第十一章第3課時(shí)

1、第3課時(shí)熱力學(xué)定律與能量守恒考綱解讀 1.知道改變內(nèi)能的兩種方式，理解熱力學(xué)第一定律.2.知道與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀物理過(guò)程的方向性，了解熱力學(xué)第二定律.3.掌握能量守恒定律及其應(yīng)用考點(diǎn)一熱力學(xué)第一定律的理解及應(yīng)用1熱力學(xué)第一定律的理解不僅反映了做功和熱傳遞這兩種方式改變內(nèi)能的過(guò)程是等效的，而且給出了內(nèi)能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關(guān)系2對(duì)公式UQW符號(hào)的規(guī)定符號(hào)WQU外界對(duì)物體做功物體吸收熱量?jī)?nèi)能增加物體對(duì)外界做功物體放出熱量?jī)?nèi)能減少3.幾種特殊情況(1)若過(guò)程是絕熱的，則Q0，WU，外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加量(2)若過(guò)程中不做功，即W0，則QU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加量

2、(3)若過(guò)程的初、末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即U0，則WQ0或WQ.外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量例1在如圖1所示的坐標(biāo)系中，一定質(zhì)量的某種理想氣體先后發(fā)生以下兩種狀態(tài)變化過(guò)程：第一種變化是從狀態(tài)A到狀態(tài)B，外界對(duì)該氣體做功為6 J；第二種變化是從狀態(tài)A到狀態(tài)C，該氣體從外界吸收的熱量為9 J圖線AC的反向延長(zhǎng)線過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O，B、C兩狀態(tài)的溫度相同，理想氣體的分子勢(shì)能為零求：圖1(1)從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程，該氣體對(duì)外界做的功W1和其內(nèi)能的增量U1；(2)從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過(guò)程，該氣體內(nèi)能的增量U2及其從外界吸收的熱量Q2.解析(1)由題意知從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程，氣體發(fā)生等容變化該氣體對(duì)外界

3、做的功W10根據(jù)熱力學(xué)第一定律有U1W1Q1內(nèi)能的增量U1Q19 J.(2)從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過(guò)程，體積減小，溫度升高由題意可知，該氣體內(nèi)能的增量U2U19 J根據(jù)熱力學(xué)第一定律有U2W2Q2從外界吸收的熱量Q2U2W23 J.答案(1)09 J(2)9 J3 JUWQ，使用時(shí)注意符號(hào)法則(簡(jiǎn)記為：外界對(duì)系統(tǒng)取正，系統(tǒng)對(duì)外界取負(fù))對(duì)理想氣體，U僅由溫度決定，W僅由體積決定，絕熱情況下，Q0.氣體向真空膨脹不做功遞進(jìn)題組1熱力學(xué)第一定律的理解一定量的理想氣體在某一過(guò)程中，從外界吸收熱量2.5×104 J，氣體對(duì)外界做功1.0×10 4J，則該理想氣體的()A溫度降低，密度增大

4、B溫度降低，密度減小C溫度升高，密度增大D溫度升高，密度減小答案D解析理想氣體從外界吸熱大于對(duì)外界做功，所以內(nèi)能增大，溫度是理想氣體內(nèi)能的標(biāo)志，內(nèi)能增大，溫度一定升高；氣體對(duì)外做功，體積膨脹，質(zhì)量不變，所以密度要減小D正確2熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用如圖2所示，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a沿abc變化到狀態(tài)c，吸收了340 J的熱量，并對(duì)外做功120 J若該氣體由狀態(tài)a沿adc變化到狀態(tài)c時(shí)，對(duì)外做功40 J，則這一過(guò)程中氣體_(填“吸收”或“放出”)熱量_J.圖2答案吸收260解析對(duì)該理想氣體由狀態(tài)a沿abc變化到狀態(tài)c，由熱力學(xué)第一定律可得：UQW340 J(120 J)220 J，即從a狀態(tài)到c

5、狀態(tài)，理想氣體的內(nèi)能增加了220 J；若該氣體由狀態(tài)a沿adc變化到狀態(tài)c時(shí)，對(duì)外做功40 J，此過(guò)程理想氣體的內(nèi)能還是增加220 J，所以可以判定此過(guò)程是吸收熱量，再根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得：UQW，得QUW220 J(40 J)260 J.3熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用一定質(zhì)量的氣體，在從狀態(tài)1變化到狀態(tài)2的過(guò)程中，吸收熱量280 J，并對(duì)外做功120 J，試問(wèn)：(1)這些氣體的內(nèi)能發(fā)生了怎樣的變化？(2)如果這些氣體又返回原來(lái)的狀態(tài)，并放出了240 J的熱量，那么在返回的過(guò)程中是氣體對(duì)外界做功，還是外界對(duì)氣體做功？做功多少？答案(1)增加了160 J(2)外界對(duì)氣體做功80 J解析(1)由熱力學(xué)第

6、一定律可得UWQ120 J280 J160 J，氣體的內(nèi)能增加了160 J.(2)由于氣體的內(nèi)能僅與狀態(tài)有關(guān)，所以氣體從狀態(tài)2回到狀態(tài)1的過(guò)程中內(nèi)能的變化量應(yīng)等于從狀態(tài)1到狀態(tài)2的過(guò)程中內(nèi)能的變化量，則從狀態(tài)2到狀態(tài)1的內(nèi)能應(yīng)減少160 J，即U160 J，又Q240 J，根據(jù)熱力學(xué)第一定律得：UWQ，所以WUQ160 J(240 J)80 J，即外界對(duì)氣體做功80 J考點(diǎn)二熱力學(xué)第二定律的理解1熱力學(xué)第二定律的理解(1)“自發(fā)地”指明了熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性，不需要借助外界提供能量的幫助(2)“不產(chǎn)生其他影響”的涵義是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過(guò)程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對(duì)周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學(xué)方面的

7、影響如吸熱、放熱、做功等2熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)熱力學(xué)第二定律的每一種表述，都揭示了大量分子參與宏觀過(guò)程的方向性，進(jìn)而使人們認(rèn)識(shí)到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性特別提醒熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，但在有外界影響的條件下，熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，如電冰箱；在引起其他變化的條件下內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，如氣體的等溫膨脹過(guò)程3熱力學(xué)過(guò)程方向性實(shí)例：高溫物體低溫物體功熱氣體體積V1氣體體積V2(較大)不同氣體A和B混合氣體AB4兩類永動(dòng)機(jī)的比較第一類永動(dòng)機(jī)第二類永動(dòng)機(jī)不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能不斷地對(duì)外做功的機(jī)器從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響的

8、機(jī)器違背能量守恒定律，不可能制成不違背能量守恒定律，但違背熱力學(xué)第二定律，不可能制成例2根據(jù)你學(xué)過(guò)的熱學(xué)中的有關(guān)知識(shí)，判斷下列說(shuō)法中正確的是()A機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也可以全部用來(lái)做功轉(zhuǎn)化成機(jī)械能B凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都具有方向性，在熱傳遞中，熱量只能從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能從低溫物體傳遞給高溫物體C盡管技術(shù)不斷進(jìn)步，熱機(jī)的效率仍不能達(dá)到100%，制冷機(jī)卻可以使溫度降到293 D第一類永動(dòng)機(jī)違背能量守恒定律，第二類永動(dòng)機(jī)不違背能量守恒定律，隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，第二類永動(dòng)機(jī)可以制造出來(lái)解析機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能在引起其他變化時(shí)也可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，A正確；凡與

9、熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都具有方向性，在熱傳遞中，熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，也能從低溫物體傳遞給高溫物體，但必須借助外界的幫助，B錯(cuò)誤；盡管科技不斷進(jìn)步，熱機(jī)的效率仍不能達(dá)到100%，制冷機(jī)也不能使溫度降到293 °C，只能無(wú)限接近273.15 °C，卻永遠(yuǎn)不能達(dá)到，C錯(cuò)誤；第一類永動(dòng)機(jī)違背能量守恒定律，第二類永動(dòng)機(jī)不違背能量守恒定律，而是違背了熱力學(xué)第二定律，第二類永動(dòng)機(jī)不可能制造出來(lái)，D錯(cuò)誤答案A遞進(jìn)題組4熱力學(xué)第二定律的理解下列說(shuō)法正確的是()A熱量不能由低溫物體傳遞到高溫物體B外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能必定增加C第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成，是因?yàn)檫`反了能量守恒

10、定律D不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)做功，而不引起其他變化答案D解析根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳遞到高溫物體，但在一定條件下，熱量可以由低溫物體傳向高溫物體，例如電冰箱的工作過(guò)程，故A錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律，物體內(nèi)能的變化取決于吸收或放出的熱量和做功的正負(fù)兩個(gè)因素，所以B錯(cuò)誤；第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，而違反了熱力學(xué)第二定律，C錯(cuò)誤；D是熱力學(xué)第二定律的表述形式之一，是正確的5熱力學(xué)定律的理解地球上有很多的海水，它的總質(zhì)量約為1.4×1018噸，如果這些海水的溫度降低0.1 °C，將要放出5.8×1023焦耳的熱量，有人曾設(shè)想利用

11、海水放出的熱量使它完全變成機(jī)械能來(lái)解決能源危機(jī)，但這種機(jī)器是不能制成的，其原因是()A內(nèi)能不能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能B內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能不滿足熱力學(xué)第一定律C只從單一熱源吸收熱量并完全轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的機(jī)器不滿足熱力學(xué)第二定律D上述三種原因都不正確答案C解析本題考查熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用，內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，如熱機(jī)，A錯(cuò)誤；內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的過(guò)程滿足熱力學(xué)第一定律，即能量守恒定律，B錯(cuò)誤；熱力學(xué)第二定律告訴我們：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)做功，而不引起其他變化，C正確6熱力學(xué)定律的理解關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說(shuō)法中正確的是()A為了增加物體的內(nèi)能，必須對(duì)物體做功或向它傳遞熱量B對(duì)某物體

12、做功，必定會(huì)使該物體的內(nèi)能增加C可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體E功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶?shí)際宏觀過(guò)程是不可逆過(guò)程答案ACE解析對(duì)某物體做功，物體同時(shí)放熱，則物體的內(nèi)能可能減少或者不變；不可能使熱量自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體，但在有外界影響的條件下，熱量可以從低溫物體傳向高溫物體考點(diǎn)三熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律綜合問(wèn)題例3一定質(zhì)量的理想氣體，從初始狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B、C、D再回到A，體積V與溫度T的關(guān)系如圖3所示圖中TA、VA和TD為已知量(1)從狀態(tài)A到B，氣體經(jīng)歷的是_過(guò)程(填“等溫”、“等容”或“等壓”)(2)從B到C的過(guò)程中，氣體的內(nèi)能_(填“增大”、“減小”

13、或“不變”)(3)從C到D的過(guò)程中，氣體對(duì)外_(填“做正功”、“做負(fù)功”或“不做功”)，同時(shí)_(填“吸熱”或“放熱”)(4)氣體在狀態(tài)D時(shí)的體積VD_.圖3解析(1)由題圖可知，從狀態(tài)A到B，氣體體積不變，故是等容變化；(2)從B到C溫度不變，即分子平均動(dòng)能不變，該理想氣體的內(nèi)能不變；(3)從C到D氣體體積減小，外界對(duì)氣體做正功，W0，所以氣體對(duì)外做負(fù)功，同時(shí)溫度降低，說(shuō)明內(nèi)能減小，由熱力學(xué)第一定律UWQ知?dú)怏w放熱；(4)從D到A是等壓變化，由得VDVA.答案(1)等容(2)不變(3)做負(fù)功放熱(4)VA遞進(jìn)題組7熱力學(xué)定律與等溫變化的結(jié)合如圖4所示，一粗細(xì)均勻、導(dǎo)熱良好、裝有適量水銀的U形管

14、豎直放置，右端與大氣相通，左端封閉氣柱長(zhǎng)l120 cm(可視為理想氣體)，兩管中水銀面等高現(xiàn)將右端與一低壓艙(未畫出)接通，穩(wěn)定后右管水銀面高出左管水銀面h10 cm.(環(huán)境溫度不變，大氣壓強(qiáng)p075 cmHg)圖4(1)求穩(wěn)定后低壓艙內(nèi)的壓強(qiáng)(用“cmHg”做單位)(2)此過(guò)程中左管內(nèi)的氣體對(duì)外界_(填“做正功”、“做負(fù)功”或“不做功”)，氣體將_(填“吸熱”或“放熱”)答案(1)50 cmHg(2)做正功吸熱解析(1)設(shè)U形管橫截面積為S，右端與大氣相通時(shí)，左管中封閉氣體的壓強(qiáng)為p1，右端與一低壓艙接通后，左管中封閉氣體的壓強(qiáng)為p2，氣柱長(zhǎng)度為l2，穩(wěn)定后低壓艙內(nèi)的壓強(qiáng)為p.左管中封閉氣體

15、發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律得p1V1p2V2p1p0p2pphV1l1SV2l2S由幾何關(guān)系得h2(l2l1)聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得p50 cmHg(2)左管內(nèi)氣體膨脹，氣體對(duì)外界做正功，溫度不變，U0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律UQW且W<0，所以QW>0，氣體將吸熱 8.熱力學(xué)定律與理想氣體狀態(tài)方程的結(jié)合我國(guó)“蛟龍”號(hào)深海探測(cè)船載人下潛超過(guò)七千米，再創(chuàng)載人深潛新紀(jì)錄在某次深潛實(shí)驗(yàn)中，“蛟龍”號(hào)探測(cè)到990 m深處的海水溫度為280 K某同學(xué)利用該數(shù)據(jù)來(lái)研究氣體狀態(tài)隨海水深度的變化如圖5所示，導(dǎo)熱良好的汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體，不計(jì)活塞的質(zhì)量和摩擦，汽缸所處海平面的溫度T0300 K，壓強(qiáng)

16、p01 atm，封閉氣體的體積V03 m3.如果將該汽缸下潛至990 m深處，此過(guò)程中封閉氣體可視為理想氣體(1)求990 m深處封閉氣體的體積(1 atm相當(dāng)于10 m深的海水產(chǎn)生的壓強(qiáng))(2)下潛過(guò)程中封閉氣體_(填“吸熱”或“放熱”)，傳遞的熱量_(填“大于”或“小于”)外界對(duì)氣體所做的功圖5答案(1)2.8×102 m3(2)放熱大于解析(1)以汽缸內(nèi)封閉的氣體為研究對(duì)象，初態(tài)壓強(qiáng)p01 atm，溫度T0300 K，體積V03 m3，汽缸在990 m深處時(shí)，封閉氣體的壓強(qiáng)p1 atm atm100 atm，溫度T280 K，設(shè)封閉氣體的體積變?yōu)閂.由理想氣體狀態(tài)方程有，代入數(shù)

17、據(jù)解得V2.8×102 m3.(2)封閉氣體的體積減小，外界對(duì)封閉氣體做正功，而封閉氣體的溫度降低，內(nèi)能減小，由熱力學(xué)第一定律可知，封閉氣體要放熱，且傳遞的熱量大于外界對(duì)封閉氣體所做的功9熱力學(xué)定律與圖象的結(jié)合一定質(zhì)量的理想氣體壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系圖象如圖6所示，AB、BC分別與p軸和T軸平行，氣體在狀態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng)為p0、體積為V0，在狀態(tài)B時(shí)的壓強(qiáng)為2p0，則氣體在狀態(tài)B時(shí)的體積為_；氣體從狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過(guò)程中，對(duì)外做的功為a(a>0)，內(nèi)能增加了b(b>0)，則此過(guò)程氣體_(選填“吸收”或“放出”)的熱量為_圖6答案吸收ab解析對(duì)A到B過(guò)程，溫度不

18、變，由玻意耳定律可知，氣體在狀態(tài)B時(shí)的體積為V；氣體從狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過(guò)程中，對(duì)外做的功為a，內(nèi)能增加了b，由熱力學(xué)第一定律，此過(guò)程氣體吸收的熱量為ab.高考模擬明確考向1(2014·廣東·17)用密封性好、充滿氣體的塑料袋包裹易碎品，如圖7所示，充氣袋四周被擠壓時(shí)，假設(shè)袋內(nèi)氣體與外界無(wú)熱交換，則袋內(nèi)氣體()圖7A體積減小，內(nèi)能增大 B體積減小，壓強(qiáng)減小C對(duì)外界做負(fù)功，內(nèi)能增大 D對(duì)外界做正功，壓強(qiáng)減小答案AC解析充氣袋被擠壓時(shí)，氣體體積減小，外界對(duì)氣體做正功，由于袋內(nèi)氣體與外界無(wú)熱交換，故由熱力學(xué)第一定律知，氣體內(nèi)能增加，故選項(xiàng)A、C正確；體積減小，內(nèi)能增加，

19、由理想氣體狀態(tài)方程可知?dú)怏w壓強(qiáng)變大，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤2(2014·重慶·10(1)重慶出租車常以天然氣作為燃料，加氣站儲(chǔ)氣罐中天然氣的溫度隨氣溫升高的過(guò)程中，若儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體體積及質(zhì)量均不變，則罐內(nèi)氣體(可視為理想氣體)()A壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減小B吸收熱量，內(nèi)能增大C壓強(qiáng)減小，分子平均動(dòng)能增大D對(duì)外做功，分子平均動(dòng)能減小答案B解析質(zhì)量一定的氣體，體積不變，當(dāng)溫度升高時(shí)，是一個(gè)等容變化，據(jù)壓強(qiáng)的微觀解釋：溫度升高，氣體的平均動(dòng)能增加；單位時(shí)間內(nèi)撞擊單位面積的器壁的分子數(shù)增多，可知壓強(qiáng)增大由于溫度升高，所以分子平均動(dòng)能增大，物體的內(nèi)能變大；體積不變，對(duì)內(nèi)外都不做功，內(nèi)能增大，所以只有

20、吸收熱量，故A、C、D錯(cuò)誤；B正確3(2014·山東·37(1)如圖8所示，內(nèi)壁光滑、導(dǎo)熱良好的汽缸中用活塞封閉有一定質(zhì)量的理想氣體當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，缸內(nèi)氣體_(雙選，填正確答案標(biāo)號(hào))圖8A內(nèi)能增加 B對(duì)外做功C壓強(qiáng)增大 D分子間的引力和斥力都增大答案AB解析根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變，溫度升高，體積增大，對(duì)外做功，理想氣體不計(jì)分子間的作用力，溫度升高，內(nèi)能增加選項(xiàng)A、B正確4如圖9所示，固定在水平面上的汽缸內(nèi)封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，汽缸壁和活塞絕熱性能良好，汽缸內(nèi)氣體分子間相互作用的勢(shì)能忽略不計(jì)，則以下說(shuō)法正確的是()圖9A使活塞向左移動(dòng)，汽缸內(nèi)氣體對(duì)外界做

21、功，內(nèi)能減少B使活塞向左移動(dòng)，汽缸內(nèi)氣體內(nèi)能增大，溫度升高C使活塞向左移動(dòng)，汽缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小D使活塞向左移動(dòng)，汽缸內(nèi)氣體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能減小答案B解析使活塞向左移動(dòng)，外界對(duì)缸內(nèi)氣體做功，故W0，汽缸壁的絕熱性能良好，由熱力學(xué)第一定律：UWQ得，汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能增大，所以缸內(nèi)氣體溫度增大，所以汽缸內(nèi)氣體分子的平均動(dòng)能增大，壓強(qiáng)增大，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤5某次科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，從高溫環(huán)境中取出一個(gè)如圖10所示的圓柱形導(dǎo)熱汽缸，把它放在大氣壓強(qiáng)p01 atm、溫度t027 的環(huán)境中自然冷卻該汽缸內(nèi)壁光滑，容積V1 m3，開口端有一厚度可忽略的活塞開始時(shí)，汽缸內(nèi)密封有溫度t447 、壓強(qiáng)p1.

22、2 atm的理想氣體，將汽缸開口向右固定在水平面上，假設(shè)汽缸內(nèi)氣體的所有變化過(guò)程都是緩慢的求：圖10(1)活塞剛要向左移動(dòng)時(shí)，汽缸內(nèi)氣體的溫度t1；(2)最終汽缸內(nèi)氣體的體積V1；(3)在整個(gè)過(guò)程中，汽缸內(nèi)氣體對(duì)外界_(選填“做正功”、“做負(fù)功”或“不做功”)，汽缸內(nèi)氣體放出的熱量_(選填“大于”、“等于”或“小于”)氣體內(nèi)能的減少量答案(1)327 (2)0.5 m3(3)做負(fù)功大于解析(1)汽缸內(nèi)的氣體做等容變化，T(273447) K720 K由查理定律得解得T1600 K，即t1327 .(2)最終汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p0，溫度為T0，且T0(27327) K300 K，由理想氣體狀態(tài)方

23、程得解得V10.5 m3.(3)體積減小，汽缸內(nèi)氣體對(duì)外界做負(fù)功，由UWQ知，汽缸內(nèi)氣體放出的熱量大于氣體內(nèi)能的減少量6如圖11所示pV圖中，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過(guò)ACB過(guò)程至狀態(tài)B，氣體對(duì)外做功280 J，放出熱量410 J；氣體又從狀態(tài)B經(jīng)BDA過(guò)程回到狀態(tài)A，這一過(guò)程中外界對(duì)氣體做功200 J.圖11(1)ACB過(guò)程中氣體的內(nèi)能如何變化？變化了多少？(2)BDA過(guò)程中氣體吸收還是放出多少熱量？答案(1)減少了690 J(2)吸收490 J解析(1)ACB過(guò)程中W1280 J，Q1410 J由熱力學(xué)第一定律UBUAW1Q1690 J氣體內(nèi)能的減少量為690 J(2)因?yàn)橐欢ㄙ|(zhì)量理想

24、氣體的內(nèi)能只是溫度的函數(shù)，BDA過(guò)程中氣體內(nèi)能變化量UAUB690 J由題知W2200 J由熱力學(xué)第一定律UAUBW2Q2解得Q2490 J即氣體吸收熱量490 J練出高分一、單項(xiàng)選擇題1(2013·山東·36(1)下列關(guān)于熱現(xiàn)象的描述正確的一項(xiàng)是()A根據(jù)熱力學(xué)定律，熱機(jī)的效率可以達(dá)到100%B做功和熱傳遞都是通過(guò)能量轉(zhuǎn)化的方式改變系統(tǒng)內(nèi)能的C溫度是描述熱運(yùn)動(dòng)的物理量，一個(gè)系統(tǒng)與另一個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡時(shí)兩系統(tǒng)溫度相同D物體由大量分子組成，其單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)則的，大量分子的運(yùn)動(dòng)也是無(wú)規(guī)則的答案C解析根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱機(jī)不可能從單一熱源吸收熱量全部用來(lái)做功而不引起其

25、他變化，因此，熱機(jī)的效率不可能達(dá)到100%，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；做功是通過(guò)能量轉(zhuǎn)化的方式改變系統(tǒng)的內(nèi)能，熱傳遞是通過(guò)能量的轉(zhuǎn)移的方式改變系統(tǒng)的內(nèi)能，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；溫度是表示熱運(yùn)動(dòng)的物理量，熱傳遞過(guò)程中達(dá)到熱平衡時(shí)，溫度相同，選項(xiàng)C正確；單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)則的，大量分子的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)規(guī)律，選項(xiàng)D錯(cuò)誤2已知理想氣體的內(nèi)能與溫度成正比，如圖1所示的實(shí)線為汽缸內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)1到狀態(tài)2的變化曲線，則在整個(gè)過(guò)程中汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能()圖1A先增大后減小B先減小后增大C單調(diào)變化D保持不變答案B解析題圖中虛線是等溫線，由理想氣體狀態(tài)方程C知，在V一定時(shí)p，所以汽缸內(nèi)氣體由狀態(tài)1到狀態(tài)2時(shí)溫度先減小后增大，

26、即理想氣體的內(nèi)能先減小后增大，B正確3. 如圖2所示，一定質(zhì)量的理想氣體密封在絕熱(即與外界不發(fā)生熱交換)容器中，容器內(nèi)裝有一可以活動(dòng)的絕熱活塞今對(duì)活塞施加一豎直向下的壓力F，使活塞緩慢向下移動(dòng)一段距離后，氣體的體積減小若忽略活塞與容器壁間的摩擦力，則被密封的氣體()圖2A溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減少B溫度降低，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減少C溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能增加D溫度降低，壓強(qiáng)減小，內(nèi)能增加答案C解析向下壓活塞，力F對(duì)容器中的氣體做功，氣體的內(nèi)能增加，溫度升高，對(duì)活塞受力分析可得出容器中的氣體的壓強(qiáng)增大，故選項(xiàng)C正確4. 一物理愛(ài)好者利用如圖3所示的裝置研究氣體壓強(qiáng)、體積、溫度三者之間的關(guān)系導(dǎo)熱

27、良好的汽缸開口向下，內(nèi)有理想氣體，汽缸固定不動(dòng)，缸內(nèi)活塞可自由移動(dòng)且不漏氣一溫度計(jì)通過(guò)缸底小孔插入缸內(nèi)，插口處密封良好，活塞下掛一個(gè)沙桶，沙桶裝滿沙子時(shí)活塞恰好靜止，現(xiàn)給沙桶底部鉆一個(gè)小洞，細(xì)沙緩慢漏出，外部溫度恒定不變，則()圖3A外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增大B外界對(duì)氣體做功，溫度計(jì)示數(shù)不變C外界對(duì)氣體做功，溫度計(jì)示數(shù)減小D外界對(duì)氣體做功，溫度計(jì)示數(shù)增大答案B解析題中“導(dǎo)熱良好的汽缸”和“細(xì)沙緩慢漏出”表明缸內(nèi)氣體溫度不變，等于環(huán)境溫度，所以溫度計(jì)示數(shù)不變，氣體內(nèi)能不變，細(xì)沙漏出的過(guò)程活塞向上移動(dòng)，外界對(duì)氣體做功，B正確5. A、B兩裝置均由一支一端封閉、一端開口且?guī)в胁Ａ莸墓軤钊萜骱退y

28、槽組成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他條件都相同將兩管抽成真空后，開口向下插入水銀槽中(插入過(guò)程沒(méi)有空氣進(jìn)入管內(nèi))，水銀柱上升到如圖3所示位置停止假設(shè)這一過(guò)程水銀與外界沒(méi)有熱交換，則下列說(shuō)法中正確的是()圖3AA中水銀的內(nèi)能增量大于B中水銀的內(nèi)能增量BB中水銀的內(nèi)能增量大于A中水銀的內(nèi)能增量CA和B中水銀體積保持不變，故內(nèi)能增量相同DA和B中水銀溫度始終相同，故內(nèi)能增量相同答案B解析在水銀進(jìn)入管中的過(guò)程中，大氣壓力對(duì)水銀做功，把大氣的能量轉(zhuǎn)化為水銀的內(nèi)能和重力勢(shì)能，在一定的大氣壓下，靜止時(shí)，A、B管中水銀柱的高度是相同的，則進(jìn)入管中的水銀體積相同，所以大氣壓力做功相同但兩裝置中水銀重力勢(shì)能的

29、增量不同，所以兩者內(nèi)能的改變也不同，由圖可知B管水銀的重力勢(shì)能較小，所以B管中水銀的內(nèi)能增量較多故B正確二、多項(xiàng)選擇題6對(duì)于一定量的理想氣體，下列說(shuō)法中正確的是()A若氣體的壓強(qiáng)和體積都不變，其內(nèi)能也一定不變B若氣體的內(nèi)能不變，其狀態(tài)也一定不變C若氣體的溫度隨時(shí)間不斷升高，其壓強(qiáng)也一定不斷增大D氣體溫度每升高1 K所吸收的熱量與氣體經(jīng)歷的過(guò)程有關(guān)E當(dāng)氣體溫度升高時(shí)，氣體的內(nèi)能一定增大答案ADE解析理想氣體的內(nèi)能只由溫度決定，故E正確由理想氣體狀態(tài)方程C可知，若氣體的壓強(qiáng)和體積都不變，溫度T也不變，所以內(nèi)能也一定不變，A正確若氣體的內(nèi)能不變，則溫度T不變，但氣體的壓強(qiáng)和體積可以改變，B錯(cuò)誤若氣體

30、的溫度升高，體積增大，其壓強(qiáng)可以不變，C錯(cuò)誤由熱力學(xué)第一定律，UQW知，D正確7. (2013·廣東·18)圖4為某同學(xué)設(shè)計(jì)的噴水裝置，內(nèi)部裝有2 L水，上部密封1 atm的空氣0.5 L，保持閥門關(guān)閉，再充入1 atm的空氣0.1 L，設(shè)在所有過(guò)程中空氣可看作理想氣體，且溫度不變，下列說(shuō)法正確的有()圖4A充氣后，密封氣體壓強(qiáng)增加B充氣后，密封氣體分子的平均動(dòng)能增加C打開閥門后，密封氣體對(duì)外界做正功D打開閥門后，不再充氣也能把水噴光答案AC解析由pVnRT知，當(dāng)V、T不變時(shí)，n增加，p增大，故A對(duì)密封氣體的溫度不變，密封氣體分子的平均動(dòng)能就不變，故B錯(cuò)通過(guò)公式p1V1p2

31、V2pV1計(jì)算出，密封氣體壓強(qiáng)變?yōu)?.2 atm，大于外界壓強(qiáng)，故打開閥門后氣體就會(huì)壓水把水噴出，顯然密封氣體對(duì)外界做正功，密封氣體體積變大，壓強(qiáng)變小，當(dāng)密封氣體壓強(qiáng)與裝置內(nèi)剩余水的壓強(qiáng)之和與外界壓強(qiáng)相等的時(shí)候，就不再噴水了，故C對(duì)，D錯(cuò)8. 如圖5所示，在開口向下的豎直導(dǎo)熱汽缸內(nèi)，用活塞封閉了一定質(zhì)量的氣體，活塞與汽缸壁之間無(wú)摩擦，汽缸外溫度不變，且不考慮汽缸內(nèi)氣體的分子勢(shì)能，若在活塞下面懸掛一個(gè)小重物，則穩(wěn)定后()圖5A缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)不變B缸內(nèi)氣體對(duì)外做功C缸內(nèi)氣體從外界吸收熱量D缸內(nèi)氣體內(nèi)能增大答案BC解析不掛小重物時(shí)，汽缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)pp0，若活塞下掛一小重物，設(shè)小重物的質(zhì)量為m，則pp

32、0，即缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)變小，A錯(cuò)誤由于汽缸內(nèi)的氣體等溫變化，故缸內(nèi)氣體內(nèi)能不變，D錯(cuò)誤；由C可知，缸內(nèi)壓強(qiáng)減小，體積增大，缸內(nèi)氣體對(duì)外做功，B正確；由UWQ可知，缸內(nèi)氣體從外界吸收熱量，C正確9. 如圖6，一絕熱容器被隔板K隔開成a、b兩部分已知a內(nèi)有一定量的稀薄氣體，b內(nèi)為真空抽開隔板K后，a內(nèi)氣體進(jìn)入b，最終達(dá)到平衡狀態(tài)在此過(guò)程中()圖6A氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能減少B氣體不做功，內(nèi)能不變C氣體壓強(qiáng)變小，溫度降低D氣體壓強(qiáng)變小，溫度不變答案BD解析因b內(nèi)為真空，所以抽開隔板后，a內(nèi)氣體可以“自發(fā)”進(jìn)入b，氣體不做功又因容器絕熱，不與外界發(fā)生熱量傳遞，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可以判斷其內(nèi)能不變，溫度不變由理想氣體狀態(tài)方程可知：氣體體積增大，溫度不變，壓強(qiáng)必然變小綜上可判斷B、D項(xiàng)正確三、非選擇題10(1)如圖7甲所示，一理想的“永動(dòng)機(jī)”轉(zhuǎn)輪由5根輕桿和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，輕桿的末端裝有形狀記憶合金制成的葉片，輕推轉(zhuǎn)輪后，進(jìn)入熱水的葉片因伸展面“劃水”，推動(dòng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)離開熱水后，葉片形狀迅速恢復(fù)，轉(zhuǎn)輪因此能較長(zhǎng)時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)下列說(shuō)法中正確的是()A轉(zhuǎn)輪依靠自身慣性轉(zhuǎn)動(dòng)，不需要消耗外界能量B轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)所需能量來(lái)自形狀記憶合金自身C轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片不斷攪動(dòng)熱水，水溫升高D葉片在熱水中吸收的熱量一定大于在空氣中釋放的熱量圖