1、学案 3 宏观过程的方向性目标定位 1.了解热传递、扩散现象、机械能与内能转化等的方向性.2.知道具有方向性的过程称为不可逆过程.一、热传递的方向性问题设计两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从低温物体 传给高温物体，使高温物体的温度升高，低温物体的温度降低吗？答案 不会.要点提炼热传递具有方向性1.热量可以自发地从高温物体传向低温物体，但不能自发地从低温物体传向高温物体.2.“自发地”过程就是不受外界干扰进行的自然过程.3.要将热量从低温物体传向高温物体，必须有“外界的影响或帮助” ，就是要有外界对其做功才能完成，例如电冰箱.延伸思考热传递的方向性能否简单理解为“热量不会从高温物体传给
2、低温物体”？答案 不能.热量不会自发地从低温物体传给高温物体，但如果有外界的影响或帮助，热量可以从低温物体传给高温物体.例如空调、冰箱等制冷机就是把热量从低温物体传到了高温物体.二、扩散现象的方向性问题设计一滴墨水滴进一杯清水中，不久整杯水都均匀地变黑了，有没有这样的“逆过程”：这杯均匀黑水中的小炭粒又自发地聚集在一起，成 为一滴墨水，而其余部分又变成清水？答案 没有.要点提炼扩散现象具有方向性1.两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为一种均匀的混合气体.相反，一种均匀的混合气体绝不会自发地分开成为两种气体.2.气体的自由膨胀也是一种扩散现象，具有方向性.三、机械能与内能转化的方向性及其他
3、过程的方向性问题设计在平地上滚动的足球克服摩擦力做功，其 动能转化为内能，最终停了下来，同时足球、地面及周围空气的温度略有上升.会不会有这样的现象：静止的足球和地面、周围的空气自发地降低温度释放内能，并将释放出的内能全部 转化为动能， 让足球又 滚动起来？答案 不会.要点提炼1.机械能和内能转化过程的方向性(1)机械能全部转化为内能的过程是可以自发进行的，而内能全部转化为机械能的过程，是不能自发进行的，要将内能全部转化为机械能，必然会引起其他影响.(2)热机的效率不可能达到 100%.2.其他过程的方向性(1)燃烧过程具有方向性.(2)爆炸过程具有方向性.一、热传递的方向性例 1 关于空调机，
4、下列说法正确的是( )A.制冷空调机工作时，热量从低温物体传到高温物体B.制暖空调机工作时，热量从高温物体传到低温物体C.冷暖空调机工作时，热量既可以从低温物体传到高温物体，也可以从高温物体传到低温物体D.冷暖空调机工作时，热量只能从高温物体传到低温物体解析 空调机工作时，热量可以从低温物体 传到高温物体，因为这里有外界做功.答案 ABC二、扩散现象的方向性例 2 下列所述过程中，可能发生的是( )A.打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后，又自发聚集进去，恢复原状B.利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高C.将水和酒精混合，然后它们又自动地各自分开D.被工厂废水污染的湖水，废水
5、自发的聚集到一处解析 A、C、 D 中的过程都是 扩散现象， 扩散现象具有方向性，所以逆过程不可能自发完成，故 A、C、D 错误 .热量不可能从低温物体自 发地传递给高温物体，而不引起其他的变化，但通过一些其他手段可以实现，故 B 正确.答案 B三、机械能与内能转化的方向性及其他过程的方向性例 3 用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点 1 插在热水中，接触点 2 插在冷水中，如图 1 所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象.关于这一现象的正确说法是( )图 1A.这一实验过程不违反能量守恒定律B.在实验过程中，热水一定降温，冷水一定升温C.在实验过程中，热水的内能全部转化成电能，电能
6、则部分转化成冷水的内能D.在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，电能则全部转化成冷水的内能解析 整个过程中能量守恒且热现象有方向性， A、B 正确；在 绝热过程中，热水中的内能除转化为电能外，还升高金属丝 的温度，内能不能全部 转化为电 能；电能除转化为冷水的内能外，还升高金属丝的温度，电能不能全部转化为冷水的内能，C、D 错误.答案 AB宏观过程的方向性Error!1.(热传递的方向性)关于热传递的方向性，下列说法正确的是 ( )A.热量能自发地由高温物体传给低温物体B.热量能自发地由低温物体传给高温物体C.在一定条件下，热量也可以从低温物体传给高温物体D.热量不可能从低温物体传给高温
7、物体答案 AC解析 在有外力做功的情况下， 热量可以从低温物体传给 高温物体，但 热量只能自发地从高温物体传给低温物体.2.(扩散现象的方向性)用隔板将一绝热容器隔成 A 和 B 两部分， A 中盛有一定质量的理想气体，B 为真空(如图 2 甲所示 ).现把隔板抽去，A 中的气体自动充满整个容器 (如图乙所示)，这个过程称为气体的自由膨胀，下列说法正确的是( )图 2A.自由膨胀过程中，气体分子只做定向运动B.自由膨胀前后，气体的压强不变C.自由膨胀前后，气体的温度不变D.容器中的气体在足够长的时间内，能全部自动回到 A 部分答案 C解析 抽去隔板后，气体分子做无 规则热运动，故 A 错；因容
8、器绝热故 Q0.又因气体自由膨胀故 W0，由热力学第一定律 UW Q 可知 U0，则气体温度不变，C 正确；由pV常量可知 p 减小，故 B 错；由扩散现象的方向性知，气体在足够长的时间内不会自动回到 A 部分，故 D 错.3.(机械能与内能转化的方向性) 我们绝不会看到一个放在水平地面上的物体，靠降低温度就可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来.其原因是( )A.违反了能量守恒定律B.在任何条件下内能不可能转化成机械能，只有机械能转化成内能C.机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D.以上说法均不正确答案 C解析 内能可以向机械能转化，但必 须通过做功来实现.4
9、.(机械能与内能转化的方向性) 下列过程中，可能实现的是 ( )A.将海水温度自动下降时释放的内能全部转变为机械能B.利用海洋不同深度的海水温度不同来制造一种机器，把海水的内能变为机械能C.在粗糙水平面上运动的物体，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，使物体运动起来答案 BC题组一 热传递与扩散现象的方向性1.关于热传递的说法正确的是( )A.热传递具有方向性B.由于热传递具有方向性，所以热传递是矢量C.虽然热传递具有方向性，但是热传递是标量D.热传递是一种物理现象，并不是一个物理量答案 AD解析 热传递具有方向性，伴随 热
10、量的转移.2.以下说法正确的是( )A.热量不仅可以从高温物体传到低温物体，也可自发地从低温物体传到高温物体B.空调等设备就是利用了热传递的方向性C.无论采用什么方法，都不可能把热量从低温物体传递给高温物体D.热量能自发地传递的条件是必须存在温度差答案 D解析 热传递具有方向性，热 量可以自发地由高温物体传 到低温物体，也可以从低温物体 传到高温物体，但不能自发地进 行，故 A 错；空调等设备可以将热量由低温物体传到高温物体，但消耗了电能，故 B、C 错.3.关于热学现象和热学规律，下列说法中正确的是( )A.将地球上所有海水的温度降低 0.2 ，以放出大量的内能供人类使用B.布朗运动是液体分
11、子的运动，它说明液体分子永不停息的做无规则运动C.打开一高压密闭容器，气体自发溢出后又自发回去，恢复原状D.热传递具有方向性答案 D解析 自然界一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，A、C 错误；布朗运动不是液体分子的运动，而是固体颗粒的运 动， B 错误.4.如图 1 所示，两个相通的容器 P、Q 间装有阀门 K，P 中充满气体，Q 内为真空，整个系统与外界没有热交换.打开阀门 K 后，P 中的气体进入 Q 中，最终达到平衡，则( )图 1A.气体体积膨胀，内能增加B.气体分子势能减少，内能增加C.气体分子势能增加，压强可能不变D.Q 中气体不可能自发地全部退回到 P 中答案 D解析 自然
12、界涉及热现象的宏观过程都具有方向性， D 项正确；容器内气体自由膨胀，气体与外界之间不做功也没有热交换，故气体的内能不 变， A 项错误；气体分子间作用力很弱，气体体积变化时，气体分子势能可 认为不变， B、C 项错误.5.图 2 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，放出热量到箱体外.下列说法正确的是( )图 2A.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.电冰箱的工作原理不违背热力学第一定律D.电冰箱的工作原理违反热力学第
13、一定律答案 BC解析 热力学第一定律适用于所有的热学过程， 选项 C 正确，D 错误；热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，要想使 热量从低温物体传递到高温物体必 须借助于其他系统做功，选项 A 错误，B 正确.题组二 机械能与内能转化的方向性及其他过程的方向性6.下列说法中正确的是( )A.物体的内能就是组成物体的所有分子热运动动能的总和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.做功和热传递在改变内能的方式上是不同的D.满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行答案 C解析 物体的内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和，所以 A 选项错误；将内能全部转化为机械能而
14、不引起其他变化是不可能的， B 选项错误；与热现象有关的宏观过程是有方向性的，D 选项错误；做功和热传递是改变内能的两种方式，C 选项正确.7.关于热机的效率，下列说法正确的是( )A.有可能达到 80%B.有可能达到 100%C.不可能达到 100%D.一定能达到 100%答案 AC题组三 综合应用8.下列关于热现象的说法，正确的是( )A.外界对物体做功，物体的内能一定增加B.气体的温度升高，气体的压强一定增大C.任何条件下，热量都不会由低温物体传递到高温物体D.任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能答案 D解析 由 UWQ 知，当外界对物体做功时，由于 Q 未知，物体的内能不一
15、定增加，所以A 错；只说明温度 T 升高时，气体压强不一定增大，故 B 错；在有外部因素做功时( 如电冰箱)，热量可以由低温物体传递到高温物体，故 C 错；由机械能与内能转化的方向性可判定 D 正确.9.下列所述过程是可逆的，还是不可逆的？(1)汽缸与活塞组合中装有气体，当活塞上没有外加压力，活塞与汽缸间没有摩擦，使气体自由膨胀时.(2)上述装置，当活塞上没有外加压力，活塞与汽缸间摩擦很大，使气体缓慢地膨胀时.(3)在一绝热容器内，不同温度的氦气进行混合.(4)在一绝热容器内盛有液体，不停地搅动它，使它的温度升高.(5)一导热的容器内盛有液体，容器放在一恒温的大水池内，不停地搅动液体，可保持温度不变.(6)在一绝热容器内，不同温度的液体进行混合.答案 见解析解析 (1)发生自由膨胀， 则是不可逆过程.(2)有摩擦发生，也是不可逆过程.(3)有一定温度差的热传递是不可逆过程.(4)这是由功变为热，是不可逆过程.(5)此过程中既有“功变热”又有“热传递” ，是不可逆过程.(6)液体的扩散是不可逆过程.
