2017热力学第二定律

热力学第二定律      初识熵 一、热力学第二定律 1.两种 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 述 (1)克劳修斯表述：不可能把热量从低温物体传递到高温物体而不产生其他影响.阐述的是热传递的方向性. (2)开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量使之全部变为有用的功而不产生其他影响.阐述的是机械能与内能转化的方向性. 2.两种表述是等效的 两种表述看上去似乎没有联系，然而实际上它们是等效的，即由其中一个可以推导出另一个. 3.热力学第二定律的实质 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，使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性. 4.第二类永动机 (1)定义：假设某一系统吸收空气或海水中的热量，对外部做有用功，而又返回到初态.如此周而复始地反复进行，永不停止，该系统称为第二类永动机. (2)不可能制成的原因：不违反能量守恒定律，但违背了热力学第二定律. 二、初识熵 1.熵的概念 (1)熵是系统无序性程度的量度.“有序”和“无序”是相对而言的，是从有序程度上讲的，熵越高，意味着宏观态所对应的微观态数目越多，即越无序，熵越低即越有序. (2)熵是不可逆过程的共同判据 系统的自发过程总是从有序向无序变化.因为熵是系统无序度的量度，所以可以用熵作为一切不可逆过程的共同判据. (3)熵是系统状态的函数 系统的一个状态对应一个熵值.如一块完整的玻璃有一熵值，打碎的玻璃另有一个熵值. 2.熵增原理——热力学第二定律的另一种表述 孤立系统的熵总是增加的，或者孤立系统的熵总不减少. (1)“孤立系统”是指与外界既没有物质的交流，也没有能量的交换，即与外界没有任何联系的系统. (2)熵增是孤立系统内部实际发生过程的必然趋势.即一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行. 一、热力学第二定律 例1　根据热力学第二定律可知，下列说法中正确的是(  ) A.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 B.没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，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给外界较高温度的空气中，而不引起其他变化 D.不可能把热量从低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化 解析　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部的帮助，即会引起其他变化，A选项正确，B选项错误；热传递过程也具有方向性，热量能自发地从高温物体传到低温物体，但是热量要从低温物体传到高温物体，必然要引起其他变化(外界对系统做功)，故C选项错误，D选项正确. 答案　AD 例2　第二类永动机不可能制成的原因是(  ) 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而不引起其他变化 解析　第二类永动机的设想并不违背能量守恒定律，但是违背了热力学第二定律，所以不可能制成.答案　D 二、初识熵 例3　下列关于熵的说法中错误的是(  ) A.熵是系统内分子运动无序性的量度 B.在自然过程中一个孤立系统的熵总是增加或不变的 C.热力学第二定律也叫做熵减小原理 D.熵值越大代表着越无序 解析　一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，这就是热力学第二定律的微观意义.系统的热力学过程就是大量分子向无序程度大的状态变化的过程.自然过程的方向性可以表述为：在任何自然过程中，一个孤立系统的熵值不会减小，因此热力学第二定律又称为熵增原理.因此A、B、D正确，C错误. 例4　关于热力学第二定律的微观意义，下列说法中正确的是(  ) A.大量分子无规则的热运动能够自发转变为有序运动 B.热传递的自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程 C.热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程 D.一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行 解析　分子热运动是大量分子的无规则运动，系统的一个宏观状态包含着大量的微观状态，这是一个无序的运动，根据熵增原理，热运动的结果只能使分子热运动更加无序，而不是从有序变无序，热传递的自然过程从微观上讲就是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程，C、D项正确. 答案　CD 1. 热力学第二定律 2.熵 1.(热力学第二定律)下列哪些现象能够发生，并且不违背热力学第二定律(  ) A.一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热 B.蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能 C.桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，水变清，泥、水自动分离 D.电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体 答案　CD 解析　A、B都违背了热力学第二定律，都不能发生.C中系统的势能减少了，D中消耗了电能，所以不违背热力学第二定律，均能发生. 2.(热力学第二定律)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 答案　B 解析　热力学第一定律和热力学第二定律并不矛盾，机械能和内能的转化所具有的方向性也是存在的，故B正确. 3.(对熵的理解)对“覆水难收”的叙述正确的是(  ) A.盛在盆中的水是一种宏观态，因盆子的因素，对应的微观态数目较少，较为有序 B.盛在盆中的水是一种宏观态，因盆子的因素，对应的微观态数目较多，较为无序 C.泼出的水是一种宏观态，因不受器具的限制，对应的微观态数目较多，较为无序 D.泼出的水是一种宏观态，因不受器具的限制，对应的微观态数目较少，较为有序 答案　AC 4.(对熵的理解)下列说法中正确的是(  ) A.一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行 B.一切自然过程总是沿着分子热运动的有序性增大的方向进行 C.在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵一定不会增大 D.在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵可能减小 答案　A 解析　根据熵增原理，不可逆过程总是朝着熵增大的方向进行，故选A. 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 组一　热力学第二定律 1.热力学第二定律使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程(  ) A.都具有方向性 B.只是部分具有方向性 C.没有方向性 D.无法确定是否具有方向性                      答案　A 解析　自然界中所有涉及热现象的宏观过程都具有方向性. 2.关于热力学第二定律，下列说法正确的是(  ) A.热力学第二定律是通过实验 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 出来的实验定律 B.热力学第二定律是通过大量自然现象的不可逆性总结出来的经验定律 C.热力学第二定律是物理学家从理论推导得出来的结果 D.热力学第二定律没有理论和实验的依据，因此没有实际意义 解析　热力学第二定律是物理学家通过对大量自然现象的 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ，又总结了生产和生活经验得到的结论，是一个经验定律，它并不能通过理论和实验来 证明 住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问 ，但它符合客观事实，因此是正确的.它揭示了热现象宏观过程的方向性，使人们认识到第二类永动机不可能制成，对我们认识自然和利用自然有着重要的指导意义. 3.关于制冷机制冷过程的说法中正确的是(  ) A.此过程违背了热力学第二定律 B.此过程没有违背热力学第二定律 C.此过程违背了能量守恒定律 D.此过程没有违背能量守恒定律 答案　BD 解析　制冷机可以从低温物体吸取热量传给高温物体，但必须消耗电能.热力学第二定律并不否认热量可从低温物体传给高温物体，关键是“不产生其他影响”，A错误，B正确；任何物理过程都不违背能量守恒定律，C错误，D正确. 4.如图1中汽缸内盛有定量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触是光滑的，但不漏气，现将活塞杆缓慢向右移动，这样气体将等温膨胀并通过活塞对外做功.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(  ) 图1 A.气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程违反热力学第二定律 B.气体是从单一热源吸热，但并未全部用来对外做功，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，此过程不违反热力学第二定律 D.以上三种说法都不对 答案　C 解析　由于气体始终通过汽缸与外界接触，外界温度不变，活塞杆缓慢地向右移动过程中，有足够时间进行热交换，所以汽缸内的气体温度也不变，要保持其内能不变，该过程气体是从单一热源即外部环境吸取热量，即全部用来对外做功才能保证内能不变，但此过程不违反热力学第二定律.此过程由外力对活塞做功来维持，如果没有外力对活塞做功，此过程不可能发生. 5.随着世界经济的快速发展，能源短缺问题日显突出，近期油价不断攀升，已对各国人民的日常生活造成了各种影响，如排长队等待加油的情景已经多次在世界各地发生，能源成为困扰世界经济发展的重大难题之一，下列有关能量转化的说法中正确的是(  ) A.不可能从单一热源吸取热量并把它全部用来做功，而不引起其他的变化 B.只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能 C.满足能量守恒定律的物理过程都能自发地进行 D.外界对物体做功，物体的内能必然增加 解析　由热力学第二定律的开尔文表述可知A对；热机效率总低于100%，B错；满足能量守恒定律的过程未必能自发进行，还要满足热力学第二定律，C错；由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，W>0，ΔU不一定大于0，即内能不一定增加，D错. 题组二　初识熵 6.下列说法中正确的是(  ) A.机械能和内能之间的转化是可逆的 B.气体向真空的自由膨胀是可逆的 C.如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较有序的 D.如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较无序的 答案　D 7.下列关于晶体熔化的说法中正确的是(  ) A.在晶体熔化的过程中，温度不变，分子热运动的平均速率不变，则无序程度不变 B.晶体熔化时，由分子的平衡位置在空间较为规则排列，变为分子的平衡位置较为无序排列，则无序度增大 C.在晶体熔化的过程中，熵将保持不变 D.在晶体熔化的过程中，熵将增加 答案　BD 解析　在晶体熔化的过程中，分子的平衡位置由较有规则变为无规则，无序度增大，熵将增加，故B、D对. 8.下列关于熵的观点中正确的是(  ) A.熵越大，系统的无序度越大 B.对于一个不可逆绝热过程，其熵总不会减小 C.气体向真空扩散时，熵值减小 D.自然过程中熵总是增加的，是因为通向无序的渠道要比通向有序的渠道多得多 解析　熵是系统内分子运动无序性的量度，熵越大，其无序度越大，A正确.不可逆绝热过程，其宏观态对应微观态数目增大，其熵会增加，不会减小，B正确.气体向真空中扩散，无序度增大，熵值增大，C错误.自然过程中，无序程度较大的宏观态出现的概率较大，因而通向无序的渠道多，D正确.答案　ABD 9.质量相同、温度相同的水，如图2所示分别处于固态、液态和气态三种状态下，它们的熵的大小有什么关系？为什么？ 图2 答案　见解析 解析　根据大量分子运动对系统无序程度的影响，热力学第二定律又有一种表述：由大量分子组成的系统自发变化时，总是向着无序程度增大的方向进行，至少无序程度不会减小.这也就是说，任何一个系统自发变化时，系统的熵要么增加，要么不变，但不会减少.质量相同、温度相同的水，可以由固体自发地向液态、气态转化，所以，气态时的熵最大，其次是液态，固态时的熵最小.