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,,第2單元 熱力學(xué)定律 能的轉(zhuǎn)化和守恒,一、物體的內(nèi)能 1．分子的動(dòng)能 (1)物體內(nèi)分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)所具有的能稱為分子動(dòng)能． 分子的動(dòng)能是指一個(gè)分子具有的能，不是分子的總動(dòng)能．從物質(zhì)是由大量分子組成的觀點(diǎn)看，研究單個(gè)分子的動(dòng)能是沒有意義的，應(yīng)從統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)看分子的動(dòng)能，由此可見，有意義的是分子的平均動(dòng)能．,(2)分子的平均動(dòng)能： 物體內(nèi)分子動(dòng)能的平均值． (3)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志：,【例1】 對(duì)一定量的氣體， 下列說法正確的是( ) A．氣體的體積是所有氣體分子的體積之和 B．氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，氣體溫度就越高 C．氣體對(duì)器壁的壓強(qiáng)是由大量氣體分子對(duì)器壁不斷碰撞而產(chǎn)生的 D．當(dāng)氣體膨脹時(shí)，氣體分子之間的勢(shì)能減小，因而氣體的內(nèi)能減少,【解析】 氣體分子距離遠(yuǎn)大于分子大小，所以氣體的體積遠(yuǎn)大于所有氣體分子體積之和，A項(xiàng)錯(cuò)；溫度是物體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，是表示分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度的物理量，B項(xiàng)正確；氣體壓強(qiáng)的微觀解釋是大量氣體分子頻繁撞擊產(chǎn)生的，C項(xiàng)正確；氣體膨脹，說明氣體對(duì)外做功，但不能確定吸、放熱情況，故不能確定內(nèi)能變化情況，D項(xiàng)錯(cuò)． 【答案】 BC,(4)分子的動(dòng)能與機(jī)械運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)能不同： 分子的動(dòng)能是對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)中物體的動(dòng)能的拓展，但和機(jī)械運(yùn)動(dòng)中物體的動(dòng)能有本質(zhì)的區(qū)別．機(jī)械運(yùn)動(dòng)的形式取決于外界作用的客觀條件，所以機(jī)械運(yùn)動(dòng)中物體的動(dòng)能可以為零，而分子運(yùn)動(dòng)是永不停息的，因此分子的動(dòng)能不可能為零．,2．分子的勢(shì)能 (1)存在的前提：分子力做功與路徑無(wú)關(guān)，由體積決定．因此理想氣體的內(nèi)能由溫度決定，與體積無(wú)關(guān)．原因是：理想氣體分子間無(wú)相互作用的分子力，故無(wú)分子勢(shì)能，與體積無(wú)關(guān)． (2)定義：分子間存在相互作用力，由分子間相對(duì)位置所決定的勢(shì)能，叫做分子勢(shì)能． (3)分子勢(shì)能變化的判斷方法： 分子力做正功，分子勢(shì)能減??；分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加．,【例2】 (2013·重慶)某未密閉房間的空氣溫度與室外的相同，現(xiàn)對(duì)該室內(nèi)空氣緩慢加熱，當(dāng)室內(nèi)空氣溫度高于室外空氣溫度時(shí)( ) A．室內(nèi)空氣的壓強(qiáng)比室外的小 B．室內(nèi)空氣分子的平均動(dòng)能比室外的大 C．室內(nèi)空氣的密度比室外大 D．室內(nèi)空氣對(duì)室外空氣做了負(fù)功,【解析】 未密閉房間說明是等壓變化，壓強(qiáng)不變，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志；溫度升高分子平均動(dòng)能增加，故B項(xiàng)正確；等壓升溫，體積增大，密度變小，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；體積增大，對(duì)外做正功，故D項(xiàng)錯(cuò)誤． 【答案】 B,3．物體的內(nèi)能 (1)定義：物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能和勢(shì)能的總和叫做物體的內(nèi)能． 【例3】 下列說法正確的是( ) A．液體中懸浮微粒的布朗運(yùn)動(dòng)是做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的液體分子撞擊微粒而引起的 B．物體溫度越高，其分子的平均動(dòng)能越大 C．物體里所有分子動(dòng)能的總和叫做物體的內(nèi)能 D．只有通過熱傳遞的方式才能改變物體的內(nèi)能,【解析】 布朗運(yùn)動(dòng)這一現(xiàn)象是液體分子撞擊微粒造成的．溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，所以A、B項(xiàng)正確．內(nèi)能是指物體里所有分子動(dòng)能與勢(shì)能的總和．做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能，所以C、D項(xiàng)錯(cuò)誤． 【答案】 AB,(2)內(nèi)能與溫度和體積的關(guān)系： 由于分子動(dòng)能與溫度有關(guān)，分子勢(shì)能與體積有關(guān)，所以，一定質(zhì)量的某種物體的內(nèi)能是由物體的溫度和體積共同決定的． 【例4】 關(guān)于內(nèi)能下列說法正確的是( ) A．一定質(zhì)量的某種物體的內(nèi)能是由物體的溫度和體積共同決定的 B．由于內(nèi)能與溫度和體積有關(guān)，因此兩種物質(zhì)只要體積和溫度相同．它們的內(nèi)能必相同,C．0 ℃的冰溶化成0 ℃的水．體積減小了，分子勢(shì)能必減小 D．0 ℃的冰溶化成0 ℃的水，體積減小了，分子勢(shì)能必增加 【解析】 物體的內(nèi)能在質(zhì)量一定的情況下，內(nèi)能由體積和溫度共同決定，當(dāng)兩種不同物體相比較，分子動(dòng)能和勢(shì)能相同，但分子數(shù)不相同時(shí)，物體的內(nèi)能也不相同，故A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤.0 ℃的冰溶化成0 ℃的水，體積減小，不能就此認(rèn)為其勢(shì)能也減小，而應(yīng)從改變內(nèi)能的兩種方式上去分析．冰溶化過程吸收熱量，內(nèi)能增加，而溫度不變，所增加的只能是分子的勢(shì)能．故D項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤．,【答案】 AD,(3)內(nèi)能和機(jī)械能： 物體處于任何狀態(tài)都具有內(nèi)能．但物體只有運(yùn)動(dòng)才有動(dòng)能．物體有內(nèi)能未必有動(dòng)能，但有動(dòng)能一定同時(shí)有內(nèi)能．,二、改變物體內(nèi)能的方式——做功和熱傳遞 1．改變內(nèi)能的兩種方式 做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的，但它們之間又有本質(zhì)的區(qū)別．做功是其他形式的能與物體內(nèi)能的轉(zhuǎn)化；熱傳遞是內(nèi)能在物體間的轉(zhuǎn)移．,【例5】 如圖所示，密閉絕熱容器內(nèi)有一絕熱的具有一定質(zhì)量的活塞，活塞的上部封閉著氣體，下部為真空，活塞與器壁的摩擦忽略不計(jì)．置于真空中的輕彈簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，彈簧被壓縮后用繩扎緊，此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為Ep(彈簧處在自然長(zhǎng)度時(shí)的彈性勢(shì)能為零)．現(xiàn)繩突然斷開，彈簧推動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過多次往復(fù)運(yùn)動(dòng)后活塞靜止，氣體達(dá)到平衡態(tài)．經(jīng)過此過程( ),A．Ep全部轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能 B．Ep一部分轉(zhuǎn)化成活塞的重力勢(shì)能，其余部分仍為彈簧的彈性勢(shì)能 C．Ep全部轉(zhuǎn)化成活塞的重力勢(shì)能和氣體的內(nèi)能 D．Ep一部分轉(zhuǎn)化成活塞的重力勢(shì)能，一部分轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能，其余部分仍為彈簧的彈性勢(shì)能,【解析】 通過對(duì)活塞受力分析確定彈簧末狀態(tài)再利用能量守恒判斷．活塞最后平衡，故彈簧處于壓縮狀態(tài)，Ep沒有全部轉(zhuǎn)化為其他形式的能量．活塞對(duì)氣體做功，并且容器是絕熱的，故氣體內(nèi)能增加，由能量守恒，可判定D項(xiàng)正確． 【答案】 D,2．熱功當(dāng)量J＝4.2焦/卡 熱功當(dāng)量的測(cè)定，說明做功和熱傳遞在改變內(nèi)能上是等效的．,【例6】 下圖為焦耳實(shí)驗(yàn)裝置圖，用絕熱性能良好的材料將容器包好，重物下落帶動(dòng)葉片攪拌容器里的水，引起水溫升高．關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是( ),A．這個(gè)裝置可測(cè)定熱功當(dāng)量 B．做功增加了水的熱量 C．做功增加了水的內(nèi)能 D．功和熱量是完全等價(jià)的，無(wú)區(qū)別 【答案】 AC,三、兩個(gè)概念 1．熱運(yùn)動(dòng) 指的是分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)主體為分子．不是布朗運(yùn)動(dòng)，布朗運(yùn)動(dòng)的主體是布朗微粒． 2．熱平衡 指的是兩物體的溫度相同時(shí)，達(dá)到平衡的一種狀態(tài)．熱平衡的宏觀標(biāo)志為溫度相等．,在達(dá)到熱平衡的過程中，內(nèi)能是從高溫物體傳向低溫物體，而不是從內(nèi)能大的物體傳向內(nèi)能小的物體．在高考試題中常用“熱傳遞”“絕熱”“導(dǎo)熱”等的說法，要將它們區(qū)別開來．如“絕熱”活塞，說明活塞兩側(cè)無(wú)熱量傳遞，除非巧合，一般溫度不等；“導(dǎo)熱”活塞，說明最終兩側(cè)溫度相等．,【例7】 如圖所示，水平放置的密封汽缸內(nèi)的氣體被一豎直隔板分隔為左右兩部分，隔板可在汽缸內(nèi)無(wú)摩擦滑動(dòng)，右側(cè)氣體內(nèi)有一電熱絲．汽缸壁和隔板均絕熱．初始時(shí)隔板靜止，左右兩邊氣體溫度相等．現(xiàn)給電熱絲提供一微弱電流，通電一段時(shí)間后切斷電源．當(dāng)缸內(nèi)氣體再次達(dá)到平衡時(shí)，與初始狀態(tài)相比( ),A．右邊氣體溫度升高，左邊氣體溫度不變 B．左右兩邊氣體溫度都升高 C．左邊氣體壓強(qiáng)增大 D．右邊氣體內(nèi)能的增加量等于電熱絲放出的熱量 【解析】 當(dāng)電熱絲通電后，右邊氣體吸收熱量后，溫度升高，壓強(qiáng)增大，隔板不再平衡，向左移動(dòng)，右側(cè)氣體對(duì)左側(cè)氣體做功，由于隔板和汽缸均絕熱，使左側(cè)氣體的內(nèi)能增加，溫度升高，體積減小，因此左側(cè)氣體的壓強(qiáng)也增大，當(dāng)隔板再次平衡時(shí)兩邊壓強(qiáng)均增大了，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B、C正確．,右側(cè)氣體對(duì)左側(cè)氣體做了功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，得右邊氣體內(nèi)能的增加量小于電熱絲放出的熱量，右邊氣體內(nèi)能的增加值為電熱絲發(fā)出的熱量減去對(duì)左邊的氣體所做的功，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 【答案】 BC,四、熱力學(xué)第一定律 1．內(nèi)容 一個(gè)熱學(xué)系統(tǒng)內(nèi)能的變化ΔU，決定于系統(tǒng)與外界交換的熱量Q和做功W. 2．表達(dá)式：ΔU＝W＋Q 3．符號(hào)法則：得正失負(fù)． 外界對(duì)物體做功為正值，反之為負(fù)值；物體從外界吸熱為正值，反之為負(fù)值；物體的內(nèi)能增加為正值，反之為負(fù)值．,【例8】 (2010·廣東)右圖是密閉的汽缸，外力推動(dòng)活塞P壓縮氣體，對(duì)缸內(nèi)氣體做功800 J，同時(shí)氣體向外界放熱200 J，缸內(nèi)氣體的( ),A．溫度升高，內(nèi)能增加600 J B．溫度升高，內(nèi)能減少200 J C．溫度降低，內(nèi)能增加600 J D．溫度降低，內(nèi)能減少200 J 【解析】 由能量守恒，ΔU＝W＋Q＝－200 J＋800 J＝600 J，內(nèi)能增加600 J，則溫度一定升高． 【答案】 A,五、熱力學(xué)第二定律 內(nèi)容：兩種表述 (1)按照熱傳導(dǎo)的方向性可表述為：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體． (2)按照機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性可表述為：不可能從單一熱庫(kù)吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響． 其他表述：第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的；不能制成效率為100%的熱機(jī)；任何一類宏觀自然過程進(jìn)行方向的說明都可以作為熱力學(xué)第二定律的表述．熱力學(xué)第二定律使人們認(rèn)識(shí)到，自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性．,【例9】 下列說法正確的是( ) A．機(jī)械能全部變成內(nèi)能是不可能的 B．第二類永動(dòng)機(jī)不可能制造成功的原因是因?yàn)槟芰考炔粫?huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式． C．根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體 D．從單一熱源吸收的熱量全部變成功是可能的 【答案】 D,【例10】 判斷下列說法是否正確： A．(2007·海南·17)空調(diào)機(jī)作為制冷機(jī)使用時(shí)，將熱量從溫度較低的室內(nèi)送到溫度較高的室外，所以制冷機(jī)的工作是不遵守?zé)崃W(xué)第二定律的．(×) B．(2007·海南·17)從單一熱源吸取熱量使之全部變成有用的機(jī)械功是不可能的．(×) C．(2009·四川·16)物體從單一熱源吸收的熱量可全部用于做功．(√),D．(2009·海南·14)功可以全部轉(zhuǎn)化為熱，但熱量不能全部轉(zhuǎn)化為功．(×) E．(2009·海南·14)熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體，但不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體．(√) F．(2008·天津·14)沒有摩擦的理想熱機(jī)可以把吸收的能量全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．(×) G．(2008·四川·14)熱量只能從高溫物體向低溫物體傳遞．(×),H．(2004·天津·15)熱量不能由低溫物體傳遞到高溫物體．(×) I．(2004·天津·15)外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能必定增加．(×) G．(2004·天津·15)第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成，是因?yàn)檫`反了能量守恒定律．(×) K．(2004·天津·15)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．(√),L．(2006·天津·14)只要對(duì)內(nèi)燃機(jī)不斷改進(jìn)，就可以把內(nèi)燃機(jī)得到的全部?jī)?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．(×) M．(2006·天津·14)滿足能量守恒定律的物理過程都能自發(fā)進(jìn)行．(×) O．(2013·山東·36(1))根據(jù)熱力學(xué)定律，熱機(jī)的效率可以達(dá)到100%.(×),六、能的轉(zhuǎn)化與守恒定律 能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中其總量不變． 【例11】 在一個(gè)沒有熱交換的房間內(nèi)打開電扇，電扇正常工作．過一段時(shí)間房間內(nèi)的溫度將作如下變化( ) A．升高 B．降低 C．不變 D．無(wú)法判斷,【解析】 把電扇與房間看作一個(gè)系統(tǒng)．電扇正常工作時(shí)，電扇和房間內(nèi)熱交換發(fā)生在系統(tǒng)內(nèi)，系統(tǒng)內(nèi)部不引起總能量的變化．但電扇消耗電能增加了系統(tǒng)的總能量．根據(jù)能的轉(zhuǎn)化與守恒定律知，增加的系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能使房間的溫度升高．故選A項(xiàng)． 【答案】 A,七、固體、液體 記住教科書中所列舉的實(shí)例中的晶體和非晶體，理解各向同性、各向異性，液晶的特性，表面張力及其成因，毛細(xì)現(xiàn)象及其成因．,【例12】 (2010·海南)下列說法正確的是( ) A．當(dāng)一定質(zhì)量的氣體吸熱時(shí)，其內(nèi)能可能減小 B．玻璃、石墨和金剛石都是晶體，木炭是非晶體 C．單晶體有固定的熔點(diǎn)，多晶體和非晶體沒 有固定的熔點(diǎn) D．當(dāng)液體與大氣相接觸時(shí)，液體表面層內(nèi)的分子所受其他分子作用力的合力總是指向液體內(nèi)部 E．氣體分子單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)，與單位體積內(nèi)氣體的分子數(shù)和氣體溫度有關(guān) 【答案】 ADE,【觸類旁通】 (2012·江蘇)下列現(xiàn)象中，能說明液體存在表面張力的有( ) A．水黽可以停在水面上 B．葉面上的露珠呈球形 C．滴入水中的紅墨水很快散開 D．懸浮在水中的花粉做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),【解析】 由于液體表面層分子引力，使得液體表面具有收縮的趨勢(shì)，露珠表面張力使表面面積收縮到最小，從而使它收縮成一個(gè)球形，水面的張力給水黽向上的彈力，選項(xiàng)A、B正確；滴入水中的紅墨水很快散開是擴(kuò)散現(xiàn)象，是液體分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的反映，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；懸浮在水中的花粉做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)是布朗運(yùn)動(dòng)，是液體分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的反映，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 【答案】 AB,八、濕度 【例13】 (2011·海南)關(guān)于空氣濕度，下列說法正確的是( ) A．當(dāng)人們感到潮濕時(shí)，空氣的絕對(duì)濕度一定較大 B．當(dāng)人們感到干燥時(shí)，空氣的相對(duì)濕度一定較小 C．空氣的絕對(duì)濕度用空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)表示 D．空氣的相對(duì)濕度定義為水的飽和蒸氣壓與相同溫度時(shí)空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)之比,【解析】 在一定氣溫條件下，大氣中相對(duì)濕度越大，水汽蒸發(fā)也就越慢，人就感受到越潮濕，故當(dāng)人們感到潮濕時(shí)，空氣的相對(duì)濕度一定較大，但絕對(duì)濕度不一定大，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；在一定氣溫條件下，大氣中相對(duì)濕度越小，水汽蒸發(fā)也就越快，人就越感到干燥，故當(dāng)人們感到干燥時(shí)，空氣的相對(duì)濕度一定較小，但絕對(duì)濕度不一定小，故B項(xiàng)正確；絕對(duì)濕度是指一定空間中水蒸氣的絕對(duì)含量，可用空氣中水的蒸氣壓來表示，故C項(xiàng)正確；相對(duì)濕度為某一被測(cè)蒸氣壓與相同溫度下的飽和蒸氣壓的比值的百分?jǐn)?shù)，相對(duì)濕度則給出大氣的潮濕程度，而不是水的飽和蒸氣壓與相同溫度時(shí)空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)之比，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．,【答案】 BC 【學(xué)法指導(dǎo)】 絕對(duì)濕度是指一定空間中水蒸氣的絕對(duì)含量，可用空氣中水的蒸氣壓來表示；相對(duì)濕度為某一被測(cè)蒸氣壓與相同溫度下的飽和蒸氣壓的比值的百分?jǐn)?shù)；在一定氣溫條件下，大氣中相對(duì)濕度越大，水汽蒸發(fā)也就越慢，人就感受到越潮濕；在一定氣溫條件下，大氣中相對(duì)濕度越小，水汽蒸發(fā)也就越快，人就越感到干燥．,一、對(duì)“做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的方式”的深化理解 做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的方式，其中“做功”不是任何形式的功，而是指能夠產(chǎn)生內(nèi)能的功．,【例1】 在如圖所示的兩端開口的“U”形管中，盛有同種液體，并用管閂K將液體隔成左、右兩部分，左邊液面比右邊液面高．現(xiàn)打開管閂K，從打開管閂到兩邊液面第一次平齊的過程中，液體向外放熱為Q，內(nèi)能變化量為ΔU，動(dòng)能變化量為ΔEk；大氣對(duì)液體做功W1，重力做功為W2，液體克服阻力做功為W3.由功能關(guān)系可得：,①W1＝0；②W2－W3＝ΔEk；③W2－W3＝Q＝ΔU；④W3－Q＝ΔU.其中正確的是( ) A．①②③ B．①②④ C．②③ D．①③ 【解析】 由動(dòng)能定理，可知W2－W3＋W1＝ΔEk，其中W1＝p·ΔV左－p·ΔV右＝0，知①②正確．由熱力學(xué)第一定律，知ΔU＝W＋Q，即ΔU＝W3－Q，故④正確，③錯(cuò)誤．綜合以上分析可知B項(xiàng)正確． 【答案】 B,【學(xué)法指導(dǎo)】 本題對(duì)應(yīng)做功的表達(dá)有W1、W2、W3，但能夠改變物體內(nèi)能的功是W3，其中W1、W2、W3功的代數(shù)和為液體外力做的功，對(duì)應(yīng)的應(yīng)該為液體動(dòng)能的改變量．從而看出，同樣是功，但形成效果不同，在理解基本概念、基本規(guī)律時(shí)，要注意將看似相同的物理量放在一起，進(jìn)行比較和鑒別，從而達(dá)到認(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)的目的．,二、兩類永動(dòng)機(jī)的區(qū)別 1．第一類永動(dòng)機(jī)：不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對(duì)外做功，這種機(jī)器稱為第一類永動(dòng)機(jī)．它所以不能實(shí)現(xiàn)，是由于它違反能量轉(zhuǎn)化和守恒定律． 2．第二類永動(dòng)機(jī)：一種熱機(jī)，只從單一熱源吸收熱量，可以全部用來做功，而不引起其他變化，這種熱機(jī)叫第二類永動(dòng)機(jī)．第二類永動(dòng)機(jī)并不違反能量守恒定律，但因機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，同時(shí)不引起其他變化，因此第二類永動(dòng)機(jī)也是不能實(shí)現(xiàn)．即違反了熱力學(xué)第二定律．,【例2】 關(guān)于永動(dòng)機(jī)的說法正確的是( ) A．第一類永動(dòng)機(jī)和第二類永動(dòng)機(jī)之所以不能制成，是因?yàn)槎歼`反了能的轉(zhuǎn)化和守恒定律 B．第二類永動(dòng)機(jī)從理論上講可以制成，只是現(xiàn)代科技不夠發(fā)達(dá) C．第二類永動(dòng)機(jī)不可制成，說明了機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程有方向性 D．第二類永動(dòng)機(jī)符合能量守恒定律，因此是可以制成的 【答案】 C,熱力學(xué)第二定律的微觀解釋 一、有序、無(wú)序、宏觀態(tài)、微觀態(tài) 【例1】 (1)如圖所示，把一塊潔凈的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平地接觸水面，如果你想使玻璃板離開水面，必須用比玻璃板重力________的拉力向上拉橡皮筋．原因是水分子和玻璃的分子間存在________作用．,(2)往一杯清水中滴入一滴紅墨水，一段時(shí)間后，整杯水都變成了紅色．這一現(xiàn)象在物理學(xué)中稱為________現(xiàn)象，是由于分子的________而產(chǎn)生的．這一過程是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性________的方向進(jìn)行的． 【答案】 大 分子引力 擴(kuò)散 無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)(熱運(yùn)動(dòng)) 增加,二、麥克斯韋速率分布律 【例2】 (2010·福建)1859年麥克斯韋從理論上推導(dǎo)出了氣體分子速率的分布規(guī)律，后來有許多實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這一規(guī)律．若以橫坐標(biāo)v表示分子速率，縱坐標(biāo)f(v)表示各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比．下面四幅圖中能正確表示某一溫度下氣體分子速率分布規(guī)律的是( ),【解析】 各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比不能為負(fù)值，A、B選項(xiàng)錯(cuò)誤；氣體分子速率的分布規(guī)律呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的趨勢(shì)，速率為0的分子幾乎不存在，故C選項(xiàng)錯(cuò)，D選項(xiàng)正確． 【答案】 D,【觸類旁通】 (2012·江蘇)密閉在鋼瓶中的理想氣體，溫度升高時(shí)壓強(qiáng)增大．從分子動(dòng)理論的角度分析，這是由于分子熱運(yùn)動(dòng)的________增大了．該氣體在溫度T1、T2時(shí)的分子速率分布圖象如圖所示，則T1________(選填“大于”或“小于”)T2.,【解析】 密閉在鋼瓶中的理想氣體體積不變，溫度升高時(shí)分子平均動(dòng)能增大壓強(qiáng)增大．溫度升高時(shí)，速率大的分子所占比重較大，T1＜T2. 【答案】 平均動(dòng)能 小于,三、熵、熵增原理 【例3】 若一氣泡從湖底上升到湖面的過程中溫度保持不變，則在此過程中關(guān)于氣泡中的氣體，下列說法正確的是( ) A．氣體分子間的作用力增大 B．氣體分子的平均速率增大 C．氣體分子的平均動(dòng)能減小 D．氣體組成的系統(tǒng)地熵增加,【解析】 氣泡的上升過程氣泡內(nèi)的壓強(qiáng)減小，溫度不變，由玻意耳定律知，上升過程中體積增大，微觀上體現(xiàn)為分子間距增大，分子間引力減小，溫度不變，所以氣體分子的平均動(dòng)能、平均速率不變，此過程為自發(fā)過程，故熵增大．D項(xiàng)正確． 【答案】 D,