人教版 (2019)選擇性必修 第三冊(cè)4 熱力學(xué)第二定律達(dá)標(biāo)測(cè)試

這是一份人教版 (2019)選擇性必修 第三冊(cè)4 熱力學(xué)第二定律達(dá)標(biāo)測(cè)試，共22頁。試卷主要包含了新課標(biāo)要求，科學(xué)素養(yǎng)要求，教材研習(xí)，名師點(diǎn)睛，互動(dòng)探究等內(nèi)容，歡迎下載使用。
第4節(jié) 熱力學(xué)第二定律
一、新課標(biāo)要求
1.通過自然界中宏觀過程的方向性，了解熱力學(xué)第二定律。
2.了解熱力學(xué)第二定律的兩種表述,并能用熱力學(xué)第二定律解釋為什么第二類永動(dòng)機(jī)不能制造成功。
3.能用熱力學(xué)第二定律解釋自然界中的能量轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移及方向性問題,并能解決一些實(shí)際問題。
4.了解能量耗散、能源和環(huán)境。
二、科學(xué)素養(yǎng)要求
1.物理觀念：知道傳熱、擴(kuò)散現(xiàn)象、機(jī)械能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化具有方向性，了解能量耗散和品質(zhì)降低的原因，能解釋相關(guān)現(xiàn)象。
2.科學(xué)思維：理解熱力學(xué)第二定律的兩種表述，學(xué)會(huì)用熱力學(xué)第二定律解釋自然界中的能量轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移及方向性問題，提高分析推理能力。
3.科學(xué)探究：通過對(duì)熱機(jī)效率的探討，揭示熱機(jī)效率不能達(dá)到100%的實(shí)質(zhì)，學(xué)會(huì)與他人交流合作，提高探索科學(xué)的能力。
4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：學(xué)會(huì)科學(xué)家探索問題的方法，養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣。
三、教材研習(xí)
要點(diǎn)一、熱力學(xué)第二定律
克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地①從低溫物體傳到高溫物體。該表述闡述的是傳熱的方向性。
開爾文表述：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全②變成功，而不產(chǎn)生其他影響。該表述闡述了機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性。
要點(diǎn)二、能量耗散和能源是有限的
分散在環(huán)境中的內(nèi)能不能自動(dòng)聚集起來驅(qū)動(dòng)機(jī)器做功，這樣的轉(zhuǎn)化過程叫作“能量耗散”。能源的使用過程中雖然能的總量保持守恒，但能量的品質(zhì)③下降了。雖然能量總量不會(huì)減少，但能源會(huì)逐步減少，因此能源是有限的資源。
【自主思考】
①“熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體”這一說法是否正確？為什么？
②如圖所示為國內(nèi)某柴油機(jī)廠所產(chǎn)的單缸柴油機(jī)，圖中上方部分為水箱。水箱所起的作用是什么?柴油機(jī)工作時(shí)，內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能嗎？為什么？
③既然能量是守恒的，我們?yōu)槭裁催€要節(jié)約能源？
四、名師點(diǎn)睛
熱力學(xué)第二定律的理解
（1）傳熱的方向性
①熱量可以自發(fā)地由高溫物體傳給低溫物體。
②熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳給高溫物體。
③一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的。
（2）熱機(jī)
①熱機(jī)工作的兩個(gè)階段：第一個(gè)階段是燃燒燃料，把燃料中的化學(xué)能變成工作物質(zhì)的內(nèi)能。第二個(gè)階段是工作物質(zhì)對(duì)外做功，把自己的內(nèi)能變成機(jī)械能。
②熱機(jī)的效率：熱機(jī)輸出的機(jī)械功W與燃料產(chǎn)生的熱量Q的比值。用公式表示：η=WQ。
五、互動(dòng)探究
探究點(diǎn)一、熱力學(xué)第二定律的理解
情境探究
1.地球上有大量的海水，它的總質(zhì)量約為1.4×1018t，有人設(shè)想讓這些海水的溫度降低0.1℃，它將放出5.8×1023J的熱量，若全部用來發(fā)電，這相當(dāng)于1 800萬個(gè)功率為100萬千瓦的核電站一年的發(fā)電量。
（1）這是一件既經(jīng)濟(jì)又沒有環(huán)境污染的事情，這一想法違背能量守恒定律嗎？
（2）這個(gè)設(shè)想能成功嗎？為什么？
2.電冰箱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，通過壓縮機(jī)的工作可以使一定空間內(nèi)的物體溫度低于環(huán)境溫度并維持低溫狀態(tài)。
（1）電冰箱“將熱量從低溫物體傳到高溫物體”是否違背熱力學(xué)第二定律？
（2）夏天，將房間一臺(tái)正在工作的電冰箱的門打開，這是否可以降低室內(nèi)的平均溫度？為什么？
探究歸納
1.熱力學(xué)第二定律的理解
（1）“自發(fā)地”過程就是不受外來干擾進(jìn)行的自然過程，在熱傳遞過程中，熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，卻不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。要將熱量從低溫物體傳到高溫物體，必須“對(duì)外界有影響或有外界的幫助”，就是要有外界對(duì)其做功才能完成。電冰箱就是一例，它是靠電流做功把熱量從低溫處“搬”到高溫處的。
（2）“不產(chǎn)生其他影響”的含義是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對(duì)周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學(xué)方面的影響。如吸熱、放熱、做功等。
（3）熱力學(xué)第二定律的每一種表述都揭示了大量分子參與的宏觀過程的方向性。如機(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)械能而不引起其他變化，進(jìn)一步揭示了各種有關(guān)熱的物理過程都具有方向性。
（4）適用條件：只能適用于由很大數(shù)目分子所構(gòu)成的系統(tǒng)及有限范圍內(nèi)的宏觀過程。而不適用于少量的微觀體系，也不能把它擴(kuò)展到無限的宇宙。
（5）熱力學(xué)第二定律的兩種表述是等價(jià)的，即一個(gè)說法是正確的，另一個(gè)說法也必然是正確的；如一個(gè)說法是錯(cuò)誤的，另一個(gè)說法必然是不成立的。
2.熱力學(xué)第一定律與第二定律的比較
探究應(yīng)用
【典例】對(duì)熱力學(xué)第一定律和第二定律的理解，下列說法正確的是( )
A. 熱量不能由低溫物體傳遞到高溫物體
B. 外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能必定增加
C. 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
D. 機(jī)械能不能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
【遷移應(yīng)用】
1.（多選）下列哪些過程具有方向性( )
A. 熱傳遞過程
B. 動(dòng)能向勢(shì)能的轉(zhuǎn)化過程
C. 氣體的擴(kuò)散過程
D. 氣體向真空中的膨脹過程
2.（多選）根據(jù)熱力學(xué)第二定律，下列說法中正確的是( )
A. 不可能從單一熱源吸熱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(jī)是可以實(shí)現(xiàn)的
C. 制冷系統(tǒng)將冰箱里的熱量傳給外界較高溫度的空氣而不引起其他變化
D. 在火力發(fā)電中，燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部變成電能
探究點(diǎn)二、熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用
情境探究
1.如圖是制冷機(jī)和熱機(jī)的工作過程示意圖，通過此圖思考以下問題：
（1）制冷機(jī)工作時(shí)熱量是自發(fā)地從低溫?zé)釒靷鞯礁邷責(zé)釒靻幔?br>（2）熱機(jī)工作時(shí)能否將從高溫?zé)釒煳盏臒崃咳坑脕碜龉Γ?br>探究歸納
1.熱機(jī)
（1）熱機(jī)：把內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的一種裝置。
如蒸汽機(jī)把水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；內(nèi)燃機(jī)把燃燒后的高溫高壓氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
（2）熱機(jī)的工作原理
工作物質(zhì)從熱庫吸收熱量Q1，推動(dòng)活塞做功W，然后排出廢氣，同時(shí)把熱量Q2散發(fā)到冷凝器或大氣中。
根據(jù)能量守恒定律有Q1=W+Q2。
（3）熱機(jī)的效率
把熱機(jī)做的功W與它從熱庫中吸收的熱量Q1的比值叫作熱機(jī)的效率，用η表示，有η=WQ1。
因?yàn)镼1=W+Q2，所以Q1>W，ηW。
④熱機(jī)的效率不可能達(dá)到100%，即使是理想熱機(jī)，沒有摩擦，也沒有漏氣等能量損失，它也不可能把吸收的熱量百分之百地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，總要有一部分熱量要散發(fā)到冷凝器或大氣中。
2.幾個(gè)概念的理解
（1）單一熱庫：指溫度均勻并且恒定不變的系統(tǒng)。若一系統(tǒng)各部分溫度不相同或者溫度不穩(wěn)定，則構(gòu)成機(jī)器的工作物質(zhì)可以在不同溫度的兩部分之間工作，從而可以對(duì)外做功。
（2）其他影響：指除了從單一熱庫吸收熱量以及所做的功以外的其他一切影響；或者除了從低溫物體吸收熱量、高溫物體得到相同的熱量外，其他一切影響和變化。不是不能從單一熱庫吸收熱量而全部對(duì)外做功，而是這樣做的結(jié)果，一定伴隨著其他變化或影響。同樣，也不是熱量不能從低溫物體傳到高溫物體，而是指不產(chǎn)生其他影響的自動(dòng)傳熱是不可能的。
（3）關(guān)于“不可能”：實(shí)際上熱機(jī)或制冷機(jī)系統(tǒng)循環(huán)終了時(shí)，除了從單一熱庫吸收熱量、對(duì)外做功以及熱量從低溫?zé)釒靷鞯礁邷責(zé)釒煲酝猓^程所產(chǎn)生的其他一切影響，不論用任何曲折復(fù)雜的辦法都不可能加以消除。
【教材拓展】
熵與熵增加原理
熵是反映一個(gè)系統(tǒng)無序程度的物理量，正如溫度反映物體內(nèi)分子平均動(dòng)能的大小一樣。系統(tǒng)越混亂，無序程度越大，就稱這個(gè)系統(tǒng)的熵越大。
系統(tǒng)自發(fā)變化時(shí)，總是向著無序程度增加的方向發(fā)展。也就是說，系統(tǒng)自發(fā)變化時(shí)，總是由熱力學(xué)概率小的狀態(tài)向熱力學(xué)概率大的狀態(tài)進(jìn)行。從熵的意義上說，系統(tǒng)自發(fā)變化時(shí)總是向著熵增大的趨勢(shì)發(fā)展。所以，一個(gè)孤立系統(tǒng)總是從熵小的狀態(tài)向熵大的狀態(tài)發(fā)展，這就是熵增加原理，也就是熱力學(xué)第二定律的另一種表述形式。
探究應(yīng)用
【典例】下列宏觀過程不能用熱力學(xué)第二定律解釋的是( )
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%
【遷移應(yīng)用】
1.下列說法正確的是( )
A. 功可以完全轉(zhuǎn)化為熱量，而熱量不可以完全轉(zhuǎn)化為功
B. 熱機(jī)必須是具有兩個(gè)熱庫，才能實(shí)現(xiàn)熱功轉(zhuǎn)化
C. 熱機(jī)的效率不可能大于1，但可能等于1
D. 熱機(jī)的效率必定小于1
2.（多選）如圖中汽缸內(nèi)盛有定量的理想氣體，汽缸壁是導(dǎo)熱的，缸外環(huán)境保持恒溫，活塞與汽缸壁的接觸是光滑的，但不漏氣，現(xiàn)將活塞桿緩慢向右移動(dòng)，這樣氣體將等溫膨脹并通過桿對(duì)外做功。若已知理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，則下列說法正確的是( )
A. 氣體是從單一熱源吸熱，全部用來對(duì)外做功，此過程違背熱力學(xué)第二定律
B. 氣體是從單一熱源吸熱，但并未全部用來對(duì)外做功，此過程不違背熱力學(xué)第二定律
C. 氣體是從單一熱源吸熱，全部用來對(duì)外做功，此過程不違背熱力學(xué)第二定律
D. 氣體是從單一熱源吸熱，全部用來對(duì)外做功，此過程不違背熱力學(xué)第一定律
3.（多選）對(duì)于孤立體系中發(fā)生的實(shí)際過程，下列說法中正確的是( )
A. 系統(tǒng)的總熵只能增大，不可能減小
B. 系統(tǒng)的總熵可能增大，可能不變，還可能減小
C. 系統(tǒng)逐漸從比較有序的狀態(tài)向更無序的狀態(tài)發(fā)展
D. 系統(tǒng)逐漸從比較無序的狀態(tài)向更有序的狀態(tài)發(fā)展
4.（多選）下列關(guān)于晶體熔化的說法中正確的是( )
A. 在晶體熔化的過程中，溫度不變，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率不變，則無序程度不變
B. 晶體熔化時(shí)，由分子的平衡位置在空間較為規(guī)則排列，變?yōu)闊o序排列，則無序度增大
C. 在晶體熔化的過程中，熵將保持不變
D. 在晶體熔化的過程中，熵將增加
探究點(diǎn)三、能源是有限的
情境探究
1.水磨是中國民間用水力帶動(dòng)的石磨。水磨用石制成，分上下兩片，呈圓形。流動(dòng)的水帶動(dòng)水磨做功，由于磨盤和糧食之間的摩擦和擠壓，使磨盤和糧食的溫度升高，水流的一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)變成了磨盤和糧食等的內(nèi)能。
（1）分析通過什么方式使磨盤和糧食的內(nèi)能增加了？
（2）這些內(nèi)能最終流散到周圍的環(huán)境中，但我們沒有辦法把這些流散的內(nèi)能重新收集起來加以利用，可見，內(nèi)能與機(jī)械能相比，哪種能量的品質(zhì)低？
探究歸納
能量耗散的理解
1.各種形式的能最終都轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，流散到周圍的環(huán)境中，分散在環(huán)境中的內(nèi)能不管數(shù)量多么巨大，它也只能使地球、大氣稍稍變暖一點(diǎn)，卻再也不能自動(dòng)聚集起來驅(qū)動(dòng)機(jī)器做功了。
2.從可被利用的價(jià)值來看，內(nèi)能較之機(jī)械能、電能等，是一種低品質(zhì)的能量。所以，能量耗散雖然不會(huì)導(dǎo)致能量的總量減少，卻會(huì)導(dǎo)致能量品質(zhì)的降低，實(shí)際上是將能量從高度有用的高品質(zhì)形式降級(jí)為不大可用的低品質(zhì)形式。
3.能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的自發(fā)變化過程具有方向性。
4.能量耗散導(dǎo)致可利用能源減少，所以要節(jié)約能源。
探究應(yīng)用
【典例】（多選）熱現(xiàn)象過程中不可避免地出現(xiàn)能量耗散的現(xiàn)象，所謂能量耗散是指在能量轉(zhuǎn)化的過程中無法把流散的能量重新收集、加以利用。下列關(guān)于能量耗散的說法正確的是 ( )
A. 能量耗散說明能量不守恒
B. 能量耗散不符合熱力學(xué)第二定律
C. 能量耗散過程中能量仍守恒
D. 能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有的方向性
【解題感悟】
能量與能源的區(qū)別
（1）能量是守恒的，既不會(huì)增加也不會(huì)減少。
（2）能源是能夠提供可利用能量的物質(zhì)。
（3）能量耗散，能量總量不變，但能量品質(zhì)會(huì)下降即能源減少，故我們要節(jié)約能源。
【遷移應(yīng)用】
1.（多選）下列關(guān)于能源的說法中正確的是( )
A. 能源是取之不盡，用之不竭的
B. 能源是有限的，特別是常規(guī)能源，如煤、石油、天然氣等
C. 大量消耗常規(guī)能源會(huì)使環(huán)境惡化，故提倡開發(fā)利用新能源
D. 核能的利用對(duì)環(huán)境的影響比燃燒石油、煤炭大
2.關(guān)于熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律，下列論述正確的是 ( )
A. 熱力學(xué)第一定律指出內(nèi)能可以與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化，而熱力學(xué)第二定律則指出內(nèi)能不可能完全轉(zhuǎn)化為其他形式的能，故這兩條定律是相互矛盾的
B. 內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為其他形式的能，只是會(huì)產(chǎn)生其他影響，故兩條定律并不矛盾
C. 兩條定律都是有關(guān)能量的轉(zhuǎn)化規(guī)律，它們不但不矛盾，而且沒有本質(zhì)區(qū)別
D. 其實(shí)，能量守恒定律已經(jīng)包含了熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律
3.（2021上海松江二中高二期中）下列說法中正確的是( )
A. 在一房間內(nèi)，打開冰箱門，再接通電源，過一段時(shí)間后，室內(nèi)溫度就會(huì)降低
B. 從目前的理論看來，只要實(shí)驗(yàn)設(shè)備足夠先進(jìn)，可以使溫度降低到?273℃
C. 在對(duì)手機(jī)充電的過程中，提供的電能比電池得到的化學(xué)能要多
D. 機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其他變化
4.（2021遼寧大連高二期中）下列說法中正確的是( )
A. 自然界的能量的總和是守恒的，所以節(jié)約能源是毫無意義的
B. 電源是通過靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置
C. 電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，是通過電流做功來實(shí)現(xiàn)的
D. 能量耗散表明自然界的能量總和在不斷減少
5.用隔板將一絕熱容器隔成A和B兩部分，A中有一定質(zhì)量的理想氣體，B為真空（如圖甲所示），現(xiàn)把隔板抽去，A中的氣體自動(dòng)充滿整個(gè)容器（如圖乙所示），這個(gè)過程稱為氣體的自由膨脹，下列說法正確的是( )
A. 自由膨脹過程中，氣體分子只做定向運(yùn)動(dòng)
B. 自由膨脹前后，氣體的壓強(qiáng)不變
C. 自由膨脹前后，氣體的溫度不變
D. 容器中的氣體在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，能全部自動(dòng)回到A部分
項(xiàng)目
熱力學(xué)第一定律
熱力學(xué)第二定律
定律揭示的問題
它從能量守恒的角度揭示了功、熱量和內(nèi)能改變量三者間的定量關(guān)系
它指出自然界中出現(xiàn)的宏觀過程是有方向性的
機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化
當(dāng)摩擦力做功時(shí)，機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
內(nèi)能不可能在不引起其他變化的情況下全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
熱量的傳遞
熱量可以從高溫物體自發(fā)地傳到低溫物體
說明熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體
表述形式
只有一種表述形式
有多種表述形式
聯(lián)系
兩定律都是熱力學(xué)基本定律，分別從不同角度揭示了與熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過程所遵循的規(guī)律，二者相互獨(dú)立，又相互補(bǔ)充，都是熱力學(xué)的理論基礎(chǔ)
選擇性必修三學(xué)案
第三章 熱力學(xué)定律
第4節(jié) 熱力學(xué)第二定律
一、新課標(biāo)要求
1.通過自然界中宏觀過程的方向性，了解熱力學(xué)第二定律。
2.了解熱力學(xué)第二定律的兩種表述,并能用熱力學(xué)第二定律解釋為什么第二類永動(dòng)機(jī)不能制造成功。
3.能用熱力學(xué)第二定律解釋自然界中的能量轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移及方向性問題,并能解決一些實(shí)際問題。
4.了解能量耗散、能源和環(huán)境。
二、科學(xué)素養(yǎng)要求
1.物理觀念：知道傳熱、擴(kuò)散現(xiàn)象、機(jī)械能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化具有方向性，了解能量耗散和品質(zhì)降低的原因，能解釋相關(guān)現(xiàn)象。
2.科學(xué)思維：理解熱力學(xué)第二定律的兩種表述，學(xué)會(huì)用熱力學(xué)第二定律解釋自然界中的能量轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移及方向性問題，提高分析推理能力。
3.科學(xué)探究：通過對(duì)熱機(jī)效率的探討，揭示熱機(jī)效率不能達(dá)到100%的實(shí)質(zhì)，學(xué)會(huì)與他人交流合作，提高探索科學(xué)的能力。
4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：學(xué)會(huì)科學(xué)家探索問題的方法，養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣。
三、教材研習(xí)
要點(diǎn)一、熱力學(xué)第二定律
克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地①從低溫物體傳到高溫物體。該表述闡述的是傳熱的方向性。
開爾文表述：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全②變成功，而不產(chǎn)生其他影響。該表述闡述了機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性。
要點(diǎn)二、能量耗散和能源是有限的
分散在環(huán)境中的內(nèi)能不能自動(dòng)聚集起來驅(qū)動(dòng)機(jī)器做功，這樣的轉(zhuǎn)化過程叫作“能量耗散”。能源的使用過程中雖然能的總量保持守恒，但能量的品質(zhì)③下降了。雖然能量總量不會(huì)減少，但能源會(huì)逐步減少，因此能源是有限的資源。
【自主思考】
①“熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體”這一說法是否正確？為什么？
答案：這一說法是不正確的。熱力學(xué)第二定律是說熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。此說法略去了“自發(fā)地”，通過外界做功是可以把熱量從低溫物體傳到高溫物體的。例如電冰箱的制冷就是這一情況。
②如圖所示為國內(nèi)某柴油機(jī)廠所產(chǎn)的單缸柴油機(jī)，圖中上方部分為水箱。水箱所起的作用是什么?柴油機(jī)工作時(shí)，內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能嗎？為什么？
答案：柴油機(jī)工作時(shí)水箱所起的作用是作為低溫?zé)釒?。在?nèi)能向機(jī)械能轉(zhuǎn)化的過程中，內(nèi)能有一部分轉(zhuǎn)移到低溫?zé)釒欤ㄋ洌?，不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
③既然能量是守恒的，我們?yōu)槭裁催€要節(jié)約能源？
答案：能量是守恒的，但能量耗散卻會(huì)導(dǎo)致能量品質(zhì)降低，它將能量從可用的形式降級(jí)為不大可用的形式。煤、石油、天然氣等能源儲(chǔ)存著高品質(zhì)的能量，在利用它們的時(shí)候，高品質(zhì)的能量釋放出來并最終轉(zhuǎn)化為低品質(zhì)的內(nèi)能。故能量雖然不會(huì)減少但可利用的高品質(zhì)能源會(huì)越來越少，所以要節(jié)約能源。
四、名師點(diǎn)睛
熱力學(xué)第二定律的理解
（1）傳熱的方向性
①熱量可以自發(fā)地由高溫物體傳給低溫物體。
②熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳給高溫物體。
③一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的。
（2）熱機(jī)
①熱機(jī)工作的兩個(gè)階段：第一個(gè)階段是燃燒燃料，把燃料中的化學(xué)能變成工作物質(zhì)的內(nèi)能。第二個(gè)階段是工作物質(zhì)對(duì)外做功，把自己的內(nèi)能變成機(jī)械能。
②熱機(jī)的效率：熱機(jī)輸出的機(jī)械功W與燃料產(chǎn)生的熱量Q的比值。用公式表示：η=WQ。
五、互動(dòng)探究
探究點(diǎn)一、熱力學(xué)第二定律的理解
情境探究
1.地球上有大量的海水，它的總質(zhì)量約為1.4×1018t，有人設(shè)想讓這些海水的溫度降低0.1℃，它將放出5.8×1023J的熱量，若全部用來發(fā)電，這相當(dāng)于1 800萬個(gè)功率為100萬千瓦的核電站一年的發(fā)電量。
（1）這是一件既經(jīng)濟(jì)又沒有環(huán)境污染的事情，這一想法違背能量守恒定律嗎？
（2）這個(gè)設(shè)想能成功嗎？為什么？
答案：（1）這一設(shè)想從能量轉(zhuǎn)化角度是海水的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能，并不違背能量守恒定律。
（2）這種利用海水的內(nèi)能發(fā)電的過程，違背了熱力學(xué)第二定律，所以不會(huì)成功。
2.電冰箱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，通過壓縮機(jī)的工作可以使一定空間內(nèi)的物體溫度低于環(huán)境溫度并維持低溫狀態(tài)。
（1）電冰箱“將熱量從低溫物體傳到高溫物體”是否違背熱力學(xué)第二定律？
（2）夏天，將房間一臺(tái)正在工作的電冰箱的門打開，這是否可以降低室內(nèi)的平均溫度？為什么？
答案：（1）在電冰箱的實(shí)例中，熱量確實(shí)是從低溫物體傳到高溫物體，但這不是自發(fā)的過程，這個(gè)過程必須有第三者的介入，即壓縮機(jī)必須工作，所以其不違背熱力學(xué)第二定律。
（2）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)冰箱的箱體也向室內(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。
探究歸納
1.熱力學(xué)第二定律的理解
（1）“自發(fā)地”過程就是不受外來干擾進(jìn)行的自然過程，在熱傳遞過程中，熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，卻不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。要將熱量從低溫物體傳到高溫物體，必須“對(duì)外界有影響或有外界的幫助”，就是要有外界對(duì)其做功才能完成。電冰箱就是一例，它是靠電流做功把熱量從低溫處“搬”到高溫處的。
（2）“不產(chǎn)生其他影響”的含義是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對(duì)周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學(xué)方面的影響。如吸熱、放熱、做功等。
（3）熱力學(xué)第二定律的每一種表述都揭示了大量分子參與的宏觀過程的方向性。如機(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)械能而不引起其他變化，進(jìn)一步揭示了各種有關(guān)熱的物理過程都具有方向性。
（4）適用條件：只能適用于由很大數(shù)目分子所構(gòu)成的系統(tǒng)及有限范圍內(nèi)的宏觀過程。而不適用于少量的微觀體系，也不能把它擴(kuò)展到無限的宇宙。
（5）熱力學(xué)第二定律的兩種表述是等價(jià)的，即一個(gè)說法是正確的，另一個(gè)說法也必然是正確的；如一個(gè)說法是錯(cuò)誤的，另一個(gè)說法必然是不成立的。
2.熱力學(xué)第一定律與第二定律的比較
探究應(yīng)用
【典例】對(duì)熱力學(xué)第一定律和第二定律的理解，下列說法正確的是( )
A. 熱量不能由低溫物體傳遞到高溫物體
B. 外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能必定增加
C. 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
D. 機(jī)械能不能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
答案：C
解析：根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳遞到高溫物體，但在一定條件下，熱量可以由低溫物體傳遞到高溫物體，例如電冰箱的工作過程，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律，物體內(nèi)能的變化量等于外界向它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做的功的和，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)是熱力學(xué)第二定律的表述形式之一；機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
【遷移應(yīng)用】
1.（多選）下列哪些過程具有方向性( )
A. 熱傳遞過程
B. 動(dòng)能向勢(shì)能的轉(zhuǎn)化過程
C. 氣體的擴(kuò)散過程
D. 氣體向真空中的膨脹過程
答案：A ; C ; D
解析：熱傳遞、氣體的擴(kuò)散和氣體在真空中的膨脹都是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程，由熱力學(xué)第二定律可知，它們都具有方向性，故選項(xiàng)A、C、D正確；動(dòng)能向勢(shì)能的轉(zhuǎn)化與熱現(xiàn)象無關(guān)，不具有方向性，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤。
2.（多選）根據(jù)熱力學(xué)第二定律，下列說法中正確的是( )
A. 不可能從單一熱源吸熱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(jī)是可以實(shí)現(xiàn)的
C. 制冷系統(tǒng)將冰箱里的熱量傳給外界較高溫度的空氣而不引起其他變化
D. 在火力發(fā)電中，燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部變成電能
答案：A ; D
解析：熱力學(xué)第二定律揭示了與熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過程的方向性，故A項(xiàng)正確；機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性，機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能要全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能必須有外界的幫助，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；冰箱向外傳遞熱量時(shí)消耗了電能，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；火力發(fā)電時(shí)，能量轉(zhuǎn)化的過程為內(nèi)能→機(jī)械能→電能，因?yàn)閮?nèi)能向機(jī)械能轉(zhuǎn)化過程中會(huì)對(duì)外放出熱量，故燃?xì)獾膬?nèi)能必然不會(huì)全部變?yōu)殡娔埽蔇項(xiàng)正確。
探究點(diǎn)二、熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用
情境探究
1.如圖是制冷機(jī)和熱機(jī)的工作過程示意圖，通過此圖思考以下問題：
（1）制冷機(jī)工作時(shí)熱量是自發(fā)地從低溫?zé)釒靷鞯礁邷責(zé)釒靻幔?br>（2）熱機(jī)工作時(shí)能否將從高溫?zé)釒煳盏臒崃咳坑脕碜龉Γ?br>答案：（1）不是，這個(gè)過程不是自發(fā)的，必須有第三者的介入，即必須開啟制冷機(jī)的壓縮機(jī)。
（2）不能，吸收的熱量不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
探究歸納
1.熱機(jī)
（1）熱機(jī)：把內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的一種裝置。
如蒸汽機(jī)把水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；內(nèi)燃機(jī)把燃燒后的高溫高壓氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
（2）熱機(jī)的工作原理
工作物質(zhì)從熱庫吸收熱量Q1，推動(dòng)活塞做功W，然后排出廢氣，同時(shí)把熱量Q2散發(fā)到冷凝器或大氣中。
根據(jù)能量守恒定律有Q1=W+Q2。
（3）熱機(jī)的效率
把熱機(jī)做的功W與它從熱庫中吸收的熱量Q1的比值叫作熱機(jī)的效率，用η表示，有η=WQ1。
因?yàn)镼1=W+Q2，所以Q1>W，ηW。
④熱機(jī)的效率不可能達(dá)到100%，即使是理想熱機(jī)，沒有摩擦，也沒有漏氣等能量損失，它也不可能把吸收的熱量百分之百地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，總要有一部分熱量要散發(fā)到冷凝器或大氣中。
2.幾個(gè)概念的理解
（1）單一熱庫：指溫度均勻并且恒定不變的系統(tǒng)。若一系統(tǒng)各部分溫度不相同或者溫度不穩(wěn)定，則構(gòu)成機(jī)器的工作物質(zhì)可以在不同溫度的兩部分之間工作，從而可以對(duì)外做功。
（2）其他影響：指除了從單一熱庫吸收熱量以及所做的功以外的其他一切影響；或者除了從低溫物體吸收熱量、高溫物體得到相同的熱量外，其他一切影響和變化。不是不能從單一熱庫吸收熱量而全部對(duì)外做功，而是這樣做的結(jié)果，一定伴隨著其他變化或影響。同樣，也不是熱量不能從低溫物體傳到高溫物體，而是指不產(chǎn)生其他影響的自動(dòng)傳熱是不可能的。
（3）關(guān)于“不可能”：實(shí)際上熱機(jī)或制冷機(jī)系統(tǒng)循環(huán)終了時(shí)，除了從單一熱庫吸收熱量、對(duì)外做功以及熱量從低溫?zé)釒靷鞯礁邷責(zé)釒煲酝猓^程所產(chǎn)生的其他一切影響，不論用任何曲折復(fù)雜的辦法都不可能加以消除。
【教材拓展】
熵與熵增加原理
熵是反映一個(gè)系統(tǒng)無序程度的物理量，正如溫度反映物體內(nèi)分子平均動(dòng)能的大小一樣。系統(tǒng)越混亂，無序程度越大，就稱這個(gè)系統(tǒng)的熵越大。
系統(tǒng)自發(fā)變化時(shí)，總是向著無序程度增加的方向發(fā)展。也就是說，系統(tǒng)自發(fā)變化時(shí)，總是由熱力學(xué)概率小的狀態(tài)向熱力學(xué)概率大的狀態(tài)進(jìn)行。從熵的意義上說，系統(tǒng)自發(fā)變化時(shí)總是向著熵增大的趨勢(shì)發(fā)展。所以，一個(gè)孤立系統(tǒng)總是從熵小的狀態(tài)向熵大的狀態(tài)發(fā)展，這就是熵增加原理，也就是熱力學(xué)第二定律的另一種表述形式。
探究應(yīng)用
【典例】下列宏觀過程不能用熱力學(xué)第二定律解釋的是( )
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%
答案：A
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，而A項(xiàng)不屬于熱現(xiàn)象。
【遷移應(yīng)用】
1.下列說法正確的是( )
A. 功可以完全轉(zhuǎn)化為熱量，而熱量不可以完全轉(zhuǎn)化為功
B. 熱機(jī)必須是具有兩個(gè)熱庫，才能實(shí)現(xiàn)熱功轉(zhuǎn)化
C. 熱機(jī)的效率不可能大于1，但可能等于1
D. 熱機(jī)的效率必定小于1
答案：D
解析：開爾文表述沒有排除熱量可以完全轉(zhuǎn)化為功，但必然要產(chǎn)生其他變化，比如氣體等溫膨脹，氣體吸收的熱量完全轉(zhuǎn)化為功，但氣體體積增大了，A項(xiàng)錯(cuò)誤；熱機(jī)不可能只有單一熱庫，但未必就是兩個(gè)熱庫，可以具有兩個(gè)以上熱庫，B項(xiàng)錯(cuò)誤；熱機(jī)不可能把吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以熱機(jī)的效率不可能達(dá)到1，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。
2.（多選）如圖中汽缸內(nèi)盛有定量的理想氣體，汽缸壁是導(dǎo)熱的，缸外環(huán)境保持恒溫，活塞與汽缸壁的接觸是光滑的，但不漏氣，現(xiàn)將活塞桿緩慢向右移動(dòng)，這樣氣體將等溫膨脹并通過桿對(duì)外做功。若已知理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，則下列說法正確的是( )
A. 氣體是從單一熱源吸熱，全部用來對(duì)外做功，此過程違背熱力學(xué)第二定律
B. 氣體是從單一熱源吸熱，但并未全部用來對(duì)外做功，此過程不違背熱力學(xué)第二定律
C. 氣體是從單一熱源吸熱，全部用來對(duì)外做功，此過程不違背熱力學(xué)第二定律
D. 氣體是從單一熱源吸熱，全部用來對(duì)外做功，此過程不違背熱力學(xué)第一定律
答案：C ; D
解析：由于氣體始終通過汽缸與外界接觸，外界溫度不變，活塞桿與外界連接并使其緩慢地向右移動(dòng)過程中，有足夠時(shí)間進(jìn)行熱交換，氣體等溫膨脹，所以汽缸內(nèi)的氣體溫度不變，內(nèi)能也不變，該過程氣體是從單一熱源即外部環(huán)境吸收熱量，全部用來對(duì)外做功，此過程既不違背熱力學(xué)第二定律，也不違背熱力學(xué)第一定律，C、D項(xiàng)正確。
3.（多選）對(duì)于孤立體系中發(fā)生的實(shí)際過程，下列說法中正確的是( )
A. 系統(tǒng)的總熵只能增大，不可能減小
B. 系統(tǒng)的總熵可能增大，可能不變，還可能減小
C. 系統(tǒng)逐漸從比較有序的狀態(tài)向更無序的狀態(tài)發(fā)展
D. 系統(tǒng)逐漸從比較無序的狀態(tài)向更有序的狀態(tài)發(fā)展
答案：A ; C
解析：在孤立體系中發(fā)生的實(shí)際過程，其系統(tǒng)的總熵是增加的，它不可能減小，故A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)熵增加原理可知，系統(tǒng)總是自發(fā)地從比較有序的狀態(tài)向更無序的狀態(tài)發(fā)展，故C正確，D錯(cuò)誤。
4.（多選）下列關(guān)于晶體熔化的說法中正確的是( )
A. 在晶體熔化的過程中，溫度不變，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率不變，則無序程度不變
B. 晶體熔化時(shí)，由分子的平衡位置在空間較為規(guī)則排列，變?yōu)闊o序排列，則無序度增大
C. 在晶體熔化的過程中，熵將保持不變
D. 在晶體熔化的過程中，熵將增加
答案：B ; D
解析：在晶體熔化的過程中，分子的平衡位置由較有規(guī)則變?yōu)闊o規(guī)則，無序度增大，熵將增加。
探究點(diǎn)三、能源是有限的
情境探究
1.水磨是中國民間用水力帶動(dòng)的石磨。水磨用石制成，分上下兩片，呈圓形。流動(dòng)的水帶動(dòng)水磨做功，由于磨盤和糧食之間的摩擦和擠壓，使磨盤和糧食的溫度升高，水流的一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)變成了磨盤和糧食等的內(nèi)能。
（1）分析通過什么方式使磨盤和糧食的內(nèi)能增加了？
（2）這些內(nèi)能最終流散到周圍的環(huán)境中，但我們沒有辦法把這些流散的內(nèi)能重新收集起來加以利用，可見，內(nèi)能與機(jī)械能相比，哪種能量的品質(zhì)低？
答案：（1）做功；
（2）內(nèi)能品質(zhì)低。
探究歸納
能量耗散的理解
1.各種形式的能最終都轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，流散到周圍的環(huán)境中，分散在環(huán)境中的內(nèi)能不管數(shù)量多么巨大，它也只能使地球、大氣稍稍變暖一點(diǎn)，卻再也不能自動(dòng)聚集起來驅(qū)動(dòng)機(jī)器做功了。
2.從可被利用的價(jià)值來看，內(nèi)能較之機(jī)械能、電能等，是一種低品質(zhì)的能量。所以，能量耗散雖然不會(huì)導(dǎo)致能量的總量減少，卻會(huì)導(dǎo)致能量品質(zhì)的降低，實(shí)際上是將能量從高度有用的高品質(zhì)形式降級(jí)為不大可用的低品質(zhì)形式。
3.能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的自發(fā)變化過程具有方向性。
4.能量耗散導(dǎo)致可利用能源減少，所以要節(jié)約能源。
探究應(yīng)用
【典例】（多選）熱現(xiàn)象過程中不可避免地出現(xiàn)能量耗散的現(xiàn)象，所謂能量耗散是指在能量轉(zhuǎn)化的過程中無法把流散的能量重新收集、加以利用。下列關(guān)于能量耗散的說法正確的是 ( )
A. 能量耗散說明能量不守恒
B. 能量耗散不符合熱力學(xué)第二定律
C. 能量耗散過程中能量仍守恒
D. 能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有的方向性
答案：C ; D
解析：能量耗散過程能量仍守恒，但可利用的能源越來越少，這說明自然界中的宏觀過程具有方向性，恰恰符合熱力學(xué)第二定律，故C、D項(xiàng)正確。
【解題感悟】
能量與能源的區(qū)別
（1）能量是守恒的，既不會(huì)增加也不會(huì)減少。
（2）能源是能夠提供可利用能量的物質(zhì)。
（3）能量耗散，能量總量不變，但能量品質(zhì)會(huì)下降即能源減少，故我們要節(jié)約能源。
【遷移應(yīng)用】
1.（多選）下列關(guān)于能源的說法中正確的是( )
A. 能源是取之不盡，用之不竭的
B. 能源是有限的，特別是常規(guī)能源，如煤、石油、天然氣等
C. 大量消耗常規(guī)能源會(huì)使環(huán)境惡化，故提倡開發(fā)利用新能源
D. 核能的利用對(duì)環(huán)境的影響比燃燒石油、煤炭大
答案：B ; D
解析：盡管能量守恒，但耗散的能量無法重新收集利用，所以能源是有限的，特別是常規(guī)能源。
2.關(guān)于熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律，下列論述正確的是 ( )
A. 熱力學(xué)第一定律指出內(nèi)能可以與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化，而熱力學(xué)第二定律則指出內(nèi)能不可能完全轉(zhuǎn)化為其他形式的能，故這兩條定律是相互矛盾的
B. 內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為其他形式的能，只是會(huì)產(chǎn)生其他影響，故兩條定律并不矛盾
C. 兩條定律都是有關(guān)能量的轉(zhuǎn)化規(guī)律，它們不但不矛盾，而且沒有本質(zhì)區(qū)別
D. 其實(shí)，能量守恒定律已經(jīng)包含了熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律
答案：B
解析：熱力學(xué)第一定律揭示了內(nèi)能與其他形式能之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，是能量守恒定律在熱學(xué)中的具體體現(xiàn)。熱力學(xué)第二定律則進(jìn)一步闡明了內(nèi)能與其他形式能量轉(zhuǎn)化時(shí)的方向性，二者表述的角度不同，本質(zhì)不同，相互補(bǔ)充，并不矛盾，故C、D項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；內(nèi)能在一定條件下可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，熱量也可以由低溫物體傳遞到高溫物體，但是要引起其他變化，如電冰箱制冷機(jī)工作需要消耗電能，故A項(xiàng)錯(cuò)誤。
3.（2021上海松江二中高二期中）下列說法中正確的是( )
A. 在一房間內(nèi)，打開冰箱門，再接通電源，過一段時(shí)間后，室內(nèi)溫度就會(huì)降低
B. 從目前的理論看來，只要實(shí)驗(yàn)設(shè)備足夠先進(jìn)，可以使溫度降低到?273℃
C. 在對(duì)手機(jī)充電的過程中，提供的電能比電池得到的化學(xué)能要多
D. 機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其他變化
答案：C
解析：在房間內(nèi)，打開一臺(tái)冰箱的門，再接通電源，電流做功電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，室內(nèi)溫度會(huì)升高，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；?273℃是絕對(duì)零度，是不可能達(dá)到的，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；在對(duì)手機(jī)充電的過程中，由于存在損耗，提供的電能比電池得到的化學(xué)能要多，故C項(xiàng)正確；機(jī)械能可以自發(fā)地全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但不可能從單一熱源吸收熱量并將熱量全部變?yōu)楣?，而不產(chǎn)生其他影響，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。
4.（2021遼寧大連高二期中）下列說法中正確的是( )
A. 自然界的能量的總和是守恒的，所以節(jié)約能源是毫無意義的
B. 電源是通過靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置
C. 電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，是通過電流做功來實(shí)現(xiàn)的
D. 能量耗散表明自然界的能量總和在不斷減少
答案：C
解析：自然界的能量的總和是不變的，但人類可以利用的能源是有限的，節(jié)約能源不僅能使我們長(zhǎng)久利用，并且可以減小由于常規(guī)能源在使用中帶來的污染，節(jié)約能源對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展有很大的意義，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；電能是通過電流做功來轉(zhuǎn)化為其他形式的能，故C項(xiàng)正確；能量耗散是針對(duì)一個(gè)系統(tǒng)（或一個(gè)物體）而言，能量在自然界中是守恒的，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。
5.用隔板將一絕熱容器隔成A和B兩部分，A中有一定質(zhì)量的理想氣體，B為真空（如圖甲所示），現(xiàn)把隔板抽去，A中的氣體自動(dòng)充滿整個(gè)容器（如圖乙所示），這個(gè)過程稱為氣體的自由膨脹，下列說法正確的是( )
A. 自由膨脹過程中，氣體分子只做定向運(yùn)動(dòng)
B. 自由膨脹前后，氣體的壓強(qiáng)不變
C. 自由膨脹前后，氣體的溫度不變
D. 容器中的氣體在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，能全部自動(dòng)回到A部分
答案：C
解析：由分子動(dòng)理論知，氣體分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；由能量守恒定律知，氣體膨脹前后內(nèi)能不變，又因一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，可知?dú)怏w的溫度不變，故C項(xiàng)正確；由pVT=C，可知?dú)怏w壓強(qiáng)變小，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第二定律知，真空中氣體膨脹具有方向性，在無外界影響的情況下，容器中的氣體不能自發(fā)地全部回到容器的A部分，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。
項(xiàng)目
熱力學(xué)第一定律
熱力學(xué)第二定律
定律揭示的問題
它從能量守恒的角度揭示了功、熱量和內(nèi)能改變量三者間的定量關(guān)系
它指出自然界中出現(xiàn)的宏觀過程是有方向性的
機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化
當(dāng)摩擦力做功時(shí)，機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
內(nèi)能不可能在不引起其他變化的情況下全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
熱量的傳遞
熱量可以從高溫物體自發(fā)地傳到低溫物體
說明熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體
表述形式
只有一種表述形式
有多種表述形式
聯(lián)系
兩定律都是熱力學(xué)基本定律，分別從不同角度揭示了與熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過程所遵循的規(guī)律，二者相互獨(dú)立，又相互補(bǔ)充，都是熱力學(xué)的理論基礎(chǔ)