高二物理人教版选择性高分突破考点专题34热力学第二定律

3.4热力学第二定律

一：知识精讲归纳

考点一、热力学第二定律

i.定义：在物理学中，反映宏观自然过程的为向性的定律.

2.热力学第二定律的克劳修斯表述：

热量不能自发地从低温物体传到高温物体.阐述的是传热的方向性.

3.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，把燃料中的化学能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I人能变成机械能.

②热机用于做功的热量一定小王它从高温热库吸收的热量，即咚Q.

⑵热力学第二定律的开尔文表述：不可能从单•热库吸收热量，使之完全变成功,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).

4.热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述是笠位的.(选填“等价”或“不等价”)

考点二、能源是有限的

1.能源：具有高品质的‘容易利用的储能物质.

2.能量耗散：使用的能源转化成内能分散在环境中不能自动聚集起来驱动机器做功，这样的转化过

程叫作“能量耗散”.

3.能源的使用过程中虽然能的总量保持不变，但能量的品质下降了，能遮减少了.

技巧归纳：自然过程的方向性

(1)热传导具有方向性

两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，而低温物体不可能自发地

将热量传给高温物体，要实现低温物体向高温物体传递热量，必须借助外界的帮助，因而产生其他影

响或引起其他变化.

⑵气体的扩散现象具有方向性

两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，决不会自

发地分开，成为两种不同的气体.

⑶机械能和内能的转化过程具有方向性

物体在地面上运动，因摩擦而逐渐停止下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，在地

面上重新运动起来.

⑷气体向真空膨胀具有方向性

气体可自发地向真空容器内膨胀，但绝不可能出现气体自发地从容器中流出，使容器内变为真空.

2.在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不产生其他影响”“单一热库”“不可能”的含义

(1)“户发地”是指热量从高温物体“自发地”传给低温物体的方向性.在传递过程中不会对其他物

体产生影响或借助其他物体提供能量等.

(2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力

学方面的影响.如吸热、放热、做功等.

(3)“单一热库”：指温度均匀并且恒定不变的系统.若一系统各部分温度不相同或者温度不稳定，则

构成机器的工作物质可以在不同温度的两部分之间工作，从而可以对外做功.据报道，有些国家己在

研究利用海水上下温度不同来发电.

(4)“不可能”：实际上热机或制冷机系统循环时，除了从单一热库吸收热量对外做功，以及热量从低

温热库传到高温热库以外，过程所产生的其他一切影响，不论用任何的办法都不可能加以消除.

技巧归纳二、热力学第一定律和热力学第二定律的比较

1.两定律的比较

热力学第一定律热力学第二定律

是关于在有限空间和时间内，一切

是能量守恒定律在热力学中的表

和热现象有关的物理过程、化学过

区别现，否定了创造能量和消灭能量的

程具有不可逆性的经验总结，从而

可能性，从而否定了第一类永动机

否定了第二类永动机

两定律分别从不同角度揭示了与热现，象有关的物理过程所遵循的规律，二

联系

者既相互独立，又相互补充，都是热■力学的理论基础

2.两类永动机的比较

第一类永动机第二类永动机

不消耗任何能量，可以不断做功将内能全部转化为机械能，而不

设计要求(或只给予很少的能量启动后，可引起其他变化(或只有一个热库，

以永远运动下去)实现内能向机械能的转化)

不可能制

违背了能量守恒定律违背了热力学第二定律

成的原因

二：考点题型归纳

题型一；热力学第二定律的两种表述

I.(2023秋•上海奉贤•高二校考期末)下列说法中正确的是()

A.热量不可能由低温物体传给高温物体

B.气体的扩散过程具有方向性

C.一切形式的能量间的相互转化都具有方向性

D.一切形式的能呈间的相互转化都不具有方向性

2.（2021春・广东深圳•高二深圳市宝安中学（集团）校考期中）关于热力学第二定律，下列说法中不正确的是（）

A.所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真实发生

B.气体向真空的自由膨胀是不可逆的

C.电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递

D.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化成机械能而不引起其他变化

3.（2022春•天津河西・高二天津实验中学校考竞赛）热力学第二定律表明•）

A.不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用的动

B.在一个可逆过程中，工作物质净吸热等于对外作的功

C.热不能全部转变为功

D.热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体

题型二；第二类永动机问题

4.（2022春江苏徐州•高二阶段练习）关于永动机、热力学定律和能量守恒定律的讨论，下列叙述正确的是（）

A.第二类永动机违反了能量守恒定律

B.自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性

C.由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功是不可能的

D.能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能的总量并不减少，但能量品质提升了

5.（2022春•黑龙江大庆・高二大庆实验中学期中）关于永动机、热力学定律和能量守恒定律的讨论，下列叙述正确

的是（）

A.第二类永动机违反了能量守恒定律

B.如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加

C.由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的

D.做功和热传递都可以改变物体的内能，从能量转化或转移的观点来看，这两种改变方式是没有区别的

6.（2022春•山东济宁•高二阶段练习）下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是（）

A.第二类永动机不可能制成，是因为违背了热力学第一定律

B.能量耗散过程中能量不守恒

C.夏天打开电冰箱的门，可以起到室内降温作用

D.一切自发过程总是沿着分子无序性增大的方向进行

题型三；热力学第二定律的微观意义

7.（2022春•云南保山•高二期中）下列说法不正确的是（）

A.自发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

B.民间常用“拔火辘”来治疗某些疾病，方法是将点燃的纸片放入火罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧

压在皮肤上，火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上。其原因是火罐内的气体体积不变时，温度降低，压强减小

c.空调既能制热又能制冷，说明在不自发的条件卜.，热传递可以逆向

D.从单一热源吸收热量，使之完全变为功是提高机械效率的常用手段

8.（2021春•云南丽江•高二云南省永胜县第一中学校考阶段练习）关于热力学第二定律，下列表述正确的是（）

A.不可能使热量从低温物体传递到高温物体

B.不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功

C.一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行

D.在任何的自然过程中，一个孤立系统的总燧一定增加

9.（2020春・陕西西安•高二西安中学期末1气闸舱的原理如图。座舱力与气闸舱8间装有阀门K,力中充满空气，

〃内为真空。航天员由太空返回到8时，将8封闭，打开阀门K,片中的气体进入8中，最终达到平衡。假设此过

程中系统保持温度不变，舱内气体可视为理想气体，不考虑航天员的影响，则此过程中（）

A.气体膨胀做功，内能减小

B.气体向外界放出热量

C.气体分子对4舱壁的压强减小

D.一段时间后，8内气体的密度可以自发地恢复到原来真空状态

题型四：燧和燧的增加原理

10.（2022春・辽宁丹东•高二统考期末）2022年4月16号上午，神舟13号飞船在内蒙古东风着陆场顺利降落，气

闸舱是实验舱中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置。气闸舱的工作原理简化图如图所示，座舱A充满

一定质量的理想气体，座舱B内为真空。打开阀门K,气体会自发扩散至B中，气体最终达到平衡，整个系统不漏

气且与外界没有热交换，下列说法正确的是（）

A.平衡后，气体系统的端值在减小

B.座舱A中气体自发扩散过程中，气体对外做功，内能减小

C.平衡后.座舱B中气体可能自发的全部回到座舱A中

D.平衡后，气体分子单位时间内，与器壁单位面积的碰撞次数减少

11.（2022春•河北石家庄•高二统考期末）2022年4月16号上午，神舟13号飞船在内蒙古东风着陆场顺利降落。

气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置。如图所示，座舱A与气闸舱B之间装有

阀门K,座舱A中充满一定质量的空气（可视为理想气体），气闸舱B内为真空。航天员从太空返回气闸舱时，打

开阀门K,A中的气体进入B中，最终达到平衡。假设此过程中系统与外界没有热交换。下列说法正确的是（）

A.气闸舱B中的气体可能自发的全部回到A中B.气体对外做功，平衡后气体内能减小

C.气体对外不做功，平衡后气体温度降低D.气体体积变大，平衡后压强变小

12.（2020春•湖北武汉•高二校联考期中）下列说法正确的是（）

A.能量耗散表明，能量守恒定律具有一定的局限性

B.焙较大的宏观状态就是无序程度较大的宏观状态

C.外界对物体做功，同时物体向外界放出热量，物体的内能一定不变

D.根据热力学第二定律可知，各种形式的能可以自发地相互转化

题型五：热力学三大定律的综合问题

13.（2022春•高二课时练习）关于热力学定律，下列说法中正确的是（）

A.在一定条件下物体的温度可以降到绝对零度

B.第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律

C.热机的效率可以达到100%

D.在热传递中，热量不可能自发地从低温物体传给高温物体

14.（2020春・新疆哈密•高二校考期末）关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是（）

A.用活塞压缩气缸里的空气，对空气做功2000J,同时空气向外界放出热量1500J,则空气的内能增加了500J

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，故能做成

D.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%

15.（2021春•黑龙江哈尔滨•高二阶段练习）关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是（）

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.气体被压缩时，内能可能不变

C.第二类永动机违背了能量守恒定律，枚不能制成

D.在气缸里移动活塞时，活塞对气缸里的空气做功2.0x105j,同时空气向外界放出热量1.5x10,J,则空气的内能

减少了0.5X105J

三：课堂过关精练

一、单选题

16.（2023秋•湖南郴州•高二统考期末）关于能源，下列说法正确的是（）

A.根据能量守恒定律，我们不需要节约能源

B.化石能源、水能和风能都是不可再生的能源

C.华龙一号（核电技术电站）工作时，它能把核能转化为电能

D.能量的转化、转移没有方向性

17.（2023秋上海宝山高二上海交大附中校考期末）下列现象不能够发生的是（）

A.蒸汽机把内能全部转化成机械能B.空调把热量从低温物体传到高温物体

C.电水壶把电能全部转化为内能D.两种气体混合时自发形成均匀气体

18.（2022春,高二课时练习）某校中学生为参加电视台《异想天开》节目，提出了下列四个设想方案，从理论上讲

可行的是（）

A.制作一个装置从海水中吸收内能全部用来做功

B.制作一种制冷设备，使温度降至绝对零度以下

C.汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发分离，既清洁了空气，又变废为宝

D.将屋顶盖上太阳能板，可直接用太阳能来解决照明和热水问题

19.（2022春•重庆荣昌•高二重庆市荣昌永荣中学校校考期末）下列说法中，正确的是（）

A.第二类永动机不能制成的原因是因为违背了能量守恒定律

B.晶体有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点

C.布朗运动就是分子热运动

D.液体表面张力形成原因是表面层液体分子比内部更密集

20.（2022秋•新疆阿克苏•高二校考阶段练习）以卜.关于能量和能源的认识，正确的是（）

A.在热传递中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体

B.因为能量不会消失，所以我们没必要自约能源

C.根据能量守恒定律，能量是取之不尽、用之不竭的

D.我国煤炭和石油的资源丰富，不需要大力开发新能源

21.（2022秋,江西上信•高二校联考阶段练习）能源曷人类社会发展讲步的物质基础。根据国际能源专家的预测，地

球上蕴藏的煤碳将在今后200年内开采完毕，石油将在今后三四十年内告罄，天然气也只能再维持6（）年左右。能

源问题将成为长期困扰人类生存和社会发展的一个主要问题。下列关于能源的说法中，正确的是（）

A.水能是不可再生能源

B.由于能量不会凭空消失，也不会凭空产生，总是守恒的，所以节约能源意义不大

c.h.约能源只要提高节能意识就行，与科技进步无关

D.煤、石油、天然气等燃料的最初来源可.追溯到太阳能

22.（2022秋•广东惠州•高二校联考学业考试）目前，我国大力发展新能源汽车产业，新能源车的出现，在减少尾气

排放、保护生态环境、节省油气资源等方面，产生立竿见影的效果，下列关于新能源汽车说法正确的是（）

A.汽车充电时电能全部转化为汽车锂电池的化学能

B.汽车运动时消耗的电能大于输出的机械能，该过程能量不守恒

C.汽车所用的电能是清洁能源，也是一次能源

D.汽车运动时，有一部分能量转化为内能，这些内能我们无法收集起来重新利用

23.（2022秋•浙江舟山・高二浙江省普陀中学校联考期中）中央提出了“推进绿色发展、循环发展、低碳发展''的理念，

下列有关新能源和能量观的描述中，正确的是（）

A.外出旅游时，尽可能选择自驾出行

B.核能是高效能源，在使用时要注意防范核泄漏事故

C.水能和风能等能源，这些能源来源于太阳能，是不可再生能源

D.根据能量守恒，担心能源危机是杞人忧天

24.（2022春•新疆乌鲁木齐•高二校联考期末）下列说法中正确的是（）

A.根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体

B.效率为100%的热机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律

C.不可能从单一热源吸收热量使之完全变成功，而不产生其他影响

D.第二类永动机不可能成功的原因是违反了能量守恒定律

四：高分突破精练

一、单选题

25.（2021春・湖北武汉•高二湖北省武昌实验中学校考期中）下列说法正确的是（）

A.一锅水中撒一些胡椒粉，加热一段时间发现水中的胡椒粉不停翻滚，说明温度越高，布朗运动越剧烈

B.扩散现象说明分子之间存在空隙，也说明分子在不永停息地做无规则运动

C.第二类永动机违背了能量守恒定律

D.用显微镣观察花粉颗粒在水中做布朗运动，反映花粉分子在不停地做无规则运动

26.（2022・高二课时练习）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到高温物体

B.热量不可以从低温物体传到高温物体

C.热量的传递过程不具有方向性

D.在自发的条件卜热量的传递过程具有方向性

27.（2022・高二课时练习）下列过程中，可能实现的是（）

A.水的温度自动卜降时释放的内能全部转化为机械能

B.内燃机气缸内气体的内能全部转化为机械能

C.在粗糙水平而上运动的物体，它的动能转化为内能，使物体温度升高

D.静止在光滑水平面上的物体，温度降低时释放的内能可以转化为物体的动能，使物体运动起来

28.（2022春・吉林长春•高二汽车区第三中学期末）根据热力学定律和分子动理论可知I,下列说法中不正确的是（）

A.扩散现象是分子的无规则热运动造成的，温度越高，分子热运动越剧烈，犷散得越快

B.系统从外界吸收热量，同时对外做功，根据热力学第一定律可知，其内能不一定增加

C.悬浮在水中花粉的布朗运动，反映了固体小颗粒分子在做无规则的热运动

D.第二类永动机违背了热力学第二定律，所以是不可能制成的

29.（2022春•陕西渭南•高二统考期末）下列关于热现象的说法中正确的是（）

A.在一定条件下物体的温度可以降到绝时零度

B.在热传递中，热量不可能自发地从低温物体传给高温物体

C.第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律

D.在任何自然过程中，一个孤立系统的总熠会减小

二、多选题

30.（2023春・广东广州•高二广州市培正中学校考阶段练习）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，

放出热星到箱体外。下列有关说法正确的是（）

压缩机

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.电冰箱的工作原理违反热力学第一定律

D.电冰箱的工作原理不违反热力学第二定律

31.（2023春•内蒙古赤峰•高二校考阶段练习）下而关于燧的说法中正确的是（）

A.在自然过程中一个孤立系统的总燧不会减小

B.热量只能由高温物体传递给低温物体

C.第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第一定律

D.利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能是可能的

32.（2023春•重庆沙坪坝•高二重庆一中校考阶段练习）关于热力学定律，下列说法正确的是（）

A.热量可能从低温物体传向高温物体

B.热量不可能从低温物体传向高温物体

C.物体从外界吸收热量，其内能一定增加

D.物体从外界吸收热量，其内能不一定增加

33.（2023春•河南三门峡•高一灵宝市第一高级中学校考阶段练习〉根据热力学第一定律.下列判断正确的是（）

A.电能不可能全部变为内能

B.热机在工作中一定有高温热库和低温热库

C.热机中，燃气内能不可能全部变为机械能

D.在传热中，热量不可能从低温物体传递给高温物体

34.（2022秋•河南'洛阳•高二宜阳县第一高级中学阶段练习）下列关于能源和能量说法中正确的是（）

A.汽车散失的热量不能收集起来再次开动汽车，说明能量的转化或转移具有方向性

B.核电站是利用核聚变释放的能量发电，核能是不可再生的能源

C.能量耗散是指耗散在环境中的内能再也不能被人类利用，能量的品质降低了

D.能量是守恒的，不可能消失，所以人类不需要节约能源

35.（2022春•辽宁营口•高二营口市第二高级中学期末）下列说法中正确的是（）（,

A.第一类永动机不可能制成的原因是违背了能量守恒定律

B.如果两个系统均与第三个系统处于热平衡状态，这两个系统的温度一定相等

C.从单一热源吸收的热曷全部变成功而不产生反他影响是不N能的

D.第二类永动机不可能制造成功的原因是能量不会凭空产生

三、填空题

36.（2022春•黑龙江齐齐哈尔•高二期中）热力学第二定律的开尔文表述：不可能从单一热库热量，使

之完全变成，而不产生其他影响。

37.（2021春•广东潮州•高二统考期末）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”）。

\▼蒸汽

电动压缩机

38.（2021春•福建莆田•高二统考阶段练习）蒸汽机、内燃机等热机以及电冰箱工作时都利用了气体状态变化来实现

能量的转移和转化，我们把这些气体称为工质。某热机经过一个循环后，工质从高温热源吸热对外做功％,

又向低温热源放热02,工质完全恢复初始状态，内能没有变化。根据热力学第一定律，在工质的一个循环中，。/、

W

02、%三者之间满足的关系是—。热机的效率〃=万不可能达到100%,从能量转化的角度，说明—能不能完全

转化为—能而不产生其他影响。

39.（2021秋•高二课时练习）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律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，做的功力（填”大于'小于”或“等于“）零；分

子的势能将（填“增大”“不变”或“减小”）O

蒸发据蒸液

、汽态

制

冷

物

脂

超

凝

器

机

压缩

电动

成

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海水的

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潮汐主

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课时练

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为主。

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对海水

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另一

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孙河北

亚马

处是

，一

胜地

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（1）世界

时

最可点

面升至

，待水

蓄水

水库

海湾

进入

由通道

）,水

（图a

闸门

时开

涨潮

图。

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发电

潮汐

某些

、b是

中，a

（2）图

次,