高中沪科版 (2019)4.3 热力学第二定律一课一练

【特供】第3节热力学第二定律-1课堂练习

一．填空题

1．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”）。

2．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________。

3．下列说法错误的是（　 　）

A．液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点

B．杯中的茶水慢慢冷却，该过程中有的水分子的运动速率反而增大了

C．在南方的梅雨季节，湿衣服较不容易晾干，这是相对湿度较大的缘故

D．空调可以把热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外而不引起其他变化

4．热量会自发地从高温物体传给低温物体，_________（选填“能”“不能”）实现相反过程，这说明热传导具有_________性。

5．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）

6．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______。

7．根据制冷机的工作原理，试分析每个工作过程中工作物质的内能改变情况和引起改变的物理过程：

（1）工作物质的内能___________，是___________的过程；

（2）工作物质的内能___________，是___________的过程；

（3）工作物质的内能___________，是___________的过程。

8．能量转化是有方向性的。机械能和内能之间的转化也是有方向的，其中_____能可以完全转化为_____能。而相反的过程就不可能，除非引起其他变化。

9．小明刚学了热传递的知识，想到了一个问题：在热传递过程中传递的是能量，还是温度？小明想到晚上洗澡时，用热水和冷水兑成温水，这不就是热传递现象吗？他决定用实验来研究．他从实验室借来量筒．烧杯．温度计．量热器（一种容器，绝热性能好）等器材．他先在量热器中倒入400mL温度为20℃的冷水，又倒入400mL温度为80℃的热水，稍搅拌后测得混合后的共同温度为50℃，接着他改变了水的体积和热水的初温，又做了三次实验，将数据记录在下表：（小明知道：100mL的水的质量是100g，合0.1kg，下表中水用质量表示）

根据上表中的数据，小明做了下面的计算和分析：（c水=4200J/（kg？℃））
（1）请将表格中两空格填全．       ,              
（2）在第三次实验中，冷水吸收的热量Q吸=          J，热水放出的热量Q放=            J．
小明经过计算和分析，概括了以下几点：
（1）热传递过程中，低温物体上升的温度         （一定/不一定）等于高温物体下降的温度．
（2）热传递过程中，低温物体吸收的热量             （等于/小于/大于）高温物体放出的热量．
（3）热传递过程中，传递的是            （能量/温度）．
小明经过思考，又提出了下面两个问题，请你帮他解答：
（1）要使一定质量的热水下降一定的温度，所用的冷水需要上升的温度和冷水质量之间成什么定量关系？             ．
（2）两种不同物体发生热传递时（无热量损失），要使低温物体上升的温度等于高温物体下降的温度，应满足的条件是      

10．一种冷暖两用型空调，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：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

11．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

12．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，做的功W___________（填“大于”“小于”或“等于”）零；分子的势能将___________（填“增大”“不变”或“减小”）。

13．热力学温度与摄氏温度的换算关系是T=　            　k.

14．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

15．如图所示的蹦蹦球是一种儿童健身玩具．某同学将充足气的蹦蹦球摔向地面，球与地面撞击的过程可看作是绝热过程．与撞击前相比，球内气体分子的密集程度　   　（选填“增大”．“不变”或“减小”），气体的内能　     　（选填“增大”．“不变”或“减小”）．

16．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．

17．热量总是自发地从高温物体传递给低温物体，这说明热传递过程具有___________；冰箱工作时，能把冰箱内的热量传递到冰箱外，这___________（填“违反“或“不违反“）热力学第二定律。

18．在将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了24KJ的功。现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底，若在此过程中，瓶中空气的质量保持不变，且放出了5KJ的热量。在上述两个过程中，空气的内能共减小 _____KJ,空气 ______（选填“吸收”或“放出”）的总热量为_________kJ.

参考答案与试题解析

1．【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。

2．【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。

3．【答案】D

【解析】

A．液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，故A正确，不合题意；

B．根据麦克斯韦速率分布规律，当温度降低时，大部分液体分子的速率减小，但个别分子的速率可能增大了，故B正确，不合题意；

C．在南方的梅雨季节，空气中的相对湿度较大，蒸发变慢，湿衣服不容易晾干，故C正确，不合题意；

D．根据热力学第二定律，空调把热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外需要消耗电能，故D错误，符合题意。

故选D。

4．【答案】不能    方向   

【解析】【来源】上海市上海中学2018-2019学年高二上学期期中物理试题

【详解】

[1][2]根据热力学第二定律知，热量可以自发地由高温物体传到低温物体，不能自发地由低温物体传到高温物体．所以热量会自发地从高温物体传给低温物体，不能自发实现相反过程，这说明热传导具有方向性。

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

【解析】

略

6．【答案】    (1). 开尔文；    (2). -273；

【解析】

【分析】

明确热力学温度的定义，知道其零点，同时明确热力学温度和摄氏度之间的换算关系。

【详解】英国物理学家开尔文提出热力学温标，其中每1k和对应，但其零点为；

故答案为：开尔文；

【点睛】本题考查有关温度的物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现．发明．著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。

7．【答案】增加    做功    减小    放热    增加    吸热   

【解析】

[1][2]在（1）中，压缩气体，对气体做功，内能增加；

[3][4]在（2）中，气体液化要放出热量，内能减小；

[5][6]在（3）中，是工作物质的汽化过程，要吸收热量，内能增加。

8．【答案】机械    内   

【解析】【来源】上海市七宝中学2017-2018学年高二上学期期末物理试题

【详解】

[1][2] 根据热力学第二定律，一切与热现象有关的物理过程是有方向性的，机械能可以全部转化为内能，而内能不可能自发的转化成机械能；

9．【答案】50，0.6，33600，33600，不一定，等于，能量，反比，比热容与质量的乘积相等．

【解析】在第三次实验时，冷水吸收的热量Q=cm△t=4.2×103J/（kg？℃）×0.2kg×40℃=33600J；
热水放出的热量Q=cm△t=4.2×103J/（kg？℃）×0.4kg×20℃=33600J；
因此冷水升温过程需要吸收热量，热水降温过程需要放出热量，并且冷水吸收的热量等于热水放出的热量，所以在第二次实验中，也会符合该结论：假设最后的混合温度为t，则c×0.2kg×（t-25）=c×0.2kg×（75-t），解得t=50℃；
第四次实验过程中最后混合水的质量等于两次水的质量之和，即m=0.4kg+0.2kg=0.6kg；
由以上分析可知，热传递过程中，低温物体上升的温度不一定等于高温物体下降的温度；
但在热传递过程中，低温物体吸收的热量一定等于高温物体放出的热量；
所以热传递过程中，传递的是能量；
由公式cm冷△t冷=cm热△t热可知，冷水需要上升的温度和冷水质量之间成反比；
因为两种不同物体发生热传递时（无热量损失），所以它们的热量是相等的，只有它们的比热容与质量的乘积相等时，才可以使低温物体上升的温度等于高温物体下降的温度；

10．【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．

11．【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．

12．【答案】不违背    小于    增大   

【解析】

[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，W小于零；

[3]膨胀过程中克服分子引力做功，分子势能增加。

13．【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.

14．【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。

15．【答案】不变，增大

【解析】【考点】热力学第一定律；热力学第二定律．

【分析】将充足气的蹦蹦球摔向地面时，球与地面撞击的后球的统计不变，而球的机械能减小，减小的机械能转化为球内气体的内能，由此分析即可．

【解答】解：在充足气的蹦蹦球摔向地面时，球与地面发生撞击，在撞击后球反弹的速度小于碰撞前的速度，可知小球的机械能减小，由能量的转化与守恒可知，球损失的机械能转化为球内气体的内能，所以气体的内能增大．由于蹦蹦球是充足气的，球在与地面碰撞后体积不变，球内的气体的质量也不变，所以球内气体分子的密集程度不变．

故答案为：不变，增大

16．【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；

17．【答案】(1). 方向性    (2). 不违反

【解析】[1]热量总是自发地从高温物体传递给低温物体，这说明热传递过程具有方向性；

[2]由热力学第二定律知，热量不能自发的有低温物体传到高温物体，除非施加外部的影响和帮助；电冰箱把热量从低温的内部传到高温外部，需要压缩机的帮助并消耗电；故热量不可以自发地从冰箱内传递到冰箱外，但借助压缩机可以实现热量传到冰箱外，故电冰箱的工作原理没有违反热力学第二定律。

18．【答案】    (1). 5；    (2). 放出；    (3). 29

【解析】将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，即内能不变，外界做的功等于放出的热量．潜入海底的过程中放出的热量等于空气的内能减小．所以放出的总热量是5+24=29KJ，内能的变化：△E=W+Q=24-29=-5KJ，即内能减小5KJ．