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3　熱力學第二定律
(分值：60分)
1~6題每題4分，共24分
考點一　熱力學第二定律的理解
1.(多選)下列哪些現象能夠發生，并且不違背熱力學第二定律(　　　　)
A.常溫下一杯熱茶在打開杯蓋后，茶會自動變得更熱
B.蒸汽機把蒸汽的內能全部轉化成機械能而不引起其他變化
C.桶中混濁的泥水在靜置一段時間后，泥沙下沉，上面的水變清，泥、水自動分離
D.電冰箱通電后把箱內低溫物體的熱量傳到箱外高溫物體
2.(多選)根據熱力學第二定律可知，下列說法中正確的是(　　　　)
A.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
B.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是可以實現的
C.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
D.如果沒有摩擦、漏氣等，熱機效率可以達到100%
3.(多選)(2023·廣州市高二期末)如圖所示為電冰箱的工作原理示意圖。壓縮機工作時，強迫制冷劑在冰箱內、外的管道中不斷循環。在蒸發器中制冷劑汽化吸收箱體內的熱量，經過冷凝器時制冷劑液化，放出熱量到箱體外。下列說法正確的是(　　　　)
A.熱量可以自發地從冰箱內傳到冰箱外
B.電冰箱的制冷系統能夠不斷地把冰箱內的熱量傳到外界，是因為其消耗了電能
C.電冰箱的工作原理不違背熱力學第二定律
D.電冰箱的工作原理違背熱力學第二定律
4.關于熱力學定律，下列說法正確的是(　　　　)
A.對某物體做功，必定會使該物體的內能增加
B.質量一定的某種理想氣體吸收熱量后溫度一定升高
C.不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體
D.功轉變為熱的實際宏觀過程是不可逆過程
考點二　熱力學第一定律和熱力學第二定律的比較
5.關于熱力學第一定律和熱力學第二定律，下列論述正確的是(　　　　)
A.熱力學第一定律指出內能可以與其他形式的能相互轉化，而熱力學第二定律則指出內能不可能完全轉化為其他形式的能，故這兩條定律是相互矛盾的
B.內能可以全部轉化為其他形式的能，只是會產生其他影響，故兩條定律并不矛盾
C.兩條定律都是有關能量的轉化規律，它們不但不矛盾，而且沒有本質區別
D.能量守恒定律包含了熱力學第一定律和熱力學第二定律
6.(多選)關于熱力學第一定律和熱力學第二定律，下列說法正確的是(　　　　)
A.一定質量的理想氣體經歷一緩慢的絕熱膨脹過程，氣體的內能減少
B.氣體向真空的自由膨脹是不可逆的
C.第一類永動機不可能制成是因為違背了熱力學第二定律
D.熱力學第二定律可描述為“不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體”
7~10題每題7分，共28分
7.隨著世界經濟的快速發展，能源短缺問題日顯突出，油價的不斷攀升，已對各國人民的日常生活造成了各種影響，如排長隊等待加油的情景已經多次在世界各地發生，能源成為困擾世界經濟發展的重大難題之一。下列有關能量轉化的說法正確的是(　　　　)
A.只要對內燃機不斷改進，就可以把內燃機得到的全部內能轉化為機械能
B.滿足能量守恒定律的物理過程都能自發地進行
C.可以直接利用空氣中的內能，減少“溫室效應”
D.物體吸收熱量，物體的內能可能減小
8.(多選)(2023·哈爾濱市期末)下列有關熱力學第二定律的說法正確的是(　　　　)
A.氣體自發地擴散運動總是向著更為無序的方向進行，是不可逆過程
B.能源危機說明自然界的總能量在不斷減少
C.水的溫度自動下降時，釋放的內能可以自發地全部轉化為機械能
D.物體從高溫熱庫吸收熱量后，內能可能變少
9.(2024·西安市模擬)如圖所示，氣缸內盛有一定質量的理想氣體，氣缸壁是導熱的，缸外環境保持恒溫，活塞與氣缸壁之間無摩擦，但不漏氣?，F將活塞桿與外界連接并緩慢地向右移動，這樣氣體將等溫膨脹并通過桿對外做功。已知理想氣體的內能只與溫度有關，則下列說法正確的是(　　　　)
A.氣體是從單一熱源吸熱，全用來對外做功，因此此過程違反熱力學第二定律
B.氣體是從單一熱源吸熱，但并未全用來對外做功，所以此過程不違反熱力學第二定律
C.氣體是從單一熱源吸熱，全用來對外做功，但此過程不違反熱力學第二定律
D.以上三種說法都不對
10.如圖所示，兩種不同的金屬組成一個回路，接觸頭1置于熱水杯中，接觸頭2置于冷水杯中，此時回路中電流計發生偏轉，這是溫差電現象，假設此過程電流做功為W，接觸頭1從熱水中吸收的熱量為Q1，冷水從接觸頭2吸收的熱量為Q2，根據熱力學第二定律可得(　　　　)
A.Q1=W B.Q1>W
C.Q1(8分)
11.(多選)如圖是空氣能熱水器的工作原理示意圖，它主要由儲水箱、毛細管、蒸發器、壓縮機、冷凝器等部件組成。制冷劑在毛細管、蒸發器、壓縮機、冷凝器之間循環過程與我們所熟悉的電冰箱的制冷循環過程相同，其工作過程如下：
①液態制冷劑經過一段很細的毛細管緩慢地進入蒸發器，在蒸發器中迅速汽化，并從低溫的空氣中吸收熱量。
②制冷劑汽化生成的蒸汽被壓縮機壓縮后變成高溫高壓的蒸汽進入冷凝器。
③在冷凝器中，高溫高壓的蒸汽將熱量傳遞給水并發生液化。制冷劑以此不斷循環流動，使水的溫度不斷上升。下列說法正確的是(　　　　)
A.空氣能熱水器實現了“熱量由低溫物體(空氣)傳向高溫物體(水)”
B.空氣能熱水器中的水被加熱是由電直接加熱的
C.空氣能熱水器的工作原理不違反熱力學第一定律
D.空氣能熱水器的制熱系統能夠不斷地把空氣的內能傳給水，是因為其消耗了電能
答案精析
1.CD?。圻x項A、B都違背了熱力學第二定律，都不能發生。選項C中系統的勢能減少了，選項D中消耗了電能，所以不違背熱力學第二定律，均能發生。］
2.AC?。蹮崃W第二定律揭示了與熱現象有關的宏觀自然過程的方向性，機械能和內能的轉化過程具有方向性，機械能可以全部轉化為內能，而內能要全部轉化為機械能必須借助外部的幫助，即會引起其他變化，A選項正確，B選項錯誤；熱傳遞過程也具有方向性，熱量能自發地從高溫物體傳給低溫物體，但是熱量要從低溫物體傳到高溫物體，必然要引起其他變化(外界對系統做功)，C選項正確；熱機效率無法達到100%，D選項錯誤。］
3.BC?。鄹鶕崃W第二定律，熱量不能自發地從低溫物體傳到高溫物體，要想使熱量從低溫物體傳到高溫物體必須借助于其他系統做功，故A錯誤，B正確；電冰箱的工作原理不違背熱力學第二定律，故C正確，D錯誤。］
4.D　［由熱力學第一定律ΔU=W+Q，改變內能的方式有做功和熱傳遞，若W>0，而Q<0，則內能不一定增加，A項錯誤；同理氣體吸收熱量后，內能不一定增加，溫度不一定升高，B項錯誤；在產生其他影響的情況下熱量可以從低溫物體傳向高溫物體，C項錯誤；功轉變為熱具有方向性，D項正確。］
5.B　［熱力學第一定律揭示了內能與其他形式能量之間的轉化關系，是能量守恒定律在熱力學中的具體體現。熱力學第二定律則進一步闡明了內能與其他形式能量轉化時的方向性，二者表述的角度不同，本質不同，相互補充，并不矛盾，B正確，A、C、D錯誤。］
6.AB?。垡欢ㄙ|量的理想氣體經歷一緩慢的絕熱膨脹過程，Q=0，W<0，根據ΔU=W+Q可知，氣體的內能減小，故A正確；熱力學第二定律表明：自然界中進行的涉及熱現象的宏觀過程都具有方向性，是不可逆的，故氣體向真空的自由膨脹是不可逆的，故B正確；第一類永動機不可能制成是因為違背了能量守恒定律，故C錯誤；熱力學第二定律可描述為“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”，故D錯誤。］
7.D?。蹆热紮C工作時，燃料不可能全部燃燒，尾氣要帶走部分熱量，零件之間存在摩擦生熱，發動機本身需要散熱等等，故發動機不可能將所有內能轉化為機械能，A錯誤；由于能量的轉移和轉化具有方向性，滿足能量守恒定律的物理過程不一定能自發地進行，B錯誤；空氣中的內能并不能直接被利用，如果需要利用，則需要熱泵，例如空調、空氣能熱水器等，熱泵工作同時消耗電能，引起了其他變化，C錯誤；根據熱力學第一定律ΔU=W+Q可知，物體吸收熱量的同時，物體對外界做功，則物體的內能有可能減少，D正確。］
8.AD?。蹥怏w自發地擴散運動總是向著無序的方向進行，是不可逆的過程，故A正確；根據能量守恒定律可知自然界的總能量是守恒的，故B錯誤；物體溫度下降釋放的內能不可能在不引起其他變化的情況下完全轉化為機械能，故C錯誤；改變物體內能方式有熱傳遞和做功，所以當物體吸收熱量后對外做功的情況下內能可能減少，故D正確。］
9.C?。塾捎跉飧妆谑菍岬模饨鐪囟炔蛔?，活塞桿與外界連接并使活塞緩慢地向右移動過程中，有足夠時間進行傳熱，氣缸內的氣體溫度不變，即內能不變。該過程氣體是從單一熱源即外部環境吸收熱量，全部用來對外做功并保證內能不變，但此過程并不違反熱力學第二定律，這是因為此過程需要外力對活塞做功來維持，如果沒有外力對活塞做功，此過程不可能自發進行，故選項C正確。］
10.B?。鄹鶕崃W第二定律，不可能從單一熱源吸收熱量使之全部用來做功，而不產生其他影響；所以從熱水中吸收的熱量Q1應該大于電流做的功W，即Q1>W。根據能量守恒定律和熱力學第二定律，從熱水中吸收的熱量轉化成了兩部分，一部分是電能W，另一部分是冷水吸收的熱量Q2，故選B。］
11.ACD?。劭諝饽軣崴鞴ぷ鲿r將外界低溫空氣中的熱收集起來然后通過壓縮機再傳給里面溫度較高的水，使水的溫度升高，故A、D正確，B錯誤；空氣能熱水器在工作時遵守熱力學第一定律，故C正確。］3　熱力學第二定律
［學習目標］　1.了解自然界中宏觀過程的方向性。2.了解熱力學第二定律的兩種典型表述，能運用熱力學第二定律解釋自然界中的能量轉化、轉移以及宏觀自然過程的方向性問題(重難點)。
一、自然界中宏觀過程的方向性　熱力學第二定律
踢出的足球在地面上運動，最終可以停在地面上，能量如何轉化？靜止的足球和地面，周圍的空氣能否自發地降低溫度釋放內能，并將內能全部轉化為足球的動能讓足球又滾動起來？說明了什么？
1.自然界中宏觀過程的方向性
一切與熱現象有關的宏觀自然過程都具有　　　　性，其相反的過程是不可能　　　產生的。
2.熱力學第二定律
(1)熱力學第二定律的克勞修斯表述
熱量不可能　　　　地從低溫物體傳遞到高溫物體，該表述闡述的是熱傳遞的方向性。
(2)熱力學第二定律的開爾文表述
不可能從單一熱源吸收熱量，使之全部變成功，而不　　　　　　　　，該表述闡述的是機械能與內能之間轉化的方向性。
(3)熱力學第二定律的克勞修斯表述和開爾文表述是　　　　的。
(4)熱力學第二定律的實質：揭示了宏觀自然過程的　　　　　　。
1.熱傳遞的方向性能否簡單理解為“熱量不會從低溫物體傳給高溫物體”？
2.如圖所示是制冷機和熱機的工作過程示意圖，通過此圖思考以下問題：
(1)制冷機工作時熱量是自發地從低溫熱源傳到高溫熱源嗎？
(2)熱機工作時能否將從高溫熱源吸收的熱量全部用于做功？
3.有人設想了一種利用地熱能的方式：將地面上的水通入溫度高的地熱異常區汽化，所吸收的熱量除用于克服摩擦做功外全部用來對外做功。這種機器被稱為“第二類永動機”?！暗诙愑绖訖C”有可能實現嗎？它是否違背能量守恒定律和熱力學第二定律？
(1)只要滿足能量守恒定律的物理過程都能實現。(　　)
(2)由熱力學第二定律可知熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體。(　　)
(3)不可能從單一熱源吸收熱量，使之全部變成功。(　　)
例1　下列過程中可能發生的是(　　)
A.某種物質從高溫熱源吸收20 kJ的熱量，全部轉化為機械能，而沒有產生其他影響
B.打開一高壓密閉容器，其內氣體自發逸出后又自發跑進去，恢復原狀
C.利用其他手段，使低溫物體的溫度更低，高溫物體的溫度更高
D.將兩瓶不同液體混合，然后它們又自發地各自分開
例2　(多選)(2023·開遠市第一中學高二期末)地球上有很多的海水，它的總質量約為1.4×1018 t，如果這些海水的溫度降低0.1 ℃，將要放出5.8×1023 J的熱量。有人曾設想利用海水放出的熱量，使它完全變成機械能來解決能源危機，但這種機器是不能制成的，關于其原因，下列說法正確的是(　　)
A.內能不能轉化成機械能
B.內能轉化成機械能不滿足熱力學第一定律
C.只從單一熱源吸收熱量并完全轉化成機械能的機械不滿足熱力學第二定律
D.機械能可全部轉化為內能，內能不可能全部轉化為機械能，同時不引起其他變化
1.一切物理過程均遵循能量守恒定律，但遵循能量守恒定律的物理過程不一定均能實現。
2.熱力學第二定律的兩種表述分別對應著一種“不可能”，但都有一個前提條件“自發地”或“不產生其他影響”，如果去掉這種前提條件，就都是有可能的。例如電冰箱的作用就是使熱量從低溫物體傳到高溫物體，等溫膨脹就是從單一熱庫吸收熱量，使之完全用來做功，但不是自發地或是產生了其他影響。
二、熱力學第一定律和熱力學第二定律的比較
1.熱力學兩定律的比較
熱力學第一定律 熱力學第二定律
區別 是能量守恒定律在熱力學中的表現，否定了創造能量和消滅能量的可能性，從而否定了第一類永動機 是關于在有限空間和時間內，一切和熱現象有關的宏觀自然過程具有不可逆性的經驗總結，從而否定了第二類永動機
聯系 兩定律分別從不同角度揭示了與熱現象有關的物理過程所遵循的規律，二者既相互獨立，又相互補充，都是熱力學的理論基礎
2.兩類永動機的比較
第一類永動機 第二類永動機
設計要求 不消耗任何能量，可以不斷做功(或只給予很少的能量啟動后，可以永遠運動下去) 將內能全部轉化為機械能，而不引起其他變化(或只有一個熱源，實現內能向機械能的轉化)
不可能制 成的原因 違背了能量守恒定律 違背了熱力學第二定律
例3　(2020·全國卷Ⅱ)下列關于能量轉換過程的敘述，違背熱力學第一定律的有　　　　，不違背熱力學第一定律、但違背熱力學第二定律的有　　　　。(填正確答案標號)
A.汽車通過燃燒汽油獲得動力并向空氣中散熱
B.冷水倒入保溫杯后，冷水和杯子的溫度都變得更低
C.某新型熱機工作時將從高溫熱源吸收的熱量全部轉化為功，而不產生其他影響
D.冰箱的制冷機工作時從箱內低溫環境中提取熱量散發到溫度較高的室內
答案精析
一、
機械能轉化為內能　不能　與熱現象有關的宏觀過程有方向性
梳理與總結
1.方向　自發
2.(1)自發　(2)產生其他影響
(3)等價　(4)方向性
討論交流
1.不能。兩個溫度不同的物體相互接觸時，熱量會自發地從高溫物體傳給低溫物體，使高溫物體的溫度降低，低溫物體的溫度升高，這個過程是自發進行的，不需要任何外界的影響或者幫助。有時我們也能實現熱量從低溫物體傳給高溫物體，如電冰箱，但這不是自發地進行的，需要消耗電能。
2.(1)不是，熱量從低溫熱源傳到高溫熱源時需要有外界做功。
(2)不能，熱機工作時只能將從高溫熱源吸收熱量的一部分用來做功，剩余的部分釋放到低溫熱源。
3.第二類永動機不可能實現，雖然不違背能量守恒定律，但違背熱力學第二定律。
易錯辨析
(1)×　(2)×　(3)×
例1　C　［根據熱力學第二定律，熱量自發地全部轉化為機械能是不可能的，A錯誤；氣體膨脹具有方向性，不能自發逸出又自發跑進去，使其恢復原狀，B錯誤；根據熱力學第二定律，熱量不可能從低溫物體自發地傳遞給高溫物體，而不引起其他的變化，但通過一些手段是可以實現的，C正確；擴散現象有方向性，因此液體混合后不能自發地各自分開，D錯誤。］
例2　CD?。蹆饶芸梢赞D化成機械能，如熱機，故A錯誤；內能轉化成機械能的過程滿足熱力學第一定律，也可以說符合能量守恒定律，故B錯誤；根據熱力學第二定律可知，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，故C、D正確。］
二、
例3　B　C
解析　A項符合熱力學第一、第二定律。冷水和杯子溫度不可能都變低，只能是一個升高一個降低，或溫度都不變，B項描述違背了熱力學第一定律。C項描述雖然不違背熱力學第一定律，但違背了熱力學第二定律。D項中冰箱消耗電能從而可以從低溫環境中提取熱量散發到溫度較高的室內，不違背熱力學第二定律。(共46張PPT)
DISANZHANG
第三章
3　熱力學第二定律
1.了解自然界中宏觀過程的方向性。
2.了解熱力學第二定律的兩種典型表述，能運用熱力學第二定律解釋自然界中的能量轉化、轉移以及宏觀自然過程的方向性問題(重難點)。
學習目標
一、自然界中宏觀過程的方向性　熱力學第二定律
二、熱力學第一定律和熱力學第二定律的比較
課時對點練
內容索引
自然界中宏觀過程的方向性　熱力學第二定律
一
踢出的足球在地面上運動，最終可以停在地面上，能量如何轉化？靜止的足球和地面，周圍的空氣能否自發地降低溫度釋放內能，并將內能全部轉化為足球的動能讓足球又滾動起來？說明了什么？
答案　機械能轉化為內能　不能　與熱現象有關的宏觀過程有方向性
1.自然界中宏觀過程的方向性
一切與熱現象有關的宏觀自然過程都具有 性，其相反的過程是不可能 產生的。
2.熱力學第二定律
(1)熱力學第二定律的克勞修斯表述
熱量不可能 地從低溫物體傳遞到高溫物體，該表述闡述的是熱傳遞的方向性。
梳理與總結
方向
自發
自發
(2)熱力學第二定律的開爾文表述
不可能從單一熱源吸收熱量，使之全部變成功，而不 ，該表述闡述的是機械能與內能之間轉化的方向性。
(3)熱力學第二定律的克勞修斯表述和開爾文表述是 的。
(4)熱力學第二定律的實質：揭示了宏觀自然過程的 。
產生其他影響
等價
方向性
1.熱傳遞的方向性能否簡單理解為“熱量不會從低溫物體傳給高溫物體”？
討論交流
答案　不能。兩個溫度不同的物體相互接觸時，熱量會自發地從高溫物體傳給低溫物體，使高溫物體的溫度降低，低溫物體的溫度升高，這個過程是自發進行的，不需要任何外界的影響或者幫助。有時我們也能實現熱量從低溫物體傳給高溫物體，如電冰箱，但這不是自發地進行的，需要消耗電能。
2.如圖所示是制冷機和熱機的工作過程示意圖，通過此圖思考以下問題：
(1)制冷機工作時熱量是自發地從低溫熱源傳到高溫熱源嗎？
答案　不是，熱量從低溫熱源傳到高溫熱源時需要有外界做功。
(2)熱機工作時能否將從高溫熱源吸收的熱量全部用于做功？
答案　不能，熱機工作時只能將從高溫熱源吸收熱量的一部分用來做功，剩余的部分釋放到低溫熱源。
3.有人設想了一種利用地熱能的方式：將地面上的水通入溫度高的地熱異常區汽化，所吸收的熱量除用于克服摩擦做功外全部用來對外做功。這種機器被稱為“第二類永動機”?！暗诙愑绖訖C”有可能實現嗎？它是否違背能量守恒定律和熱力學第二定律？
答案　第二類永動機不可能實現，雖然不違背能量守恒定律，但違背熱力學第二定律。
(1)只要滿足能量守恒定律的物理過程都能實現。(　　)
(2)由熱力學第二定律可知熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體。
(　　)
(3)不可能從單一熱源吸收熱量，使之全部變成功。(　　)
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×
×
　下列過程中可能發生的是
A.某種物質從高溫熱源吸收20 kJ的熱量，全部轉化為機械能，而沒有產
生其他影響
B.打開一高壓密閉容器，其內氣體自發逸出后又自發跑進去，恢復原狀
C.利用其他手段，使低溫物體的溫度更低，高溫物體的溫度更高
D.將兩瓶不同液體混合，然后它們又自發地各自分開
例1
√
根據熱力學第二定律，熱量自發地全部轉化為機械能是不可能的，A錯誤；
氣體膨脹具有方向性，不能自發逸出又自發跑進去，使其恢復原狀，B錯誤；
根據熱力學第二定律，熱量不可能從低溫物體自發地傳遞給高溫物體，而不引起其他的變化，但通過一些手段是可以實現的，C正確；
擴散現象有方向性，因此液體混合后不能自發地各自分開，D錯誤。
　(多選)(2023·開遠市第一中學高二期末)地球上有很多的海水，它的總質量約為1.4×1018 t，如果這些海水的溫度降低0.1 ℃，將要放出5.8×1023 J的熱量。有人曾設想利用海水放出的熱量，使它完全變成機械能來解決能源危機，但這種機器是不能制成的，關于其原因，下列說法正確的是
A.內能不能轉化成機械能
B.內能轉化成機械能不滿足熱力學第一定律
C.只從單一熱源吸收熱量并完全轉化成機械能的機械不滿足熱力學第二
定律
D.機械能可全部轉化為內能，內能不可能全部轉化為機械能，同時不引
起其他變化
例2
√
√
內能可以轉化成機械能，如熱機，故A錯誤；
內能轉化成機械能的過程滿足熱力學第一定律，也可以說符合能量守恒定律，故B錯誤；
根據熱力學第二定律可知，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，故C、D正確。
總結提升
1.一切物理過程均遵循能量守恒定律，但遵循能量守恒定律的物理過程不一定均能實現。
2.熱力學第二定律的兩種表述分別對應著一種“不可能”，但都有一個前提條件“自發地”或“不產生其他影響”，如果去掉這種前提條件，就都是有可能的。例如電冰箱的作用就是使熱量從低溫物體傳到高溫物體，等溫膨脹就是從單一熱庫吸收熱量，使之完全用來做功，但不是自發地或是產生了其他影響。
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熱力學第一定律和熱力學第二定律的比較
二
1.熱力學兩定律的比較
熱力學第一定律 熱力學第二定律
區別 是能量守恒定律在熱力學中的表現，否定了創造能量和消滅能量的可能性，從而否定了第一類永動機 是關于在有限空間和時間內，一切和熱現象有關的宏觀自然過程具有不可逆性的經驗總結，從而否定了第二類永動機
聯系 兩定律分別從不同角度揭示了與熱現象有關的物理過程所遵循的規律，二者既相互獨立，又相互補充，都是熱力學的理論基礎
2.兩類永動機的比較
第一類永動機 第二類永動機
設計要求 不消耗任何能量，可以不斷做功(或只給予很少的能量啟動后，可以永遠運動下去) 將內能全部轉化為機械能，而不引起其他變化(或只有一個熱源，實現內能向機械能的轉化)
不可能制成的原因 違背了能量守恒定律 違背了熱力學第二定律
　(2020·全國卷Ⅱ)下列關于能量轉換過程的敘述，違背熱力學第一定律的有　　，不違背熱力學第一定律、但違背熱力學第二定律的有　　。(填正確答案標號)
A.汽車通過燃燒汽油獲得動力并向空氣中散熱
B.冷水倒入保溫杯后，冷水和杯子的溫度都變得更低
C.某新型熱機工作時將從高溫熱源吸收的熱量全部轉化為功，而不產生
其他影響
D.冰箱的制冷機工作時從箱內低溫環境中提取熱量散發到溫度較高的室內
例3
B
C
A項符合熱力學第一、第二定律。冷水和杯子溫度不可能都變低，只能是一個升高一個降低，或溫度都不變，
B項描述違背了熱力學第一定律。
C項描述雖然不違背熱力學第一定律，但違背了熱力學第二定律。
D項中冰箱消耗電能從而可以從低溫環境中提取熱量散發到溫度較高的室內，不違背熱力學第二定律。
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課時對點練
三
考點一　熱力學第二定律的理解
1.(多選)下列哪些現象能夠發生，并且不違背熱力學第二定律
A.常溫下一杯熱茶在打開杯蓋后，茶會自動變得更熱
B.蒸汽機把蒸汽的內能全部轉化成機械能而不引起其他變化
C.桶中混濁的泥水在靜置一段時間后，泥沙下沉，上面的水變清，泥、
水自動分離
D.電冰箱通電后把箱內低溫物體的熱量傳到箱外高溫物體
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
基礎對點練
√
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
選項A、B都違背了熱力學第二定律，都不能發生。
選項C中系統的勢能減少了，
選項D中消耗了電能，所以不違背熱力學第二定律，均能發生。
2.(多選)根據熱力學第二定律可知，下列說法中正確的是
A.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
B.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是可以實現的
C.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
D.如果沒有摩擦、漏氣等，熱機效率可以達到100%
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熱力學第二定律揭示了與熱現象有關的宏觀自然過程的方向性，機械能和內能的轉化過程具有方向性，機械能可以全部轉化為內能，而內能要全部轉化為機械能必須借助外部的幫助，即會引起其他變化，A選項正確，B選項錯誤；
熱傳遞過程也具有方向性，熱量能自發地從高溫物體傳給低溫物體，但是熱量要從低溫物體傳到高溫物體，必然要引起其他變化(外界對系統做功)，C選項正確；
熱機效率無法達到100%，D選項錯誤。
3.(多選)(2023·廣州市高二期末)如圖所示為電冰箱的工作原理示意圖。壓縮機工作時，強迫制冷劑在冰箱內、外的管道中不斷循環。在蒸發器中制冷劑汽化吸收箱體內的熱量，經過冷凝器時制冷劑液化，放出熱量到箱體外。下列說法正確的是
A.熱量可以自發地從冰箱內傳到冰箱外
B.電冰箱的制冷系統能夠不斷地把冰箱
內的熱量傳到外界，是因為其消耗了電能
C.電冰箱的工作原理不違背熱力學第二定律
D.電冰箱的工作原理違背熱力學第二定律
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根據熱力學第二定律，熱量不能自發地從
低溫物體傳到高溫物體，要想使熱量從低
溫物體傳到高溫物體必須借助于其他系統
做功，故A錯誤，B正確；
電冰箱的工作原理不違背熱力學第二定律，故C正確，D錯誤。
4.關于熱力學定律，下列說法正確的是
A.對某物體做功，必定會使該物體的內能增加
B.質量一定的某種理想氣體吸收熱量后溫度一定升高
C.不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體
D.功轉變為熱的實際宏觀過程是不可逆過程
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由熱力學第一定律ΔU=W+Q，改變內能的方式有做功和熱傳遞，若W>0，而Q<0，則內能不一定增加，A項錯誤；
同理氣體吸收熱量后，內能不一定增加，溫度不一定升高，B項錯誤；在產生其他影響的情況下熱量可以從低溫物體傳向高溫物體，C項錯誤；
功轉變為熱具有方向性，D項正確。
考點二　熱力學第一定律和熱力學第二定律的比較
5.關于熱力學第一定律和熱力學第二定律，下列論述正確的是
A.熱力學第一定律指出內能可以與其他形式的能相互轉化，而熱力學第
二定律則指出內能不可能完全轉化為其他形式的能，故這兩條定律是
相互矛盾的
B.內能可以全部轉化為其他形式的能，只是會產生其他影響，故兩條定
律并不矛盾
C.兩條定律都是有關能量的轉化規律，它們不但不矛盾，而且沒有本質
區別
D.能量守恒定律包含了熱力學第一定律和熱力學第二定律
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熱力學第一定律揭示了內能與其他形式能量之間的轉化關系，是能量守恒定律在熱力學中的具體體現。熱力學第二定律則進一步闡明了內能與其他形式能量轉化時的方向性，二者表述的角度不同，本質不同，相互補充，并不矛盾，B正確，A、C、D錯誤。
6.(多選)關于熱力學第一定律和熱力學第二定律，下列說法正確的是
A.一定質量的理想氣體經歷一緩慢的絕熱膨脹過程，氣體的內能減少
B.氣體向真空的自由膨脹是不可逆的
C.第一類永動機不可能制成是因為違背了熱力學第二定律
D.熱力學第二定律可描述為“不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體”
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一定質量的理想氣體經歷一緩慢的絕熱膨脹過程，Q=0，W<0，根據ΔU=W+Q可知，氣體的內能減小，故A正確；
熱力學第二定律表明：自然界中進行的涉及熱現象的宏觀過程都具有方向性，是不可逆的，故氣體向真空的自由膨脹是不可逆的，故B正確；
第一類永動機不可能制成是因為違背了能量守恒定律，故C錯誤；
熱力學第二定律可描述為“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”，故D錯誤。
7.隨著世界經濟的快速發展，能源短缺問題日顯突出，油價的不斷攀升，已對各國人民的日常生活造成了各種影響，如排長隊等待加油的情景已經多次在世界各地發生，能源成為困擾世界經濟發展的重大難題之一。下列有關能量轉化的說法正確的是
A.只要對內燃機不斷改進，就可以把內燃機得到的全部內能轉化為機械能
B.滿足能量守恒定律的物理過程都能自發地進行
C.可以直接利用空氣中的內能，減少“溫室效應”
D.物體吸收熱量，物體的內能可能減小
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內燃機工作時，燃料不可能全部燃燒，尾氣要帶走部分熱量，零件之間存在摩擦生熱，發動機本身需要散熱等等，故發動機不可能將所有內能轉化為機械能，A錯誤；
由于能量的轉移和轉化具有方向性，滿足能量守恒定律的物理過程不一定能自發地進行，B錯誤；
空氣中的內能并不能直接被利用，如果需要利用，則需要熱泵，例如空調、空氣能熱水器等，熱泵工作同時消耗電能，引起了其他變化，C錯誤；
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根據熱力學第一定律ΔU=W+Q可知，物體吸收熱量的同時，物體對外界做功，則物體的內能有可能減少，D正確。
8.(多選)(2023·哈爾濱市期末)下列有關熱力學第二定律的說法正確的是
A.氣體自發地擴散運動總是向著更為無序的方向進行，是不可逆過程
B.能源危機說明自然界的總能量在不斷減少
C.水的溫度自動下降時，釋放的內能可以自發地全部轉化為機械能
D.物體從高溫熱庫吸收熱量后，內能可能變少
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氣體自發地擴散運動總是向著無序的方向進行，是不可逆的過程，故A正確；
根據能量守恒定律可知自然界的總能量是守恒的，故B錯誤；
物體溫度下降釋放的內能不可能在不引起其他變化的情況下完全轉化為機械能，故C錯誤；
改變物體內能方式有熱傳遞和做功，所以當物體吸收熱量后對外做功的情況下內能可能減少，故D正確。
9.(2024·西安市模擬)如圖所示，氣缸內盛有一定質量的理想氣體，氣缸壁是導熱的，缸外環境保持恒溫，活塞與氣缸壁之間無摩擦，但不漏氣?，F將活塞桿與外界連接并緩慢地向右移動，這樣氣體將等溫膨脹并通過桿對外做功。已知理想氣體的內能只與溫度有關，則下列說法正確的是
A.氣體是從單一熱源吸熱，全用來對外做功，因此此過
程違反熱力學第二定律
B.氣體是從單一熱源吸熱，但并未全用來對外做功，所
以此過程不違反熱力學第二定律
C.氣體是從單一熱源吸熱，全用來對外做功，但此過程不違反熱力學第二定律
D.以上三種說法都不對
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由于氣缸壁是導熱的，外界溫度不變，活塞桿與
外界連接并使活塞緩慢地向右移動過程中，有足
夠時間進行傳熱，氣缸內的氣體溫度不變，即內
能不變。該過程氣體是從單一熱源即外部環境吸收熱量，全部用來對外做功并保證內能不變，但此過程并不違反熱力學第二定律，這是因為此過程需要外力對活塞做功來維持，如果沒有外力對活塞做功，此過程不可能自發進行，故選項C正確。
10.如圖所示，兩種不同的金屬組成一個回路，接觸頭1置于熱水杯中，接觸頭2置于冷水杯中，此時回路中電流計發生偏轉，這是溫差電現象，假設此過程電流做功為W，接觸頭1從熱水中吸收的熱量為Q1，冷水從接觸頭2吸收的熱量為Q2，根據熱力學第二定律可得
A.Q1=W B.Q1>W
C.Q11
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根據熱力學第二定律，不可能從單一熱源吸收熱
量使之全部用來做功，而不產生其他影響；所以
從熱水中吸收的熱量Q1應該大于電流做的功W，
即Q1>W。根據能量守恒定律和熱力學第二定律，
從熱水中吸收的熱量轉化成了兩部分，一部分是電能W，另一部分是冷水吸收的熱量Q2，故選B。
11.(多選)如圖是空氣能熱水器的工作原理示意圖，它主要由儲水箱、毛細管、蒸發器、壓縮機、冷凝器等部件組成。制冷劑在毛細管、蒸發器、壓縮機、冷凝器之間循環過程與我們所熟悉的電冰箱的制冷循環過程相同，其工作過程如下：
①液態制冷劑經過一段很細的毛細管緩慢地
進入蒸發器，在蒸發器中迅速汽化，并從低
溫的空氣中吸收熱量。
②制冷劑汽化生成的蒸汽被壓縮機壓縮后變成高溫高壓的蒸汽進入冷凝器。
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③在冷凝器中，高溫高壓的蒸汽將熱量傳遞
給水并發生液化。制冷劑以此不斷循環流動，
使水的溫度不斷上升。下列說法正確的是
A.空氣能熱水器實現了“熱量由低溫物體(空
氣)傳向高溫物體(水)”
B.空氣能熱水器中的水被加熱是由電直接加熱的
C.空氣能熱水器的工作原理不違反熱力學第一定律
D.空氣能熱水器的制熱系統能夠不斷地把空氣的內能傳給水，是因為其
消耗了電能
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空氣能熱水器工作時將外界低溫空氣中的熱收集起來然后通過壓縮機再傳給里面溫度較高的水，使水的溫度升高，故A、D正確，B錯誤；
空氣能熱水器在工作時遵守熱力學第一定律，故C正確。
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