沪科版 (2019)选择性必修 第三册4.3 热力学第二定律课时练习

【精挑】第3节热力学第二定律-1课时练习

一．填空题

1．下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有_______，不违背热力学第一定律．但违背热力学第二定律的有_______。（填正确答案标号）

A．汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热

B．冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低

C．某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响

D．冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内

2．如图所示是压缩式电冰箱的工作原理示意图。经过干燥过滤器后液体制冷剂进入蒸发器，汽化吸收箱体内的热量，压缩机使低温低压的制冷剂气体变成高温高压的气体，然后制冷剂在冷凝器中液化放出热量到箱体外。电冰箱将热量从低温物体转移到高温物体的工作过程_______（填“违背”或“不违背”）热力学第二定律。制冷剂在蒸发器中由液态变成气态的过程中，________（选填“气体对外做功”“外界对气体做功”或“气体对外不做功”）。

3．一种海浪发电机的气室如图所示，工作时，活塞随海浪上升活下降，改变气室中空气的压强，从而驱动进气阀门和出气阀门打开或关闭，气室先后经历吸入．压缩和排出空气的过程，推动出气口处的装置发电，气室中的空气可视为理想气体．
（1）下列对理想气体的理解，正确的有         ．
（A）理想气体实际上并不存在，只是一种理想模型
（B）只要气体的压强不是很高就可视为理想气体
（C）一定质量的某种理想气体的内能与温度．体积都有关
（D）在任何温度．任何压强下，理想气体都遵循气体的实验定律
（2）压缩过程中，两个阀门均关闭，若此过程中，气室中的气体与外界无热量交换，内能增加了3.4×104J，则该气体的分子平均动能    （选填“增大”“减小”或“不变”），活塞对该气体所做的功          （选填“大于”“小于”或“等于”）3.4×104J．
（3）上述过程中，气体刚被压缩时的温度为27℃，体积为0.224m3，压强为1个标准大气压，已知1 mol气体在1个标准大气压．0℃时的体积为22.4L，阿伏伽德罗常数NA=6.02×1023mol-1，计算此时气室中气体的分子数（计算结果保留一位有效数字）

4．用各种方法使物体的内能发生改变：a．电炉通电后发热；b．一杯开水放在桌面上冷却；c．阳光照射下冰块融化；d．锯木头时，锯片发烫；e．人坐在火炉旁取暖；f．用打气筒给自行车打气后，打气筒变热．其中属于做功使物体内能改变的是_____；属于热传递使物体内能改变的是____．

5．焦耳的实验绝热过程：系统不从外界______，也不向外界______的过程。

6．一种冷暖两用型空调，铭牌标注：输入功率1 kW，制冷能力为1.2×104 kJ/h，制热能力为1.3×104 kJ/h.这样，该空调在制热时，每消耗1 J电能，将放出3 J多热量，是指标错误吗？答：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；

能量守恒吗？答：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

7．热力学第二定律的开尔文表述：

（1）热机

①热机工作的两个阶段：第一个阶段是燃烧燃料，把燃料中的________变成工作物质的内能；第二个阶段是工作物质对外做功，把自己的内能变成_______。

②热机用于做功的热量一定_______它从高温热库吸收的热量，即W_______Q；

（2）热力学第二定律的开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之_______，而不产生其他影响。（该表述阐述了机械能与内能转化的方向性）

8．热力学系统和外界

（1）热力学系统：由_______组成的研究对象叫作热力学系统，简称系统。

（2）外界：系统之外与系统发生_______的其他物体统称外界。

9．永动机：第一类永动机是不可能制成的，因为它违反了________；第二类永动机也是不可能制成的，因为它违反了________。

10．如图是热管原理示意图，管内衬有一层叫吸液芯的多孔材料，里面装有酒精或其它液体．热管可以把高温部分的热量迅速传递到低温部分，其主要是利用了内装液体在高温部分       ，然后又迅速跑到低温部分进行           的道理

11．永动机不可能制成

（1）第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地_______的机器．

（2）第一类永动机由于违背了_______，所以不可能制成．

12．在两个物体发生热传递过程中，高温的物体       热量，其内能      ；低温物体       热量，其内能     ；直到两物体      相同，热传递才停止．

13．热力学第二定律的克劳修斯表述：热量不能_______地从低温物体传到_______温物体，阐述的是传热的_______性。

14．热力学温度与摄氏温度的换算关系是T=　            　k.

15．组成物体的分子在做永不停息的热运动，温度升高时，分子热运动的平均动能________(选填“增大”．“不变”或“减小”).1987年2月我国研制成的超导体起始超导温度为-173℃，用热力学温度表示为______K.

参考答案与试题解析

1．【答案】B    C   

【解析】【来源】2020年全国统一高考物理试卷（新课标Ⅱ）

【分析】

【详解】

A．燃烧汽油产生的内能一方面向机械能转化，同时热传递向空气转移。既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律；

B．冷水倒入保温杯后，没有对外做功，同时也没有热传递，内能不可能减少，故违背热力学第一定律；

C．某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，必然产生其他影响故违背热力学第二定律；

D．制冷机消耗电能工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，发生了内能的转移，同时对外界产生了影响。既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律。

2．【答案】    ①. 不违背    ②. 气体对外做功

【解析】

【分析】

【详解】[1]热力学第二定律的克劳修斯表述为热量不能自发地从低温物体传到高温物体，电冰箱依靠压缩机实现了将热量从低温物体转移到高温物体，不违背热力学第二定律。

[2]制冷剂在蒸发器中由液态变成气态的过程中，体积膨胀，对外做功。

3．【答案】（1）AD（2）增大；等于（3）此时气室中气体的分子数为5×1024个

【解析】（1）在任何温度．任何压强下，理想气体都遵循气体的实验定律的称为理想气体，理想气体实际上并不存在，只是一种理想模型，一定质量的某种理想气体的内能只与温度有关，故AD正确BC错误；
故选：AD．
（2）由题意内能增加，理想气体的内能只与温度有关，故温度升高，则气体的分子平均动能增大；
根据热力学第一定律：△U=Q+W，3.4×104J=0+W
得：W=3.4×104J．
故答案为：增大；等于．
（3）设气体的在标准状态时的体积为V1，等压过程：

4．【答案】adf；bce．

【解析】a．电炉通电后发热：是电流做功，使电炉发热；b．一杯开水放在桌面上冷却，是水的热量向空气中传递，水温下降；c．阳光照射下冰块融化：太阳的热传递到冰块上，使冰吸热融化；d．锯木头时，锯片发烫：锯子摩擦木头做功，产生热量；e．人坐在火炉旁取暖：火炉的温度传递到人的身上，使人感觉暖和；f．用打气筒给自行车打气后，打气筒变热：打气筒的活塞摩擦筒壁产生热量，是做功．
故属于做功的是：adf  属于热传递的是：bce　

5．【答案】吸热    放热   

【解析】

略

6．【答案】否　守恒

【解析】空调制冷．制热靠压缩机做功，从室内(室外)吸收热量放到室外(室内)．空调从室内吸收的热量放到室外，完全可以大于电能消耗．这既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律，即指标正确，总能量仍守恒．

7．【答案】化学能    机械能    小于    <    完全变成功   

【解析】

略

8．【答案】大量分子    相互作用   

【解析】

略

9．【答案】能量守恒定律    热力学第二定律   

【解析】【来源】2021届广东省梅州市梅县华侨中学高三（下）开学考试模拟物理试题

[1]第一类永动机违反了能量的转化与守恒，永远不可能实现；

[2]第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，内能在转化为机械能的过程中要生热，所以要引起其它变化。

10．【答案】汽化吸热；液化放热

【解析】（1）热管内的液体在高温下，由液态变成气态，属于汽化过程，汽化吸热；
（2）温度降低时，这些水蒸气又遇冷变成液体，属于液化过程，液化放热．

11．【答案】对外做功    能量守恒定律   

【解析】

略

12．【答案】放出；减小；吸收；增大；温度．

【解析】当两个温度不同的物体相接触后，就会发生热传递．在热传递过程中，高温的物体放出热量，内能减小；低温物体吸收热量，内能增加；当两个物体的温度相同时，热传递结束；

13．【答案】自发    高    方向   

【解析】

略

14．【答案】273+t

【解析】考点: 温度是分子平均动能的标志.

分析： 摄氏温度t与热力学温度T中的每一度是相同的；它们的关系为T=t+273.15.

解答： 解：热力学温度是以﹣273℃为零点，每一K与一℃相对应；故对应关系为：

T=273+t（K）

故答案为：273+t

点评： 本题考查摄氏度与热力学温度的关系，要明确两种定义方法中0点的不同.

15．【答案】增大    100   

【解析】【来源】上海市金山中学2018-2019学年高一下学期期末物理试题

【详解】

[1]．组成物体的分子在做永不停息的热运动，温度升高时，分子热运动的平均动能增大；

[2]．1987年2月我国研制成的超导体起始超导温度为-173℃，用热力学温度表示为273+(-173)=100K.