第十三章第3講

一、選擇題1.如圖，一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)a經(jīng)過ab過程到達(dá)狀態(tài)b或者經(jīng)過ac過程到達(dá)狀態(tài)c.設(shè)氣體在狀態(tài)b和狀態(tài)c的溫度分別為Tb和Tc，在過程ab和ac中吸收的熱量分別為Qab和Qac則()A．Tb＞Tc，Qab＞Qac B．Tb＞Tc，Qab＜QacC．Tb＝Tc，Qab＞Qac D．Tb＝Tc，Qab＜Qac解析：C由理想氣體狀態(tài)方程可知eq\f(paVa,Ta)＝eq\f(pcVc,Tc)＝eq\f(pbVb,Tb)，即eq\f(2p0·V0,Tc)＝eq\f(p0·2V0,Tb)，得Tc＝Tb，則氣體在b、c狀態(tài)內(nèi)能相等，因a到b和a到c的ΔU相同；而a到c過程中氣體發(fā)生等容變化，由查理定律得：eq\f(p0,Ta)＝eq\f(2p0,Tc)得Tc＝2Ta，所以Tb＝Tc.由熱力學(xué)第一定律得a→b：Wab＋Qab＝ΔUaba→c：Wac＋Qac＝ΔUac又Wab<0，Wac＝0，ΔUab＝ΔUac>0則有Qab>Qac，故C項(xiàng)正確．2．某駕駛員發(fā)現(xiàn)中午時(shí)車胎內(nèi)的氣壓高于清晨時(shí)的，且車胎體積增大．若這段時(shí)間胎內(nèi)氣體質(zhì)量不變且可視為理想氣體，那么()A．外界對(duì)胎內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能減小B．外界對(duì)胎內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能增大C．胎內(nèi)氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能減小D．胎內(nèi)氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能增大解析：D以胎內(nèi)氣體為研究對(duì)象，由于氣體溫度升高，內(nèi)能增大，體積增大，胎內(nèi)氣體對(duì)外做功，故D正確．3．(多選)(2018·長沙模擬)關(guān)于第二類永動(dòng)機(jī)，下列說法中正確的是()A．第二類永動(dòng)機(jī)是指沒有冷凝器，只有單一的熱源，能將從單一熱源吸收的熱量全部用來做功，而不引起其他變化的熱機(jī)B．第二類永動(dòng)機(jī)違背了能量守恒定律，所以不可能制成C．第二類永動(dòng)機(jī)違背了熱力學(xué)第二定律，所以不可能制成D．第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成，說明機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能E．第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成，說明機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而不引起其他變化解析：ACE由第二類永動(dòng)機(jī)的定義知，A正確；第二類永動(dòng)機(jī)違背了熱力學(xué)第二定律，故B錯(cuò)誤，C正確；機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而不引起其他變化，故E正確，D錯(cuò)誤．4．(多選)(2018·石家莊模擬)下列說法中正確的是()A．相互間達(dá)到熱平衡的兩物體的內(nèi)能一定相等B．民間常用“拔火罐”來治療某些疾病，方法是將點(diǎn)燃的紙片放入火罐內(nèi)，當(dāng)紙片燃燒完時(shí)，迅速將火罐開口端緊壓在皮膚上，火罐就會(huì)緊緊地“吸”在皮膚上．其原因是火罐內(nèi)的氣體體積不變時(shí)，溫度降低，壓強(qiáng)減小C．空調(diào)既能制熱又能制冷，說明在不自發(fā)的條件下，熱傳遞可以逆向D．自發(fā)的熱傳遞過程是向著分子熱運(yùn)動(dòng)無序性增大的方向進(jìn)行的E．隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類終會(huì)制造出效率為100%的熱機(jī)解析：BCD相互間達(dá)到熱平衡的兩物體的溫度相同，內(nèi)能不一定相等，故A錯(cuò)誤；火罐內(nèi)氣體壓強(qiáng)小于大氣壓強(qiáng)，所以火罐能“吸”在皮膚上，故B正確；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，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，故C正確；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，自然發(fā)生的熱傳遞過程是向著分子熱運(yùn)動(dòng)無序性增大的方向進(jìn)行的，故D正確；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，人類不可能制造出效率為100%的熱機(jī)，故E錯(cuò)誤．5．(多選)(2018·滄州模擬)用兩種不同的金屬絲組成一個(gè)回路，接觸點(diǎn)1插在熱水中，接觸點(diǎn)2插在冷水中，如圖所示，電流計(jì)指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這就是溫差發(fā)電現(xiàn)象．關(guān)于這一現(xiàn)象，正確的說法是()A．這一實(shí)驗(yàn)過程不違反能量守恒定律B．這一實(shí)驗(yàn)過程不違反熱力學(xué)第二定律C．在實(shí)驗(yàn)過程中，熱水一定降溫、冷水一定升溫D．在實(shí)驗(yàn)過程中，熱水內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為電能，電能則部分轉(zhuǎn)化為冷水的內(nèi)能E．在實(shí)驗(yàn)過程中，熱水的內(nèi)能只有部分轉(zhuǎn)化為電能，電能則全部轉(zhuǎn)化為冷水的內(nèi)能解析：ABC該實(shí)驗(yàn)過程遵守能量守恒定律，A正確；溫差發(fā)電現(xiàn)象中產(chǎn)生了電能是因?yàn)闊崴械膬?nèi)能減少，一部分轉(zhuǎn)化為電能，一部分傳遞給冷水，轉(zhuǎn)化效率低于100%，不違反熱力學(xué)第二定律．熱水溫度降低，冷水溫度升高，故選項(xiàng)B、C正確，選項(xiàng)D、E錯(cuò)誤．6．(多選)關(guān)于物體的內(nèi)能，以下說法中正確的是()A．物體吸收熱量，內(nèi)能一定增大B．物體放出熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能一定減少C．物體體積改變，內(nèi)能可能不變D．不可能從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣．質(zhì)量相同的0℃的水的內(nèi)能比解析：BCE物體吸收熱量，若同時(shí)對(duì)外做功，其內(nèi)能可能減少，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，物體放出熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能一定減少，選項(xiàng)B正確；物體體積改變，例如理想氣體體積改變，只要溫度不變，其內(nèi)能不變，選項(xiàng)C正確；可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣?，但是?huì)引起其他變化，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；0℃的水變成0℃的冰需要放出熱量，故質(zhì)量相同的07.(多選)(2018·四川診斷)如圖所示，一演示用的“永動(dòng)機(jī)”轉(zhuǎn)輪由5根輕桿和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，輕桿的末端裝有用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而“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)輪因此能較長時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)．下列說法正確的是()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)所需能量來自形狀記憶合金從熱水中吸收的熱量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E．葉片在熱水中吸收的熱量一定大于水和轉(zhuǎn)輪獲得的動(dòng)能解析：BDE根據(jù)能量守恒定律知，形狀記憶合金從熱水中吸收熱量后，一部分能量在伸展劃水時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)樗娃D(zhuǎn)輪的動(dòng)能，另一部分釋放到空氣中．轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中克服摩擦力做功，轉(zhuǎn)輪的速度越來越小，所以要維持轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)需要外力做功．故A錯(cuò)誤，B正確．轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片不斷攪動(dòng)熱水的過程是水對(duì)轉(zhuǎn)輪做功的過程，同時(shí)水會(huì)向四周放出熱量，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知水的內(nèi)能減小，故水溫降低，故C錯(cuò)誤．根據(jù)熱力學(xué)第二定律，物體不可能從單一熱源吸收能量全部用來對(duì)外做功而不引起其變化，故葉片在熱水中吸收的熱量一定大于在空氣中釋放的熱量，也一定大于水和轉(zhuǎn)輪獲得的動(dòng)能．故D、E正確．8.(多選)(2016·全國卷Ⅱ)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷等溫或等壓過程ab、bc、cd、da回到原狀態(tài)，其p－T圖像如圖所示，其中對(duì)角線ac的延長線過原點(diǎn)O.下列判斷正確的是()A．氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等B．氣體在狀態(tài)a時(shí)的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能C．在過程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對(duì)氣體做的功D．在過程da中氣體從外界吸收的熱量小于氣體對(duì)外界做的功E．在過程bc中外界對(duì)氣體做的功等于在過程da中氣體對(duì)外界做的功解析：ABE由eq\f(pV,T)＝k可知，P－T圖像中過原點(diǎn)的一條傾斜的直線是等容線，A項(xiàng)正確；氣體從狀態(tài)c到狀態(tài)d的過程溫度不變，內(nèi)能不變，從狀態(tài)d到狀態(tài)a的過程溫度升高，內(nèi)能增加，B項(xiàng)正確；由于過程cd中氣體的內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體向外放出的熱量等于外界對(duì)氣體做的功，C項(xiàng)錯(cuò)誤；在過程da中氣體內(nèi)能增加，氣體從外界吸收的熱量大于氣體對(duì)外界做的功，D項(xiàng)錯(cuò)誤；過程bc中，外界對(duì)氣體做的功Wbc＝pb(Vb－Vc)＝pbVb－pcVc，過程da中氣體對(duì)外界做的功Wda＝pd(Va－Vd)＝paVa－pdVd，由于pbVb＝paVa，pcVc＝pdVd，因此過程bc中外界對(duì)氣體做的功與過程da中氣體對(duì)外界做的功相等，E項(xiàng)正確．二、計(jì)算題9．一定質(zhì)量的氣體，在從狀態(tài)1變化到狀態(tài)2的過程中，吸收熱量280J，并對(duì)外做功120J，試問：(1)這些氣體的內(nèi)能怎樣發(fā)生變化？變化了多少？(2)如果這些氣體又返回原來的狀態(tài)，并放出了240J熱量，那么在返回的過程中是氣體對(duì)外界做功，還是外界對(duì)氣體做功？做功多少？解析：(1)由熱力學(xué)第一定律可得ΔU＝W＋Q＝－120J＋280J＝160J，氣體的內(nèi)能增加了160J.(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的過程中內(nèi)能應(yīng)減少，其減少量應(yīng)等于從狀態(tài)1到狀態(tài)2的過程中內(nèi)能的增加量，則從狀態(tài)2到狀態(tài)1的內(nèi)能應(yīng)減少160J，即ΔU′＝－160J，又Q′＝－240J，根據(jù)熱力學(xué)第一定律得：ΔU′＝W′＋Q′，所以W′＝ΔU′－Q′＝－160J－(－240J)＝80J，即外界對(duì)氣體做功80J.答案：(1)增加160J(2)外界對(duì)氣體做功80J10.一定質(zhì)量的理想氣體，狀態(tài)從A→B→C→D→A的變化過程可用如圖所示的p－V圖線描述，其中D→A為等溫線，氣體在狀態(tài)A時(shí)溫度為300K，求：(1)氣體在狀態(tài)C時(shí)溫度TC.(2)若氣體在A→B過程中吸熱1000J，則在A→B過程中氣體內(nèi)能如何變化？變化了多少？解析：(1)D→A為等溫線，則TA＝TD＝300K，C到D過程由蓋－呂薩克定律得：eq\f(VC,TC)＝eq\f(VD,TD)所以TC＝375K.(2)A→B過程壓強(qiáng)不變，由：W＝－pΔV＝－2×105×3×10－3J＝－600J由熱力學(xué)第一定律，得：ΔU＝Q＋W＝1000J－600J＝400J則氣體內(nèi)能增加，增加了400J.答案：(1)375K(2)氣體內(nèi)能增加400J11．如圖所示，A，B兩個(gè)汽缸中裝有體積均為10L，壓強(qiáng)均為1atm(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)、溫度均為27℃的空氣，中間用細(xì)管連接，細(xì)管容積不計(jì)．細(xì)管中有一絕熱活塞，現(xiàn)將B汽缸中的氣體升溫到127℃，若要使細(xì)管中的活塞仍停在原位置．(不計(jì)摩擦，A汽缸中的氣體溫度保持不變(1)求A中活塞應(yīng)向右移動(dòng)的距離．(2)A中氣體是吸熱還是放熱，為什么？解析：(1)對(duì)B：由eq\f(pB,TB)＝eq\f(pB′,TB′)得pB′＝eq\f(TB′,TB)pB＝eq\f(400,300)pB＝eq\f(4,3)pB對(duì)A：由pAVA＝pA′VA′得VA′＝eq\f(pAVA,pA′)且：pA＝pB，pA′＝pB′解得VA′＝eq\f(3,4)VA所以Δl＝eq\f(\f(1,4)VA,S)＝5cm(2)放熱，在向右推活塞過程中，A中氣體溫度不變，氣體內(nèi)能不變；體積減小，外界對(duì)氣體做功，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，可知?dú)怏w應(yīng)放熱．答案：(1)5cm(212.一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了如圖所示的A→B→C→D→A循環(huán)，該過程每個(gè)狀態(tài)視為平衡態(tài)，各狀態(tài)參數(shù)如圖所示．A狀態(tài)的壓強(qiáng)為1×105Pa，求：(1)B狀態(tài)的溫度；(2)完成一個(gè)循環(huán)，氣體與外界交換的熱量．解析：(1)理想氣體從A狀態(tài)到B狀態(tài)的過程中，壓強(qiáng)保持不變，根據(jù)蓋－呂薩克定律有eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)代入數(shù)據(jù)解得TB＝600K(2)理想氣體從A狀態(tài)到B狀態(tài)的過程中，外界對(duì)氣體做的功W1＝－pA(VB－VA)＝－100J氣體從