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高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第三册第三节 热力学第二定律学案设计
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这是一份高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第三册第三节 热力学第二定律学案设计，共19页。
3．体验第二类永动机不可能制成的原因，体会科学对生活的指导作用，培养探索科学的能力．
知识点一 热传导的方向性
1．热传导过程是有方向性的．
2．热量从高温物体向低温物体的热传导过程是自发进行的．
3．要使热量从低温物体传递给高温物体，则必须借助外界的作用．
“自发”就是没有任何外界影响就能够发生的过程．
知识点二 机械能和内能转化的方向性
1．机械能和内能的转化过程也是有方向性的．
2．机械能可以全部转化为内能．
3．内能却无法全部用来做功以转化为机械能，而不产生其他影响．
4．热机的效率不可能达到100%．
5．第二类永动机并不违反能量守恒定律，但是，由于内能全部转化为机械能而不产生其他影响是不可能的，因此第二类永动机是不可能制造出来的．
第二类永动机不可能制成的原因是违背机械能和内能转化的方向性．
知识点三 扩散的方向性
1．两种不同的气体可以自发地混合，最后成为一种均匀的混合气体．
2．一种均匀的混合气体却不会自发地分开成为两种气体．
3．使用物理或化学方法可以把混合气体分开，但这必然会产生其他影响．
一种均匀混合气体可以在产生其他影响的情况下分开，但不能自发地分开．
知识点四 热力学第二定律
1．自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性．
2．克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，或者说，不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化．
3．开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其他影响．
这两种表述是等价的，可以从一种表述导出另一种表述．
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)第一类永动机违背能量守恒定律．(√)
(2)机械能可以转化为内能，内能不可以转变为功．(×)
(3)第二类永动机违背热力学第二定律．(√)
(4)在一定条件下，热量也可以从低温物体传给高温物体．(√)
2．下列哪个过程具有方向性( )
①热传导过程 ②机械能向内能的转化过程 ③气体的扩散过程 ④气体向真空中的膨胀
A．①②B．②③
C．①②③D．①②③④
D [这四个过程都是与热现象有关的宏观过程，根据热力学第二定律可知，它们都是不可逆的，具有方向性，故D正确，A、B、C错误．]
3．(多选)电冰箱能够不断地把热量从温度较低的冰箱内部传给温度较高的外界空气，这说明了( )
A．热量能自发地从低温物体传给高温物体
B．在一定条件下，热量可以从低温物体传给高温物体
C．热量的传递过程不具有方向性
D．在自发的条件下热量的传递过程具有方向性
BD [一切自发过程都有方向性，如热传导，热量总是由高温物体自发地传向低温物体；又如扩散，气体总是自发地由密度大的地方向密度小的地方扩散．如果在外界帮助下气体可以由密度小的地方向密度大的地方扩散，热量可以从低温物体传向高温物体，电冰箱就是借助外界做功把热量从低温物体——冷冻食品传向高温物体——周围的大气．对于热力学过程的方向性问题，要区分是自发过程还是非自发过程，电冰箱内热量传递的过程有外界参与．故B、D正确．]
1．一杯热水放在教室里，热水中的热量会自发地传递给空气．其中“自发地”的含义是什么？
2．空调和电冰箱工作时，热量从低温物体传递给高温物体．电冰箱和空调违反热力学第二定律吗？为什么？
提示：1．“自发地”是指没有受到任何外界影响或者干扰．
2．不违反；因为这不是自发的过程，这个过程必须有第三者的介入，即必须开动空调、电冰箱的压缩机消耗电能．
热力学第二定律的理解
1．对两种表述的理解
(1)热力学第二定律的两种表述看上去似乎没有什么联系，然而实际上它们是等价的，即由其中一个，可以推导出另一个．
(2)“不引起其他变化”是指使热量从低温物体传递到高温物体时外界不消耗任何功，或从单一热源吸收热量全部用来做功而外界及系统都不发生任何变化．
(3)克劳修斯表述是说热量不能自动地从低温物体传递到高温物体．如果外界消耗一定量的功，把热量从低温物体传递到高温物体是完全可能的，如电冰箱和空调机的制冷过程．
(4)开尔文表述表明了在引起其他变化或产生其他影响的条件下，热量能够完全转化为功，如理想气体的等温自由膨胀，内能不变，吸收的热量全部转化为功，但却引起了体积的膨胀．
2．热力学第二定律的普遍性
热力学第二定律的每一种表述都揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，都是不可逆的．
3．热力学第二定律的推广
对任何一类宏观自然过程进行方向的说明，都可以作为热力学第二定律的表述．例如，如图所示，盒子中间有一个挡板，左室为真空，右室有气体．撤去挡板后，右室的气体自发向左室扩散，而相反的过程不可能自发地进行．因此，热力学第二定律也可以表述为气体向真空的自由膨胀是不可逆的．
【典例1】 (多选)下列关于热力学第二定律的说法正确的是( )
A．所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真的发生
B．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的
C．机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能而不产生其他影响
D．气体向真空的自由膨胀是可逆的
[思路点拨] (1)热运动的宏观过程都有方向性．
(2)违背热现象方向性的过程不能自发实现．
BC [热运动的宏观过程都有一定的方向性，符合能量守恒定律的宏观过程并不都能真的发生，故A错误；根据热力学第二定律，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，所以气体向真空的自由膨胀是不可逆的，故B正确，D错误；根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，所以机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能而不产生其他影响，故C正确．]
理解热力学第二定律的方法
(1)理解热力学第二定律的实质，即自然界中进行的所有涉及热现象的宏观过程都具有方向性．理解的关键在于“自发”和“不引起其他变化”．
(2)正确理解哪些过程不会达到100%的转化而不产生其他影响．
[跟进训练]
1．(多选)我国航天员漫步太空已成为现实．飞船在航天员出舱前先要“减压”，在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”，因此将实现此功能的设施专门做成了飞船的一个舱，叫“气闸舱”，其原理如图所示．两个相通的舱A、B间装有阀门K，指令舱A中充满气体，气闸舱B内为真空，整个系统与外界没有热交换．打开阀门K后，A中的气体进入B中，最终达到平衡．若将此气体近似看成理想气体，则( )
A．气体体积膨胀，对外做功
B．气体分子势能减小，内能增加
C．气体体积变大，温度不变
D．B中气体不可能自发地全部退回到A中
CD [当阀门K被打开时，A中的气体进入B中，由于B中为真空，所以气体体积膨胀，对外不做功，故选项A错误；系统对外不做功，同时与外界无热交换，根据热力学第一定律可知，ΔU＝Q＋W，所以气体内能不变，气体的温度也不变，气体膨胀，体积变大，故选项B错误，C正确；由热力学第二定律知，真空中气体膨胀具有方向性，在无外界作用时，B中气体不能自发地全部退回到A中，故选项D正确．]
第二类永动机不可能制成
1．第二类永动机
(1)第二类永动机：只从单一热库吸收热量，使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热机．
(2)第二类永动机不可能制成．虽然第二类永动机不违反能量守恒定律，但大量的事实证明，在任何情况下，热机都不可能只有一个热库，热机要不断地把吸收的热量变为有用的功，就不可避免地将一部分热量传给低温热库．
热力学第二定律还可表述为：第二类永动机不可能制成．
2．两类永动机的比较
【典例2】 (多选)下列说法正确的是( )
A．第一类永动机不可能制成，因为它违反了能量守恒定律
B．第二类永动机不可能制成，因为它违反了能量守恒定律
C．热力学第一定律和热力学第二定律是相互独立的
D．热力学第二定律的两种表述是等效的
[思路点拨] (1)第一类永动机违背能量守恒定律．
(2)第二类永动机违背热力学第二定律．
ACD [第一类永动机工作时，不消耗任何能量却能够源源不断地对外输出能量，这显然违背了能量守恒定律，故A正确；第二类永动机不可能制成是因为自然界的一切宏观自发过程都具有方向性，它不违背能量守恒定律，但违背热力学第二定律，故B错误；热力学第二定律有几种不同的表述形式，但它们是等效的，它与热力学第一定律是相互独立的，故C、D正确．]
[跟进训练]
2．第二类永动机不可能制成，是因为( )
A．违背了能量守恒定律
B．热量总是从高温物体传递到低温物体
C．机械能不能全部转化为内能
D．内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化
D [第二类永动机的设想并不违背能量守恒定律，但却违背了涉及热现象的能量转化过程是有方向性的规律，A错误；在引起其他变化情况下，热量也可由低温物体非自发地传递到高温物体，B错误；机械能可以全部转化为内能，如物体克服摩擦力做功的过程，C错误；但在不引起其他变化的情况下，内能却不能全部转化成机械能，D正确．]
1．下列说法正确的是( )
A．物体放出热量，温度一定降低
B．物体内能增加，温度一定升高
C．热量能自发地从低温物体传到高温物体
D．热量能自发地从高温物体传到低温物体
D [A、B是关于热力学第一定律的，改变内能的两个途径是做功和热传递，只有做功或只有热传递不能判断物体内能的变化，故A错误；物体内能是由分子动能和分子势能两部分组成的，内能变化不能断定其中一个怎样变化，温度只是分子平均动能的宏观标志，由于分子势能的存在，不能通过内能的变化判断温度的变化，故B错误；C、D是关于热力学第二定律的，热量只能自发地从高温物体传到低温物体，反之，不成立，故C错误，D正确．]
2．(多选)关于热力学第二定律，下列说法正确的是( )
A．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性
B．“第二类永动机”不可能制成因为它违反了能量守恒定律
C．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
D．自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的
CD [空调制热和制冷都会消耗电能，不是自发进行的，选项A错误；“第二类永动机”不可能制成是因为它违反了热力学第二定律，不违反能量守恒定律，选项B错误；根据熵增加原理，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，选项C正确；根据热力学第二定律，自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的，选项D正确．]
3．关于热现象和热学规律，下列说法正确的是( )
A．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并达到绝对零度，最终实现热机效率100%
B．热量是不可能从低温物体传递给高温物体的
C．第二类永动机遵从能量守恒定律，故能做成
D．用活塞压缩气缸里的空气，对空气做功2.0×105 J，同时空气向外界放出热量1.5×105 J，则空气的内能增加了5×104 J
D [由热力学第二定律知，B、C错误；绝对零度不可能达到，A错误；由热力学第一定律知，D正确．]
4．(多选)如图所示为电冰箱的工作原理示意图，压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外，下列说法正确的是( )
A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外
B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能
C．电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律
D．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律
BC [热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能的转化和守恒的具体表现，适用于所有的热学过程，故C正确，D错误；再根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，必须借助于其他系统做功，故A错误，B正确．]
5．热力学第二定律常见的表述有两种．
第一种表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体；
第二种表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．
图甲是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图，外界对制冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体．请你根据第二种表述在图乙中完成示意图．根据你的理解，热力学第二定律的实质是___________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________．
[解析] 第二种表述如图所示．热力学第二定律的实质是一切与热现象有关的宏观过程均具有方向性．
[答案] 见解析
回归本节知识，自我完成以下问题：
1．请指出热传导、机械能和内能的转化、扩散都有什么特点？
提示：都具有方向性．
2．试写出热力学第二定律的两种表述？
提示：克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，或者说，不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化．
开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其他影响．
3．第一类永动机不可能制成的原因是什么？第二类永动机不可能制成的原因又是什么？
提示：违背能量守恒定律．违背热力学第二定律．
课时分层作业(十) 热力学第二定律
题组一 热力学第二定律的理解
1．下列说法正确的是( )
A．热量不仅可以从高温物体传到低温物体，也可自发地从低温物体传到高温物体
B．空调等设备就是利用了热传导的方向性
C．无论采用什么方法，都不可能把热量从低温物体传递给高温物体
D．热量能自发地传递的条件是必须存在“温度差”
D [热传导具有方向性，热量可以自发地由高温物体传到低温物体，也可以从低温物体传到高温物体，但不能自发地进行，故A错误；空调等可以将热量由低温物体传到高温物体，但消耗了电能，故B、C错误；D正确．]
2．(多选)下列说法正确的是( )
A．热传导过程是有方向性的，因此两个温度不同的物体接触时，热量一定是从高温物体传给低温物体的
B．热传导过程是不可逆的
C．两个不同的物体接触时热量会自发地从内能多的物体传向内能少的物体
D．电冰箱制冷是因为电冰箱自发地将内部热量传给外界
AB [热量可以自发地由高温物体传递给低温物体，但热量从低温物体传递给高温物体要引起其他变化，故A、B正确．]
3．(多选)下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是( )
A．第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律
B．能量耗散过程中能量是守恒的
C．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律
D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
ABD [第一类永动机是指不消耗能量却可以不断对外做功的机器，违背了能量守恒定律，A正确；电冰箱在电机做功的情况下，不断把冰箱内的热量传到外界，没有违背热力学第二定律，C错误；根据能量守恒定律和热力学第二定律知，B、D正确．]
4．下列说法正确的是( )
A．甲图中的酱油蛋是布朗运动的结果
B．乙图中的水黾可以停在水面，是因为水的表面张力
C．丙图中两种材料上的酱油滴，从形状可以看出酱油与左边材料不浸润，与右边材料浸润
D．丁图中电冰箱能把热量从低温的箱内传到高温的箱外，违背了热力学第二定律
B [题图甲中的酱油蛋是酱油里的色素进入蛋清，是扩散现象，故A错误；题图乙中的水黾可以停在水面，说明了水存在表面张力，是表面层中水分子引力的宏观表现，故B正确；题图丙中两种材料上的酱油滴，从形状可以看出酱油与左边材料浸润，与右边材料不浸润，故C错误；题图丁中电冰箱能把热量从低温的箱内传到高温的箱外不是自发的，此过程是由于电动机做功，所以不违背热力学第二定律，故D错误．]
5．如图所示的气缸内盛有定量的理想气体，气缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与气缸壁的接触是光滑的，但不漏气．现将活塞杆与外界连接，使其缓慢地向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功．若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是( )
A．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律
B．气体从单一热源吸热，但并未全用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律
C．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律
D．ABC三种说法都不对
C [热力学第二定律从机械能与内能转化过程的方向性来描述是不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化．本题中如果没有外界的帮助，比如外力拉动活塞杆使活塞向右移动，使气体膨胀对外做功，导致气体温度略微降低，是不可能从外界吸收热量的，即这一过程虽然是气体从单一热源吸热，全用来对外做功，但引起了其他变化，所以此过程不违反热力学第二定律，故C正确．]
6．(多选)根据热力学第二定律，下列说法正确的是( )
A．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
B．没有冷凝器，只有单一的热库，能从单一热库吸收热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机是可以实现的
C．制冷系统将冰箱里的热量传到外界较高温度的空气中而不引起其他变化
D．不可能使热量由低温物体传到高温物体，而不引起其他变化
AD [热力学第二定律揭示了与热现象有关的物理过程的方向性．机械能和内能的转化过程具有方向性，机械能可以全部转化为内能，而内能要全部转化为机械能必须借助外界的帮助，因而会引起其他变化，故A正确，B错误；热传导过程也具有方向性，热量能自发地从高温物体传递到低温物体，但要从低温物体传递到高温物体，必然会引起其他变化(外界对系统做功)，故C错误，D正确．]
7．如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A．其中A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程．这就是热机的“卡诺循环”．则( )
A．A→B过程，说明热机可以从单一热源吸热对外做功而不引起其他变化
B．B→C过程中，气体分子在单位时间内碰撞单位面积器壁的平均冲量增大
C．C→D过程中，气体的内能增大
D．整个循环过程中，气体从外界吸收热量
D [根据热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化，故A错误；B→C过程中，绝热膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降低，分子的平均动能减小，压强减小，单位时间内气体分子对器壁单位面积的冲量为I＝pSΔt，气体分子在单位时间内碰撞单位面积器壁的平均冲量减小，故B错误；C→D为等温过程，温度是理想气体的内能大小的标度，故温度恒定，内能不变，故C错误；整个循环过程中，气体对外做功，从状态A回到状态A，温度相同，根据热力学第一定律可知，气体一定从外界吸热，故D正确．]
题组二 第二类永动机不可能制成
8．(多选)关于第二类永动机，下列说法正确的是( )
A．没有冷凝器，只有单一热库，能将从单一热库吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机叫作第二类永动机
B．第二类永动机违反了能量守恒定律，所以不可能制成
C．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不能全部转化为机械能
D．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化
AD [根据第二类永动机的定义可知，A正确；第二类永动机不违反能量守恒定律，而是违反热力学第二定律，B错误；机械能可以全部转化为内能，内能在引起其他变化时也可以全部转化为机械能，C错误，D正确．]
9．证明热力学第二定律两种表述是等效的．
[解析] 设克劳修斯表述不成立，如图甲所示，低温热源T2可以自发地向高温热源T1传递热量Q2．那么，我们可在高温热源T1和低温热源T2之间设置一热机，使它从高温热源吸收热量Q1，对外做功W，并把热量Q2传递给低温热源．当这一过程完成之时，低温热源由于吸热和放热相等，没有引起其他变化．高温热源放出热量Q1大于吸收热量Q2，热机对外做功W＝Q1－Q2，相当于高温热源放出的热量全部用来对外做功，且没有引起其他变化，也就是说单一热库所放出的热量全部用来做功．这显然是违背开尔文表述的．假设开尔文表述不成立，如图乙所示，从高温热源吸收的热量可以完全转化为功而不引起其他变化．那么可以设将吸收的热量Q1转化成的功用于T2低温热源制冷，即做功W协助低温热源T2将热量Q2传向高温热源T1，当这一过程完成时，热量Q1所做的功W又回到T1，从整体上看为从低温热源自发地传递热量到高温热源，这明显违背了克劳修斯表述．即凡违背克劳修斯表述的说法，必然违背开尔文表述．反之，凡违背开尔文表述的，也必然违背克劳修斯表述．
[答案] 见解析
10．(多选)用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如图所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象．关于这一现象的说法正确的是( )
A．这一实验不违背热力学第二定律
B．在实验过程中，热水温度降低，冷水温度升高
C．在实验过程中，热水的内能全部转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能
D．在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，电能则全部转化成冷水的内能
AB [自然界中的任何自然现象或过程都不违反热力学定律，本实验现象也不违反热力学第二定律，A正确．整个过程中能量守恒且热传递具有方向性，B正确．在实验过程中，热水中的内能除转化为电能外，还升高金属丝的温度，内能不能全部转化为电能；电能除转化为冷水的内能外，还升高金属丝的温度，电能不能全部转化为冷水的内能，C、D错误．]
11．关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是( )
A．热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互矛盾的
B．内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾
C．两条定律都是有关能量的转化规律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别
D．其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律
B [热力学第一定律揭示了内能与其他形式能量之间的转化关系，是能量守恒定律在热学中的具体体现．热力学第二定律则进一步阐明了内能与其他形式能量转化时的方向性，二者表述的角度不同，本质不同，相互补充，并不矛盾，故选项C、D错误，B正确；内能在一定条件下可以全部转化为机械能，热量也可以由低温物体传递到高温物体，但是要引起其他变化，如电冰箱制冷机工作要消耗电能，故选项A错误．]
12．(多选)如图所示，一导热性能良好的密闭容器被隔板隔成A、B两部分．两部分气体的压强分别为pA＝2p0，pB＝p0，体积之比为VA∶VB＝1∶2，现上提活栓K，隔板可自由移动，最终达到平衡状态．已知隔板与器壁之间光滑，环境温度保持不变，以下说法正确的是( )
A．平衡时A、B两部分气体体积相等
B．平衡时两部分气体的压强为p＝1.5p0
C．过程中A部分气体内能不变，从外界吸热
D．由于气体分子运动的无规则性，上提活栓到隔板达到稳定的过程自发可逆
AC [上提活栓K，待活塞稳定后pA′＝pB′，根据玻意耳定律，对A部分气体pAVA＝pA′(VA＋ΔV)，对B部分气体pBVB＝pB′(VB－ΔV)，可知平衡时A、B两部分气体体积相等，压强为pA′＝pB′＝43 p0，故A正确，B错误；过程中A部分气体内能不变，A部分气体对外界做功，根据热力学第一定律可知，A部分气体从外界吸热，故C正确；根据热力学第二定律可知，上提活栓到隔板达到稳定的过程自发情况下不可逆，故D错误．故选AC．]
13．1821年，德国物理学家塞贝克发现了一种怪现象：把两根铜丝和一根铁丝与灵敏电流计串联成闭合电路，然后把铜铁丝的一个连接点放在盛有冰水混合物的容器里保持低温，另一个连接点放在火焰上加热，升到很高的温度时，发现灵敏电流计的指针发生了偏转，表明闭合电路中产生了电流，这就是温差发电现象．
问题：这一实验是否违反热力学第二定律？简述这一过程中能的转化情况．
[解析] 不违反，内能不可能全部转化为电能，而不产生其他影响；产生的电能是由被火焰加热的铜铁丝的内能转化而来，其内能一部分转化为电能，一部分传递给冰水混合物．
[答案] 见解析永动机
第一类永动机
第二类永动机
设计要求
不消耗任何能量，可以不断地对外做功(或只给予很小的能量启动后，可以永远运动下去)
将内能全部转化为机械能，而不引起其他变化(或只有一个热库，实现内能与机械能的转化)
不可能制成的原因
违背了能量守恒定律
违背了热力学第二定律
3．体验第二类永动机不可能制成的原因，体会科学对生活的指导作用，培养探索科学的能力．
知识点一 热传导的方向性
1．热传导过程是有方向性的．
2．热量从高温物体向低温物体的热传导过程是自发进行的．
3．要使热量从低温物体传递给高温物体，则必须借助外界的作用．
“自发”就是没有任何外界影响就能够发生的过程．
知识点二 机械能和内能转化的方向性
1．机械能和内能的转化过程也是有方向性的．
2．机械能可以全部转化为内能．
3．内能却无法全部用来做功以转化为机械能，而不产生其他影响．
4．热机的效率不可能达到100%．
5．第二类永动机并不违反能量守恒定律，但是，由于内能全部转化为机械能而不产生其他影响是不可能的，因此第二类永动机是不可能制造出来的．
第二类永动机不可能制成的原因是违背机械能和内能转化的方向性．
知识点三 扩散的方向性
1．两种不同的气体可以自发地混合，最后成为一种均匀的混合气体．
2．一种均匀的混合气体却不会自发地分开成为两种气体．
3．使用物理或化学方法可以把混合气体分开，但这必然会产生其他影响．
一种均匀混合气体可以在产生其他影响的情况下分开，但不能自发地分开．
知识点四 热力学第二定律
1．自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性．
2．克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，或者说，不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化．
3．开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其他影响．
这两种表述是等价的，可以从一种表述导出另一种表述．
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)第一类永动机违背能量守恒定律．(√)
(2)机械能可以转化为内能，内能不可以转变为功．(×)
(3)第二类永动机违背热力学第二定律．(√)
(4)在一定条件下，热量也可以从低温物体传给高温物体．(√)
2．下列哪个过程具有方向性( )
①热传导过程 ②机械能向内能的转化过程 ③气体的扩散过程 ④气体向真空中的膨胀
A．①②B．②③
C．①②③D．①②③④
D [这四个过程都是与热现象有关的宏观过程，根据热力学第二定律可知，它们都是不可逆的，具有方向性，故D正确，A、B、C错误．]
3．(多选)电冰箱能够不断地把热量从温度较低的冰箱内部传给温度较高的外界空气，这说明了( )
A．热量能自发地从低温物体传给高温物体
B．在一定条件下，热量可以从低温物体传给高温物体
C．热量的传递过程不具有方向性
D．在自发的条件下热量的传递过程具有方向性
BD [一切自发过程都有方向性，如热传导，热量总是由高温物体自发地传向低温物体；又如扩散，气体总是自发地由密度大的地方向密度小的地方扩散．如果在外界帮助下气体可以由密度小的地方向密度大的地方扩散，热量可以从低温物体传向高温物体，电冰箱就是借助外界做功把热量从低温物体——冷冻食品传向高温物体——周围的大气．对于热力学过程的方向性问题，要区分是自发过程还是非自发过程，电冰箱内热量传递的过程有外界参与．故B、D正确．]
1．一杯热水放在教室里，热水中的热量会自发地传递给空气．其中“自发地”的含义是什么？
2．空调和电冰箱工作时，热量从低温物体传递给高温物体．电冰箱和空调违反热力学第二定律吗？为什么？
提示：1．“自发地”是指没有受到任何外界影响或者干扰．
2．不违反；因为这不是自发的过程，这个过程必须有第三者的介入，即必须开动空调、电冰箱的压缩机消耗电能．
热力学第二定律的理解
1．对两种表述的理解
(1)热力学第二定律的两种表述看上去似乎没有什么联系，然而实际上它们是等价的，即由其中一个，可以推导出另一个．
(2)“不引起其他变化”是指使热量从低温物体传递到高温物体时外界不消耗任何功，或从单一热源吸收热量全部用来做功而外界及系统都不发生任何变化．
(3)克劳修斯表述是说热量不能自动地从低温物体传递到高温物体．如果外界消耗一定量的功，把热量从低温物体传递到高温物体是完全可能的，如电冰箱和空调机的制冷过程．
(4)开尔文表述表明了在引起其他变化或产生其他影响的条件下，热量能够完全转化为功，如理想气体的等温自由膨胀，内能不变，吸收的热量全部转化为功，但却引起了体积的膨胀．
2．热力学第二定律的普遍性
热力学第二定律的每一种表述都揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，都是不可逆的．
3．热力学第二定律的推广
对任何一类宏观自然过程进行方向的说明，都可以作为热力学第二定律的表述．例如，如图所示，盒子中间有一个挡板，左室为真空，右室有气体．撤去挡板后，右室的气体自发向左室扩散，而相反的过程不可能自发地进行．因此，热力学第二定律也可以表述为气体向真空的自由膨胀是不可逆的．
【典例1】 (多选)下列关于热力学第二定律的说法正确的是( )
A．所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真的发生
B．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的
C．机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能而不产生其他影响
D．气体向真空的自由膨胀是可逆的
[思路点拨] (1)热运动的宏观过程都有方向性．
(2)违背热现象方向性的过程不能自发实现．
BC [热运动的宏观过程都有一定的方向性，符合能量守恒定律的宏观过程并不都能真的发生，故A错误；根据热力学第二定律，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，所以气体向真空的自由膨胀是不可逆的，故B正确，D错误；根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，所以机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能而不产生其他影响，故C正确．]
理解热力学第二定律的方法
(1)理解热力学第二定律的实质，即自然界中进行的所有涉及热现象的宏观过程都具有方向性．理解的关键在于“自发”和“不引起其他变化”．
(2)正确理解哪些过程不会达到100%的转化而不产生其他影响．
[跟进训练]
1．(多选)我国航天员漫步太空已成为现实．飞船在航天员出舱前先要“减压”，在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”，因此将实现此功能的设施专门做成了飞船的一个舱，叫“气闸舱”，其原理如图所示．两个相通的舱A、B间装有阀门K，指令舱A中充满气体，气闸舱B内为真空，整个系统与外界没有热交换．打开阀门K后，A中的气体进入B中，最终达到平衡．若将此气体近似看成理想气体，则( )
A．气体体积膨胀，对外做功
B．气体分子势能减小，内能增加
C．气体体积变大，温度不变
D．B中气体不可能自发地全部退回到A中
CD [当阀门K被打开时，A中的气体进入B中，由于B中为真空，所以气体体积膨胀，对外不做功，故选项A错误；系统对外不做功，同时与外界无热交换，根据热力学第一定律可知，ΔU＝Q＋W，所以气体内能不变，气体的温度也不变，气体膨胀，体积变大，故选项B错误，C正确；由热力学第二定律知，真空中气体膨胀具有方向性，在无外界作用时，B中气体不能自发地全部退回到A中，故选项D正确．]
第二类永动机不可能制成
1．第二类永动机
(1)第二类永动机：只从单一热库吸收热量，使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热机．
(2)第二类永动机不可能制成．虽然第二类永动机不违反能量守恒定律，但大量的事实证明，在任何情况下，热机都不可能只有一个热库，热机要不断地把吸收的热量变为有用的功，就不可避免地将一部分热量传给低温热库．
热力学第二定律还可表述为：第二类永动机不可能制成．
2．两类永动机的比较
【典例2】 (多选)下列说法正确的是( )
A．第一类永动机不可能制成，因为它违反了能量守恒定律
B．第二类永动机不可能制成，因为它违反了能量守恒定律
C．热力学第一定律和热力学第二定律是相互独立的
D．热力学第二定律的两种表述是等效的
[思路点拨] (1)第一类永动机违背能量守恒定律．
(2)第二类永动机违背热力学第二定律．
ACD [第一类永动机工作时，不消耗任何能量却能够源源不断地对外输出能量，这显然违背了能量守恒定律，故A正确；第二类永动机不可能制成是因为自然界的一切宏观自发过程都具有方向性，它不违背能量守恒定律，但违背热力学第二定律，故B错误；热力学第二定律有几种不同的表述形式，但它们是等效的，它与热力学第一定律是相互独立的，故C、D正确．]
[跟进训练]
2．第二类永动机不可能制成，是因为( )
A．违背了能量守恒定律
B．热量总是从高温物体传递到低温物体
C．机械能不能全部转化为内能
D．内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化
D [第二类永动机的设想并不违背能量守恒定律，但却违背了涉及热现象的能量转化过程是有方向性的规律，A错误；在引起其他变化情况下，热量也可由低温物体非自发地传递到高温物体，B错误；机械能可以全部转化为内能，如物体克服摩擦力做功的过程，C错误；但在不引起其他变化的情况下，内能却不能全部转化成机械能，D正确．]
1．下列说法正确的是( )
A．物体放出热量，温度一定降低
B．物体内能增加，温度一定升高
C．热量能自发地从低温物体传到高温物体
D．热量能自发地从高温物体传到低温物体
D [A、B是关于热力学第一定律的，改变内能的两个途径是做功和热传递，只有做功或只有热传递不能判断物体内能的变化，故A错误；物体内能是由分子动能和分子势能两部分组成的，内能变化不能断定其中一个怎样变化，温度只是分子平均动能的宏观标志，由于分子势能的存在，不能通过内能的变化判断温度的变化，故B错误；C、D是关于热力学第二定律的，热量只能自发地从高温物体传到低温物体，反之，不成立，故C错误，D正确．]
2．(多选)关于热力学第二定律，下列说法正确的是( )
A．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性
B．“第二类永动机”不可能制成因为它违反了能量守恒定律
C．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
D．自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的
CD [空调制热和制冷都会消耗电能，不是自发进行的，选项A错误；“第二类永动机”不可能制成是因为它违反了热力学第二定律，不违反能量守恒定律，选项B错误；根据熵增加原理，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，选项C正确；根据热力学第二定律，自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的，选项D正确．]
3．关于热现象和热学规律，下列说法正确的是( )
A．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并达到绝对零度，最终实现热机效率100%
B．热量是不可能从低温物体传递给高温物体的
C．第二类永动机遵从能量守恒定律，故能做成
D．用活塞压缩气缸里的空气，对空气做功2.0×105 J，同时空气向外界放出热量1.5×105 J，则空气的内能增加了5×104 J
D [由热力学第二定律知，B、C错误；绝对零度不可能达到，A错误；由热力学第一定律知，D正确．]
4．(多选)如图所示为电冰箱的工作原理示意图，压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外，下列说法正确的是( )
A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外
B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能
C．电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律
D．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律
BC [热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能的转化和守恒的具体表现，适用于所有的热学过程，故C正确，D错误；再根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，必须借助于其他系统做功，故A错误，B正确．]
5．热力学第二定律常见的表述有两种．
第一种表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体；
第二种表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．
图甲是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图，外界对制冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体．请你根据第二种表述在图乙中完成示意图．根据你的理解，热力学第二定律的实质是___________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________．
[解析] 第二种表述如图所示．热力学第二定律的实质是一切与热现象有关的宏观过程均具有方向性．
[答案] 见解析
回归本节知识，自我完成以下问题：
1．请指出热传导、机械能和内能的转化、扩散都有什么特点？
提示：都具有方向性．
2．试写出热力学第二定律的两种表述？
提示：克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，或者说，不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化．
开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其他影响．
3．第一类永动机不可能制成的原因是什么？第二类永动机不可能制成的原因又是什么？
提示：违背能量守恒定律．违背热力学第二定律．
课时分层作业(十) 热力学第二定律
题组一 热力学第二定律的理解
1．下列说法正确的是( )
A．热量不仅可以从高温物体传到低温物体，也可自发地从低温物体传到高温物体
B．空调等设备就是利用了热传导的方向性
C．无论采用什么方法，都不可能把热量从低温物体传递给高温物体
D．热量能自发地传递的条件是必须存在“温度差”
D [热传导具有方向性，热量可以自发地由高温物体传到低温物体，也可以从低温物体传到高温物体，但不能自发地进行，故A错误；空调等可以将热量由低温物体传到高温物体，但消耗了电能，故B、C错误；D正确．]
2．(多选)下列说法正确的是( )
A．热传导过程是有方向性的，因此两个温度不同的物体接触时，热量一定是从高温物体传给低温物体的
B．热传导过程是不可逆的
C．两个不同的物体接触时热量会自发地从内能多的物体传向内能少的物体
D．电冰箱制冷是因为电冰箱自发地将内部热量传给外界
AB [热量可以自发地由高温物体传递给低温物体，但热量从低温物体传递给高温物体要引起其他变化，故A、B正确．]
3．(多选)下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是( )
A．第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律
B．能量耗散过程中能量是守恒的
C．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律
D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
ABD [第一类永动机是指不消耗能量却可以不断对外做功的机器，违背了能量守恒定律，A正确；电冰箱在电机做功的情况下，不断把冰箱内的热量传到外界，没有违背热力学第二定律，C错误；根据能量守恒定律和热力学第二定律知，B、D正确．]
4．下列说法正确的是( )
A．甲图中的酱油蛋是布朗运动的结果
B．乙图中的水黾可以停在水面，是因为水的表面张力
C．丙图中两种材料上的酱油滴，从形状可以看出酱油与左边材料不浸润，与右边材料浸润
D．丁图中电冰箱能把热量从低温的箱内传到高温的箱外，违背了热力学第二定律
B [题图甲中的酱油蛋是酱油里的色素进入蛋清，是扩散现象，故A错误；题图乙中的水黾可以停在水面，说明了水存在表面张力，是表面层中水分子引力的宏观表现，故B正确；题图丙中两种材料上的酱油滴，从形状可以看出酱油与左边材料浸润，与右边材料不浸润，故C错误；题图丁中电冰箱能把热量从低温的箱内传到高温的箱外不是自发的，此过程是由于电动机做功，所以不违背热力学第二定律，故D错误．]
5．如图所示的气缸内盛有定量的理想气体，气缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与气缸壁的接触是光滑的，但不漏气．现将活塞杆与外界连接，使其缓慢地向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功．若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是( )
A．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律
B．气体从单一热源吸热，但并未全用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律
C．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律
D．ABC三种说法都不对
C [热力学第二定律从机械能与内能转化过程的方向性来描述是不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化．本题中如果没有外界的帮助，比如外力拉动活塞杆使活塞向右移动，使气体膨胀对外做功，导致气体温度略微降低，是不可能从外界吸收热量的，即这一过程虽然是气体从单一热源吸热，全用来对外做功，但引起了其他变化，所以此过程不违反热力学第二定律，故C正确．]
6．(多选)根据热力学第二定律，下列说法正确的是( )
A．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
B．没有冷凝器，只有单一的热库，能从单一热库吸收热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机是可以实现的
C．制冷系统将冰箱里的热量传到外界较高温度的空气中而不引起其他变化
D．不可能使热量由低温物体传到高温物体，而不引起其他变化
AD [热力学第二定律揭示了与热现象有关的物理过程的方向性．机械能和内能的转化过程具有方向性，机械能可以全部转化为内能，而内能要全部转化为机械能必须借助外界的帮助，因而会引起其他变化，故A正确，B错误；热传导过程也具有方向性，热量能自发地从高温物体传递到低温物体，但要从低温物体传递到高温物体，必然会引起其他变化(外界对系统做功)，故C错误，D正确．]
7．如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A．其中A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程．这就是热机的“卡诺循环”．则( )
A．A→B过程，说明热机可以从单一热源吸热对外做功而不引起其他变化
B．B→C过程中，气体分子在单位时间内碰撞单位面积器壁的平均冲量增大
C．C→D过程中，气体的内能增大
D．整个循环过程中，气体从外界吸收热量
D [根据热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化，故A错误；B→C过程中，绝热膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降低，分子的平均动能减小，压强减小，单位时间内气体分子对器壁单位面积的冲量为I＝pSΔt，气体分子在单位时间内碰撞单位面积器壁的平均冲量减小，故B错误；C→D为等温过程，温度是理想气体的内能大小的标度，故温度恒定，内能不变，故C错误；整个循环过程中，气体对外做功，从状态A回到状态A，温度相同，根据热力学第一定律可知，气体一定从外界吸热，故D正确．]
题组二 第二类永动机不可能制成
8．(多选)关于第二类永动机，下列说法正确的是( )
A．没有冷凝器，只有单一热库，能将从单一热库吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机叫作第二类永动机
B．第二类永动机违反了能量守恒定律，所以不可能制成
C．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不能全部转化为机械能
D．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化
AD [根据第二类永动机的定义可知，A正确；第二类永动机不违反能量守恒定律，而是违反热力学第二定律，B错误；机械能可以全部转化为内能，内能在引起其他变化时也可以全部转化为机械能，C错误，D正确．]
9．证明热力学第二定律两种表述是等效的．
[解析] 设克劳修斯表述不成立，如图甲所示，低温热源T2可以自发地向高温热源T1传递热量Q2．那么，我们可在高温热源T1和低温热源T2之间设置一热机，使它从高温热源吸收热量Q1，对外做功W，并把热量Q2传递给低温热源．当这一过程完成之时，低温热源由于吸热和放热相等，没有引起其他变化．高温热源放出热量Q1大于吸收热量Q2，热机对外做功W＝Q1－Q2，相当于高温热源放出的热量全部用来对外做功，且没有引起其他变化，也就是说单一热库所放出的热量全部用来做功．这显然是违背开尔文表述的．假设开尔文表述不成立，如图乙所示，从高温热源吸收的热量可以完全转化为功而不引起其他变化．那么可以设将吸收的热量Q1转化成的功用于T2低温热源制冷，即做功W协助低温热源T2将热量Q2传向高温热源T1，当这一过程完成时，热量Q1所做的功W又回到T1，从整体上看为从低温热源自发地传递热量到高温热源，这明显违背了克劳修斯表述．即凡违背克劳修斯表述的说法，必然违背开尔文表述．反之，凡违背开尔文表述的，也必然违背克劳修斯表述．
[答案] 见解析
10．(多选)用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如图所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象．关于这一现象的说法正确的是( )
A．这一实验不违背热力学第二定律
B．在实验过程中，热水温度降低，冷水温度升高
C．在实验过程中，热水的内能全部转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能
D．在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，电能则全部转化成冷水的内能
AB [自然界中的任何自然现象或过程都不违反热力学定律，本实验现象也不违反热力学第二定律，A正确．整个过程中能量守恒且热传递具有方向性，B正确．在实验过程中，热水中的内能除转化为电能外，还升高金属丝的温度，内能不能全部转化为电能；电能除转化为冷水的内能外，还升高金属丝的温度，电能不能全部转化为冷水的内能，C、D错误．]
11．关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是( )
A．热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互矛盾的
B．内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾
C．两条定律都是有关能量的转化规律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别
D．其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律
B [热力学第一定律揭示了内能与其他形式能量之间的转化关系，是能量守恒定律在热学中的具体体现．热力学第二定律则进一步阐明了内能与其他形式能量转化时的方向性，二者表述的角度不同，本质不同，相互补充，并不矛盾，故选项C、D错误，B正确；内能在一定条件下可以全部转化为机械能，热量也可以由低温物体传递到高温物体，但是要引起其他变化，如电冰箱制冷机工作要消耗电能，故选项A错误．]
12．(多选)如图所示，一导热性能良好的密闭容器被隔板隔成A、B两部分．两部分气体的压强分别为pA＝2p0，pB＝p0，体积之比为VA∶VB＝1∶2，现上提活栓K，隔板可自由移动，最终达到平衡状态．已知隔板与器壁之间光滑，环境温度保持不变，以下说法正确的是( )
A．平衡时A、B两部分气体体积相等
B．平衡时两部分气体的压强为p＝1.5p0
C．过程中A部分气体内能不变，从外界吸热
D．由于气体分子运动的无规则性，上提活栓到隔板达到稳定的过程自发可逆
AC [上提活栓K，待活塞稳定后pA′＝pB′，根据玻意耳定律，对A部分气体pAVA＝pA′(VA＋ΔV)，对B部分气体pBVB＝pB′(VB－ΔV)，可知平衡时A、B两部分气体体积相等，压强为pA′＝pB′＝43 p0，故A正确，B错误；过程中A部分气体内能不变，A部分气体对外界做功，根据热力学第一定律可知，A部分气体从外界吸热，故C正确；根据热力学第二定律可知，上提活栓到隔板达到稳定的过程自发情况下不可逆，故D错误．故选AC．]
13．1821年，德国物理学家塞贝克发现了一种怪现象：把两根铜丝和一根铁丝与灵敏电流计串联成闭合电路，然后把铜铁丝的一个连接点放在盛有冰水混合物的容器里保持低温，另一个连接点放在火焰上加热，升到很高的温度时，发现灵敏电流计的指针发生了偏转，表明闭合电路中产生了电流，这就是温差发电现象．
问题：这一实验是否违反热力学第二定律？简述这一过程中能的转化情况．
[解析] 不违反，内能不可能全部转化为电能，而不产生其他影响；产生的电能是由被火焰加热的铜铁丝的内能转化而来，其内能一部分转化为电能，一部分传递给冰水混合物．
[答案] 见解析永动机
第一类永动机
第二类永动机
设计要求
不消耗任何能量，可以不断地对外做功(或只给予很小的能量启动后，可以永远运动下去)
将内能全部转化为机械能，而不引起其他变化(或只有一个热库，实现内能与机械能的转化)
不可能制成的原因
违背了能量守恒定律
违背了热力学第二定律
相关学案
高中物理粤教版 (2019)必修 第三册第一节 电路中的能量学案： 这是一份高中物理粤教版 (2019)必修 第三册<a href="/wl/tb_c4003200_t4/?tag_id=42" target="_blank">第一节 电路中的能量学案</a>，共20页。
高中物理4 热力学第二定律优质导学案： 这是一份高中物理<a href="/wl/tb_c163316_t4/?tag_id=42" target="_blank">4 热力学第二定律优质导学案</a>，共10页。
必修 第三册第一节 电路中的能量导学案： 这是一份必修 第三册第一节 电路中的能量导学案，共20页。
