：“热量能自发地从高温物体传给低温物体”是符合热力学第二定律中关于“热传导是有方向的”规律的，所以选项A和C是正确的.热量虽然不能自发地从低温物体传到高温物体，但在一定外加条件下，也能做到“热量从低温物体传到高温物体”，例如电冰箱等电器的工作过程，所以选项B是不正确的.所谓“能量耗散”是指在能量的转化过程中没有办法把流散的能量重新收集起来，重新加以利用，“能量耗散”过程中能的总量还是守恒的，只是能量的转化是有方向性的，而不是能量不守恒，因此选项D也是错误的. 答案：AC

12.一木块静止在光滑的水平面上，被水平方向飞来的子弹击中，子弹进入木块的深度为2 cm，木块相对于桌面移动了1 cm.设木块对子弹的阻力恒定，则产生的热能和子弹损失的动能之比为( ) A.1∶1 B.2∶3 C.1∶2 D.1∶3

思路解析：子弹损失的动能等于子弹克服阻力所做的功，子弹的位移为打入深度d和木块移动的距离L之和，有：ΔEk=F(d+L) 产生的热能为：Q=Fd 故有：

Qd22???，所以选B. ?Ekd?L2?13答案：B

3

13.用火箭把质量m=1.0×10 kg的卫星发射到接近地面的圆形轨道上绕地球运行.已知地球半径R=6.4×672

10 m，火箭内所装燃料的热值q=6.4×10 J/kg，地面附近的重力加速度g=9.8 m/s.若燃料完全燃烧产生的热量有1%转化为卫星运行时的动能，火箭内所装燃料的质量至少为多少？

m0mv2思路解析：近地卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力定律和牛顿第二定律得G2?m≈mg，则

RR卫星运行时的动能Ek=

121mv=mgR. 221mgR，故 2 设火箭内所装燃料的质量至少为m′，全部燃烧产生的热量Q=qm′，依题意有qm′×1%=

m′=

mgR×100 2q3

1.0?103?9.8?6.4?106?100kg =

2?6.4?107=4.9×10 kg.

4

答案：4.9×10 kg

4

4