热力学第二定律:21世纪教育网 ⑴热传导的方向性.热传导的过程是有方向性的.这个过程可以向一个方向自发地进行(热量会自发地从高温物体传给低温物体).但是向相反的方向却不能自发地进行.21世纪教育网 ⑵第二类永动机不可能制成.我们把没有冷凝器.只有单一热源.从单一热源吸收热量全部用来做功.而不引起其它变化的热机称为第二类永动机.这表明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成内能.内能却不能全部转化成机械能.21世纪教育网 ⑶热力学第二定律.表述:①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.②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(按机械能和内能转化过程的方向性表述).③第二类永动机是不可能制成的. 热力学第二定律使人们认识到:自然界种进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性.它揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性.使得它成为独立于热力学第一定律的一个重要的自然规律. ⑷能量耗散.自然界的能量是守恒的.但是有的能量便于利用.有些能量不便于利用.很多事例证明.我们无法把流散的内能重新收集起来加以利用.这种现象叫做能量的耗散.它从能量转化的角度反映出自然界中的宏观现象具有方向性. 例题分析 例1:下列说法中正确的是 A.物体自由下落时速度增大.所以物体内能也增大 B.物体的机械能为零时内能也为零 C.物体的体积减小温度不变时.物体内能一定减小 D.气体体积增大时气体分子势能一定增大 解:物体的机械能和内能是两个完全不同的概念.物体的动能由物体的宏观速率决定.而物体内分子的动能由分子热运动的速率决定.分子动能不可能为零(温度不可能达到绝对零度).而物体的动能可能为零.所以A.B不正确.物体体积减小时.分子间距离减小.但分子势能不一定减小.例如将处于原长的弹簧压缩.分子势能将增大.所以C也不正确.由于气体分子间距离一定大于r0.体积增大时分子间距离增大.分子力做负功.分子势能增大.所以D正确. 例2:下列说法中正确的是 A.物体吸热后温度一定升高 B.物体温度升高一定是因为吸收了热量 C.0℃的冰化为0℃的水的过程中内能不变 D.100℃的水变为100℃的水汽的过程中内能增大 解:吸热后物体温度不一定升高.例如冰融化为水或水沸腾时都需要吸热.而温度不变.这时吸热后物体内能的增加表现为分子势能的增加.所以A不正确.做功也可以使物体温度升高.例如用力多次来回弯曲铁丝.弯曲点铁丝的温度会明显升高.这是做功增加了物体的内能.使温度上升.所以B不正确.冰化为水时要吸热.内能中的分子动能不变.但分子势能增加.因此内能增加.所以C不正确.水沸腾时要吸热.内能中的分子动能不变但分子势能增加.所以内能增大.D正确. 例3:“奋进号 航天飞机进行过一次太空飞行.其主要任务是给国际空间站安装太阳能电池板.该太阳能电池板长L=73m.宽d=12m.将太阳能转化为电能的转化率为η=20%.已知太阳的辐射总功率为P0=3.83×1026W.地日距离为R0=1.5×1011m.国际空间站离地面的高度为h=370km.它绕地球做匀速圆周运动约有一半时间在地球的阴影内.所以在它能发电的时间内将把所发电的一部分储存在蓄电池内.由以上数据.估算这个太阳能电池板能对国际空间站提供的平均功率是多少? 解:由于国际空间站离地面的高度仅为地球半径的约二十分之一.可认为是近地卫星.h远小于R0.因此它离太阳的距离可认为基本不变.就是地日距离R0.太阳的辐射功率应视为均匀分布在以太阳为圆心.地日距离为半径的球面上.由此可以算出每平方米接收到的太阳能功率I0=P0/4πR02=1.35kW/m2.再由电池板的面积和转化率.可求出其发电时的电功率为P=I0Ldη=2.6×105W.由于每天只有一半时间可以发电.所以平均功率只是发电时电功率的一半即130kW. 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

精英家教网(1)关于分子运动和热现象的说法,正确的是
 
(填入正确选项前的字母)
A.布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的运动
B.气体的温度升高,每个气体分子运动的速率都增加
C.一定量100℃的水变成100℃的水蒸汽,其分子之间的势能增加
D.空调机作为制冷机使用时,将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外,所以制冷机的工作不遵循热力学第二定律
(2)图示为活塞式空压机的结构简图.某次往复运动中,活塞向右运动至气缸最右端时,吸气阀打开吸入压强为 p0 的空气,然后连杆推动活塞向左运动压缩空气,当压强达到3p0时排气阀打开排出空气,以保证产生符合要求的压力.若整个气缸内允许活塞往复运动的长度为L0,不考虑气体温度的变化,求活塞向左运动多少距离时空压机开始排气.

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[物理-选修3-3)
(1)下列关于热学现象和热学规律的说法中,正确的是
AB
AB

A.利用浅层海水和深层海水间的温度差造出一种热机,将海水的一部分内能转化为机械能,这在原理上是可行的
B.大量分子参与的宏观物理学过程都具有方向性
C.空调的制冷系统将室内的热量传给外界较高温度的空气,而不引起其他变化
D.热力学过程中不可避免地出现能量耗散现象,能量耗散不符合热力学第二定律
(2)如图:一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C,其中A→B过程为等容变化,B→C过程为等压变化.已知TA=TC=400K.
①求气体在状态B时的温度.
②说明A→B过程压强变化的微观原因.
③设A→B过程气体放出热量为Q1,B→C过程→气体吸收热量为Q2,比较Q1、Q2的大小并说明原因.

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“物理3-3”模块
(1)(在给出的四个选项中,可能只有一个选项正确,也可能有多个选项正确,全部选对3分,选对但不全的得1分,有选错的得0分),下列说法正确的是
ABF
ABF

A.热量可以从低温物体传到高温物体
B.一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的
C.任何自然过程不一定总是沿着熵增加的方向进行的
D.电冰箱即使在工作时,也不可能把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体
E.悬浮在液体中的颗粒越大,周围液体分子撞击的机会越多,布朗运动越明显
F.第二类永动机不可能制成,是因为它违背了热力学第二定律
(2)如图1所示的圆柱形容器内用活塞密封一定质量的气体(可看做理想气体).若活塞固定,密封气体温度升高1℃,需要吸收的热量为Q1;若活塞不固定,且可无摩擦滑动,仍使密封气体温度升高1℃,需要吸收热量为Q2.Q1和Q2哪个大?为什么?
(3)如图2,截面均匀,长度足够的U型细玻璃管两端都开口,管内两段水银柱封闭着一段空气柱.开始时,空气柱被封闭在U型管左侧的A、B两点之间,空气柱长为15cm,温度为27℃,A点上方水银柱长为25cm,BC高为5cm,若U型管底边CD长10cm,此时的大气压强为75cmHg.现保持气体的温度不变,从U型管左侧管口处缓慢地再注入25cm长的水银柱,试求稳定时管内的空气柱长度为多少?

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【物理-选修3-3】
(1)如图1所示,导热的气缸固定在水平地面上,用活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸中,气缸的内壁光滑.现用水平外力F作用于活塞杆,使活塞缓慢地向右移动,由状态①变化到状态②,在此过程中,如果环境温度保持不变,下列说法正确的是
BC
BC

A.每个气体分子的速率都不变
B.气体分子平均动能不变
C.水平外力F逐渐变大
D.气体内能减少
E.气体放出热量
F.气体内能不变,却对外做功,此过程违反热力学第一定律,不可能实现
G.气体是从单一热源吸热,全部用来对外做功,但此过程不违反热力学第二定律
(2)如图2所示p-V图中,一定质量的理想气体由状态A经过 ACB过程至状态B,气体对外做功280J,放出热量410J;气体又从状态B经BDA过程回到状态A,这一过程中外界对气体做功200J.
(1)ACB过程中气体的内能如何变化?变化了多少?
(2)BDA过程中气体吸收还是放出多少热量?

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精英家教网(A)(选修模块3-3)
(1)以下有关热现象说法正确的是
A.扩散现象和布朗运动的剧烈程度都与温度有关,所以扩散现象和布朗运动也叫做热运动
B.气体分子的平均动能增大,气体的压强一定增大
C.两个分子从远处逐渐靠近,直到不能再靠近为止的过程中,分子间相互作用的合力先变大、后变小,再变大
D.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
(2)如图表示一定质量的某气体在不同温度下的两条等温线.图中等温线Ⅰ对应的温度比等温线Ⅱ对应的温度要
 
(填“高”或“低”).在同一等温线下,如果该气体的压强变为原来的2倍,则气体的体积应变为原来的
 
倍.
(3)在举重比赛前,轻量级运动员常在高温、高湿的环境中通过大量排汗而达到减少体重的目的.已知一质量为50kg的运动员在赛前的某次训练中因汗水的蒸发而释放出的热量,可使跟运动员同质量的水升高8.0℃.假设汗水均从运动员的身上蒸发掉而没有流掉,常温常压下水的汽化热L和比热容C分别为2.4×106J/kg和4.2×103J/kg?K.试估算在该次训练中运动员体重的减少量.

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同步练习册答案