第三章++熱力學定律+高二下學期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊

第三章

熱力學定律課后習題精講課件高中物理人教版（2019）選擇性必修第三冊第一節(jié)功

熱和內能的變化課后習題精講1.在圖1和圖2所示焦耳的兩個實驗中，各是什么形式的能轉化為系統(tǒng)的內能？課本P491.答案

圖1的實驗中，是重物的重力勢能轉化為水的內能，圖2的實驗中，是重物的機械能轉化為電能，電能再轉化為液體的內能。2.下列事件中，物體的內能怎樣改變？（固體和液體的熱膨脹很小，可不予考慮）（1）壺里的水被加熱而溫度升高。（2）一條燒紅的鐵棒逐漸冷卻下來。2.答案：見解析解析：（1）壺里的水被加熱，其他物體的內能通過傳熱將熱量傳給了壺里的水，所以水的內能增加。（2）燒紅的鐵棒比周圍溫度要高，所以要將熱量傳遞給周圍環(huán)境，而自身的內能減少。第二節(jié)熱力學第一定律課后習題精講1.用活塞壓縮汽缸里的空氣，對空氣做了900J的功，同時汽缸向外散熱210J，汽缸里空氣的內能改變了多少？課本P53第三節(jié)能量守恒定律課后習題精講1.下面的設想符合能量守恒定律嗎？請簡述理由。（1）利用永久磁鐵間的作用力，造一臺永遠轉動的機械。（2）造一艘沒有動力系統(tǒng)的船在水面上行駛。（3）通過太陽照射飛機，使飛機不帶燃料也能飛行。1.答案

見解析解析：（1）不符合能量守恒定律，利用磁場能可能使磁鐵所具有的磁場能轉化為動能，但由于摩擦力的不可避免性，動能最終轉化為內能，使轉動停止，所以不可能永遠轉動。（2）不符合能量守恒定律，船在水面上行駛，一定有其他形式的能轉化為動能。而船沒有動力系統(tǒng)，沒有其他形式的能轉化為動能。課本P581.下面的設想符合能量守恒定律嗎？請簡述理由。（3）通過太陽照射飛機，使飛機不帶燃料也能飛行。1.答案

見解析（3）符合能量守恒定律，可利用光能的可轉化性和電能的可收集性，使光能轉化為飛機的動能，實現(xiàn)飛機不帶燃料也能飛行。課本P582.有一個500mL的飲料罐，其標簽上注有“180kJ/100mL”的能量參考值。請你估算這瓶飲料的能量相當于一個成年人爬多少層樓所做的功。第四節(jié)熱力學第二定律課后習題精講1.汽車行駛時，要消耗汽油。盡量詳盡地說明：汽油燃燒時釋放的化學能通過哪些途徑最終轉化成了周圍環(huán)境的內能。課本P631.答案

見解析解析：汽油燃燒時釋放的化學能推動活塞做功的過程中，主要通過三個途徑將化學能轉化為內能：一是活塞與缸體間有摩擦，克服摩擦力做功，產(chǎn)生熱量，缸體溫度升高，內能增加，向周圍空間散熱；二是活塞壓縮缸內氣體做功，缸內氣體溫度升高，帶動缸體溫度升高，由于與周圍環(huán)境的熱交換轉化為環(huán)境的內能；三是排氣沖程中噴出的熱氣，會帶去一部分熱量。2.以下哪些現(xiàn)象能夠發(fā)生、哪些不能發(fā)生？能夠發(fā)生的現(xiàn)象是否違背熱力學第二定律？（1）一杯熱茶自然放置，茶會自動變得更熱。（2）蒸汽機把蒸汽的內能全部轉化成機械能。2.答案見解析解析：（1）不可能。因為是“自動”過程，所以茶變熱時的內能增量只能來源于周圍環(huán)境，即周圍環(huán)境中的熱量會自動地收集到茶中。所以，這是不可能發(fā)生的現(xiàn)象。（2）不可能。蒸汽的內能轉化為機械能必定需要做功，即熱蒸汽推動活塞做功。這一過程中，一方面由于活塞摩擦汽缸而產(chǎn)生熱能，另一方面由于熱蒸汽與周圍環(huán)境的溫度差，蒸汽機會向周圍環(huán)境散熱。所以，蒸汽機把蒸汽的內能全部轉化為機械能是不可能的。2.以下哪些現(xiàn)象能夠發(fā)生、哪些不能發(fā)生？能夠發(fā)生的現(xiàn)象是否違背熱力學第二定律？（3）桶中混濁的泥水在靜置一段時間后，泥沙下沉，上面的水變清，泥、水自動分離。（4）電冰箱通電后把箱內低溫物體的熱量傳到箱外高溫物體。2.答案

（3）可能。泥水變清，泥沙下沉，重心下降，總的重力勢能減少，最終轉化為內能，不違背熱力學第二定律。（4）可能。電冰箱通電后，消耗電能，將箱內低溫物體的熱量傳到箱外不違背熱力學第二定律。3.一間密閉的房間里放置了一臺電冰箱，為了使房間降溫，有人出了一個主意，建議把冰箱接通電源，打開冰箱門，讓冰箱的“冷氣”進入房間中，房間就變冷了。這種方法可行嗎？請說明道理。3.答案見解析解析：這種方法不可行，因為電冰箱的壓縮機工作后，冰箱冷凍室的蒸發(fā)器溫度降低，吸收空氣的熱量，與此同時，冰箱內部的冷凝器溫度升高，將熱量傳給空氣，室內空氣的熱量只是被冰箱吸收后又被放出，所以室溫不會降低。壓縮機工作時，反而會將一部分電能轉化為內能，故室內溫度會有少許升高。章節(jié)末復習與提高A組課后習題精講1.遠古時代，取火是一件困難的事，火一般產(chǎn)生于雷擊或磷的自燃。隨著人類文明的進步，出現(xiàn)了“鉆木取火”的方法。其中的物理原理是什么？課本P641.答案

見解析解析：“鉆木取火”是通過做功的方式改變物體的內能，在此過程中，機械能轉化為內能。2.冬天手冷的時候你有什么辦法讓手暖和起來？舉出至少兩種方法，并解釋其中的物理原理。2.答案

見解析解析：方法一：通過搓手讓手暖和起來。原理：搓手的過程屬于做功，使手的內能增加，溫度升高，所以感覺暖和。方法二：靠近火爐讓手暖和起來。原理：靠近火爐的過程中，火爐會對手傳熱，這種傳熱是熱輻射，通過傳熱，手的內能增大，溫度升高，所以感覺暖和。3.如圖，一絕熱容器被隔板K隔開成A、B兩部分。已知A內有一定量的稀薄氣體，B內為真空。抽開隔板K后，A內氣體進入B，最終達到平衡狀態(tài)。分析此過程中氣體內能的變化情況。4.一個氣泡從恒溫水槽的底部緩慢向上浮起，若不計氣泡內空氣分子個數(shù)和分子勢能的變化，在上浮過程中氣泡的內能如何變化，吸熱還是放熱？5.如圖，固定汽缸內由活塞封閉一定質量的氣體，開始時活塞處于靜止狀態(tài)，用電熱絲對氣體加熱后活塞向左移動，移動過程中活塞與汽缸的摩擦忽略不計，且氣體與外界環(huán)境沒有熱交換。試分析氣體內能會如何變化。6.小李想估測燃氣灶燒水時的效率。他在開水壺里裝了2.5L的水，測得燒水前的水溫是15℃，水燒開后便停止加熱。燒水前后燃氣表的示數(shù)如圖所示。為了得出燃氣灶燒水的效率，他還要知道什么數(shù)據(jù)？請用字母表示相關數(shù)據(jù)，指出所用的單位，列出計算效率的表達式。

章節(jié)末復習與提高B組課后習題精講1.根據(jù)熱力學定律，判斷下列說法是否正確，若不正確請說明理由。（1）空調在制冷過程中，從室內吸收的熱量少于向室外放出的熱量。（2）海水降低溫度可以放出大量的熱量，科技的不斷進步使得人類有可能通過降低海水的溫度來發(fā)電，從而解決能源短缺的問題。課本P641.答案

見解析解析：（1）正確。空調在制冷過程中，從室內吸收的熱量少于向室外放出的熱量，因為空調在制冷過程中，消耗電能，電能的一部分也轉化為內能。（2）正確。利用海水表層和深層溫度的差別，也可以發(fā)電。1.根據(jù)熱力學定律，判斷下列說法是否正確，若不正確請說明理由。（3）即使沒有漏氣、摩擦、不必要的散熱等損失，熱機也不可能把燃料產(chǎn)生的內能全部轉化為機械能。（4）對能源的過度消耗使自然界的能量不斷減少，形成“能源危機”。課本P641.答案

見解析解析：（3）正確。根據(jù)熱力學第二定律，即使沒有漏氣、摩擦、不必要的散熱等損失，熱機也不可能把燃料產(chǎn)生的內能全部轉化為機械能，即第二類永動機不可能制成。（4）錯誤。對能源的過度消耗將形成能源危機，但自然界的總能量守恒，不會減少。2.裝著壓縮氣體的鋼瓶，打開閥門后會聽到“哧——”的一聲，氣體噴到外面。會不會有這樣的現(xiàn)象：外面的氣體自發(fā)地進入鋼瓶，使瓶內的壓強變大？說出理