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1、
第十章 第4、5節(jié)
基礎(chǔ)夯實(shí)
一、選擇題(1~3題為單選題,4、5題為多選題)
1.第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成,是因?yàn)? D )
A.違背了能量的守恒定律
B.熱量總是從高溫物體傳遞到低溫物體
C.機(jī)械能不能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
D.內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,同時(shí)不引起其他變化
解析:第二類永動(dòng)機(jī)的設(shè)想并不違背能量守恒定律,但卻違背了涉及熱量的能量轉(zhuǎn)化過程是有方向性的規(guī)律。故選項(xiàng)A錯(cuò);在引起其他變化的情況下,熱量可由低溫物體非自發(fā)地傳遞到高溫物體。故B錯(cuò)。機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
2.我們絕不會(huì)看到:一個(gè)放在水平地面上的物體,靠降低溫度,可以把內(nèi)能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,使這
2、個(gè)物體運(yùn)動(dòng)起來。其原因是( C )
A.這違反了能量守恒定律
B.在任何條件下內(nèi)能都不可能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,只有機(jī)械能才會(huì)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
C.機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性,內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能是有條件的
D.以上說法均不正確
解析:機(jī)械能和內(nèi)能可以相互轉(zhuǎn)化,但必須通過做功來實(shí)現(xiàn)。由熱力學(xué)第二定律可知,內(nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能,同時(shí)不引起其他變化。
3.下列說法正確的是( C )
A.熱力學(xué)第二定律否定了以特殊方式利用能量的可能性
B.電流流過導(dǎo)體轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,反過來,可將內(nèi)能收集起來,再轉(zhuǎn)化成相同大小的電流
C.可以做成一種熱機(jī),由熱源吸取一定的熱量而對(duì)外做功
D.冰可以熔化成水,
3、水也可以結(jié)成冰,這個(gè)現(xiàn)象違背了熱力學(xué)第二定律
解析:熱力學(xué)第二定律說明了一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都是有方向性的,但并沒有否定以特殊方式利用能量的可能性,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;功和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化具有方向性,其逆過程是不可能自發(fā)實(shí)現(xiàn)的,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;只要不要求吸收的熱量全部用來做功而不產(chǎn)生其他影響,可以做成一種熱機(jī),由熱源吸取一定熱量而對(duì)外做功,故C項(xiàng)正確;冰熔化成水,水結(jié)成冰,伴隨著能量的轉(zhuǎn)移,不是自發(fā)進(jìn)行的,沒有違背熱力學(xué)第二定律,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。
4.(濟(jì)寧市2016年高二檢測(cè))下面關(guān)于熵的說法正確的是( AD )
A.熵是物體內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)無序程度的量度
B.在孤立系統(tǒng)中,一個(gè)自發(fā)的過程熵總是向減少的方
4、向進(jìn)行
C.熱力學(xué)第二定律的微觀實(shí)質(zhì)是熵是增加的
D.熵值越大,代表系統(tǒng)分子運(yùn)動(dòng)越無序
解析:熵是物體內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)無序程度的量度,熵越大則物體內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)無序程度越大,A正確,在孤立系統(tǒng)中,一個(gè)自發(fā)的過程熵總是向增加的方向進(jìn)行,B錯(cuò)誤;熱力學(xué)第二定律的微觀實(shí)質(zhì)是熵是增加的,C正確;熵值越大,代表系統(tǒng)分子運(yùn)動(dòng)越無序,D正確。
5.倒一杯熱水,然后加入適量的糖后,糖會(huì)全部溶于水中,但一段時(shí)間后又觀察到杯底部有糖結(jié)晶,關(guān)于這個(gè)過程下列敘述正確的是( BD )
A.溶解過程是自發(fā)的,結(jié)晶過程也是自發(fā)的,因此熱力學(xué)第二定律是錯(cuò)誤的
B.溶解過程是有序向無序轉(zhuǎn)變的過程
C.結(jié)晶過程是有序向無序轉(zhuǎn)
5、變的過程
D.結(jié)晶過程不是自發(fā)的,因?yàn)橛型饨绲挠绊?
解析:溶解過程是自發(fā)的,是由有序向無序轉(zhuǎn)變的過程;結(jié)晶過程不是自發(fā)的,通常是由于水溫降低或水的蒸發(fā)引起,是由無序向有序的轉(zhuǎn)變過程,故選項(xiàng)B、D正確,選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤。
二、非選擇題
6.熱力學(xué)第二定律常見的表述有以下兩種:
第一種表述:不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體,而不引起其他變化;
第二種表述;不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功,而不引起其他變化。
(a)是根據(jù)熱力學(xué)第二定律的第一種表述畫出的示意圖;外界對(duì)制冷機(jī)做功,使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體。請(qǐng)你根據(jù)第二種表述完成示意圖(b)。根據(jù)你的理解,熱力學(xué)第二定律
6、的實(shí)質(zhì)是一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性。__。
答案:如圖所示,
7.一盆水在寒冷的天氣中放在戶外就要結(jié)冰,液態(tài)水的分子無序度比冰高。那么,結(jié)冰的過程違反熵增加原理嗎?為什么?
答案:液體的水比冰的無序度大,但我們看孤立系統(tǒng)的熵,而不是看個(gè)別不孤立的物體。一盆水在寒冷的天氣中并不是孤立系統(tǒng),因?yàn)樗c外界大氣有能量交換。熵增加原理是指的孤立遵守能量守恒的系統(tǒng)。本說法中,水與大氣為一個(gè)孤立系統(tǒng),水結(jié)冰時(shí)放熱,使周圍大氣、地面、分子內(nèi)能增加,無序度增加,系統(tǒng)總熵值是增加的,并不違反該原理。
8.制冷機(jī)是一種利用工作物質(zhì),使熱量從低溫物體傳到高溫物體的裝置,通過制冷機(jī)的工作可以使一
7、定空間內(nèi)的物體溫度低于環(huán)境溫度并維持低溫狀態(tài)。夏天,將房間一臺(tái)正在工作的電冰箱的門打開,試分析這是否可以降低室內(nèi)的平均溫度?為什么?
答案:不會(huì)降低室內(nèi)的平均溫度。若將一臺(tái)正在工作的電冰箱的門打開,盡管可以不斷向室內(nèi)釋放冷氣,但同時(shí)冰箱的箱體向室內(nèi)散熱,就整個(gè)房間來說,由于外界通過導(dǎo)線不斷有能量輸入,室內(nèi)的溫度會(huì)不斷升高。
能力提升
一、選擇題(1~2題為單選題,3~5題為多選題)
1.(齊齊哈爾市實(shí)驗(yàn)中學(xué)2017~2018學(xué)年度高二上學(xué)期期末)以下說法中正確的是( D )
A.滿足能量守恒定律的宏觀過程都是可以自發(fā)進(jìn)行的
B.某導(dǎo)熱材料制成的容器處于溫度恒定的環(huán)境中,容器內(nèi)
8、用活塞封閉著剛好飽和的一些水汽,當(dāng)緩慢向下壓活塞時(shí),水汽的密度增加
C.單晶體有固定的熔點(diǎn),多晶體和非晶體沒有固定的熔點(diǎn)
D.布朗運(yùn)動(dòng)并不是液體分子的運(yùn)動(dòng),但它說明分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)
解析:自發(fā)的宏觀熱學(xué)過程是有方向性的,滿足能量守恒定律的宏觀過程并不一定都是可以自發(fā)進(jìn)行的,自發(fā)的宏觀熱學(xué)過程還應(yīng)滿足熵增加原理,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)緩慢向下壓活塞時(shí),溫度不變,水汽的飽和氣壓不變,密度不變,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;單晶體和多晶體有固定的熔點(diǎn),非晶體沒有固定的熔點(diǎn),故C項(xiàng)錯(cuò)誤;布朗運(yùn)動(dòng)是固體小顆粒的運(yùn)動(dòng)并不是液體分子的運(yùn)動(dòng),但它說明分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。故D項(xiàng)正確。
2.下列宏觀過程不能用熱力
9、學(xué)第二定律解釋的是( A )
A.大米和小米混合后小米能自發(fā)地填充到大米空隙中而經(jīng)過一段時(shí)間大米、小米不會(huì)自動(dòng)分開
B.將一滴紅墨水滴入一杯清水中,會(huì)均勻擴(kuò)散到整杯水中,經(jīng)過一段時(shí)間,墨水和清水不會(huì)自動(dòng)分開
C.冬季的夜晚,放在室外的物體隨氣溫的降低,不會(huì)由內(nèi)能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而動(dòng)起來
D.隨著節(jié)能減排措施的不斷完善,最終也不會(huì)使汽車熱機(jī)的效率達(dá)到100%
解析:熱力學(xué)第二定律反映的是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程的方向性的規(guī)律,A不屬于熱現(xiàn)象。
3.(內(nèi)蒙古赤峰市2018屆高三上學(xué)期期末)下列說法正確的是( ABD )
A.一定質(zhì)量的理想氣體,經(jīng)等容過程,吸收熱量,內(nèi)能一定增加
B
10、.氣體對(duì)容器的壓強(qiáng)是大量分子對(duì)容器的碰撞引起的,它跟氣體分子的密集程度及氣體分子的平均動(dòng)能有關(guān)
C.在顯微鏡下看到的布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)
D.熱量總是自發(fā)地從分子平均動(dòng)能大的物體傳遞給分子平均動(dòng)能小的物體
解析:一定質(zhì)量的理想氣體,根據(jù)熱力學(xué)定律ΔU=W+Q,經(jīng)等容過程,W=0,吸收熱量,Q>0,則ΔU>0,即內(nèi)能一定增加,故A正確;氣體對(duì)容器的壓強(qiáng)是大量氣體分子對(duì)容器的碰撞引起的,它跟氣體分子的密集程度以及氣體分子的平均動(dòng)能有關(guān),故B正確;液體分子無法用普通光學(xué)顯微鏡觀察,觀察到的是固體顆粒在液體分子無規(guī)則碰撞下造成的無規(guī)則運(yùn)動(dòng),故C錯(cuò)誤;熱傳遞是改變物體內(nèi)能的一種方式,熱量
11、總是從溫度高的物體傳遞到溫度低的物體,而溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,溫度越高分子平均動(dòng)能越大,故D正確。
4.關(guān)于第二類永動(dòng)機(jī),下列說法正確的是( AD )
A.沒有冷凝器,只有單一的熱源,能將從單一熱源吸收的熱量全部用來做功,而不引起其他變化的熱機(jī)叫做第二類永動(dòng)機(jī)
B.第二類永動(dòng)機(jī)違反了能量守恒定律,所以不可能制成
C.第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成,說明機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,內(nèi)能卻不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
D.第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成,說明機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,內(nèi)能卻不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,同時(shí)不引起其他變化
解析:根據(jù)第二類永動(dòng)機(jī)的定義可知A選項(xiàng)正確,第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律
12、,而是違反熱力學(xué)第二定律,所以B選項(xiàng)錯(cuò)誤。機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,內(nèi)能在引起其他變化時(shí)可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,C選項(xiàng)錯(cuò)誤,D選項(xiàng)正確。所以,該題的正確答案是A、D。
5.以一副撲克牌為例,下列關(guān)于有序和無序、宏觀態(tài)和微觀態(tài)的認(rèn)識(shí)中不正確的是( BD )
A.按黑桃、紅桃、草花、方塊的順序,而且從大到小將撲克牌排列起來,撲克牌這時(shí)是有序的
B.將撲克牌按偶數(shù)和奇數(shù)分成兩部分,撲克牌是無序的,每部分內(nèi)部是有序的
C.一副撲克牌,這就是一個(gè)宏觀態(tài),將牌洗動(dòng)一次就是一個(gè)微觀態(tài)
D.一副撲克牌按偶數(shù)和奇數(shù)分成兩部分,這是一個(gè)宏觀態(tài),從偶數(shù)部分抽出一張插入到奇數(shù)部分,它是該宏觀態(tài)對(duì)應(yīng)的一個(gè)微觀態(tài)
13、
解析:
選項(xiàng)
個(gè)性分析
綜合點(diǎn)評(píng)
A正確
撲克牌的排列是有確定規(guī)則的,是有序的
規(guī)定了某個(gè)規(guī)則,就規(guī)定了一個(gè)“宏觀態(tài)”,符合這個(gè)規(guī)則的就是有序,破壞了這個(gè)規(guī)則,則原有“宏觀態(tài)”改變
B錯(cuò)誤
按偶數(shù)和奇數(shù)分成兩部分,是有序的,內(nèi)部是無序的
C正確
一副撲克牌是一個(gè)系統(tǒng),是一個(gè)宏觀態(tài),洗動(dòng)一次,該狀態(tài)為這副撲克牌宏觀態(tài)對(duì)應(yīng)的一個(gè)微觀態(tài);奇偶分開是一種宏觀態(tài),從偶數(shù)部分抽出一張插入到奇數(shù)部分,原宏觀態(tài)被破壞
D錯(cuò)誤
二、非選擇題
6.用兩種不同的金屬絲組成一個(gè)回路,接觸點(diǎn)1插在熱水中,接觸點(diǎn)2插在冷水中,如圖所示,電流計(jì)指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn),這就是溫差發(fā)電現(xiàn)象,這一實(shí)驗(yàn)是否違
14、反熱力學(xué)第二定律?熱水和冷水的溫度是否會(huì)發(fā)生變化?簡述這一過程中能的轉(zhuǎn)化情況。
答案:不違反;熱水溫度降低,冷水溫度升高;轉(zhuǎn)化效率低
于100%
解析:溫差發(fā)電現(xiàn)象中產(chǎn)生了電能是因?yàn)闊崴械膬?nèi)能減少,一部分轉(zhuǎn)化為電能,一部分傳遞給冷水,不違反熱力學(xué)第二定律。
7.一鍋開水投入了5個(gè)糖餡的甜湯圓,隨后又投入了5個(gè)肉餡的咸湯圓,甜、咸湯圓在沸水中翻滾,象征著封閉系統(tǒng)進(jìn)入一個(gè)自發(fā)的過程。隨后,用兩只碗各盛了5個(gè)湯圓,每碗湯圓中共有六種可能:
①全是甜的,②全是咸的,③1甜4咸,④4甜1咸,這是四種不平衡的宏觀態(tài);⑤2甜3咸,⑥3甜2咸,這是兩種相對(duì)平衡的宏觀態(tài)。
兩只碗各盛5個(gè)湯圓共有32種組合方式,我們稱為32個(gè)微觀態(tài)。試問:
(1)以上六種宏觀態(tài)所對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)的個(gè)數(shù)各是多少?請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)圖表來表示。
(2)以上相對(duì)平衡的宏觀態(tài)出現(xiàn)的概率是多少?
答案:見解析
解析:(1)宏觀態(tài)對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)個(gè)數(shù)。
宏觀態(tài)
全是甜的
全是咸的
1甜4咸
4甜1咸
2甜3咸
3甜2咸
微觀態(tài)個(gè)數(shù)
1
1
5
5
10
10
(2)相對(duì)平衡的宏觀態(tài)出現(xiàn)的概率為:
p==