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1、第三讲热力学定律1判断正误(1)自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的()(2)功转变为热的实际宏观过程一定是可逆过程()(3)空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性()(4)不断改进工艺，热机的效率可能达到100%.()(5)热量不可以自发地从低温物体传递到高温物体，是因为违背了热力学第一定律()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功70104 J，气体内能减少13105 J，则此过程()A气体从外界吸收热量2.0105 JB气体向外界放出热量2.0105 JC气体从外界吸收热量6.0104 JD气体向外界放出热量6.01
2、04 J答案：B3木箱静止于水平地面上，现在用一个80 N的水平推力推动木箱前进10 m，木箱受到的摩擦力为60 N，则转化为木箱与地面系统的内能U和转化为木箱的动能Ek分别是()AU200 J，Ek600 JBU600 J，Ek200 JCU600 J，Ek800 JDU800 J，Ek200 J答案：B4(人教版选修33P61第2题改编)(多选)下列现象中能够发生的是()A一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热B蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能C桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离D电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体答案：CD考点一热力学第
3、一定律与能量守恒定律1对公式UQW符号的规定符号WQU外界对物体做功物体吸收热量内能增加物体对外界做功物体放出热量内能减少2三种特殊情况若过程是绝热的，则Q0，WU，外界对物体做的功等于物体内能的增加若过程中不做功，即W0，则QU，物体吸收的热量等于物体内能的增加若过程的始末状态物体的内能不变，即U0，则WQ0或WQ，外界对物体做的功等于物体放出的热量1(2015北京卷)下列说法正确的是()A物体放出热量，其内能一定减小B物体对外做功，其内能一定减小C物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加D物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变解析：选C根据热力学第一定律UWQ可知，若外界对物体做功，
4、物体放出热量，内能可能增加，选项A错误；物体对外界做功，若同时吸收热量，内能可能增加，选项B错误，C正确；物体放出热量，同时对外做功，其内能一定减小，选项D错误2(2016全国卷)(多选)关于气体的内能，下列说法正确的是()A质量和温度都相同的气体，内能一定相同B气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大C气体被压缩时，内能可能不变D一定量的某种理想气体的内能只与温度有关E一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加解析：选CDE物体内大量分子做无规则运动具有的动能和分子势能的总和叫内能质量和温度都相同的气体，内能不一定相同，其内能还与气体的体积和压强等有关，故选项A错误；气体内能的大小
5、与气体的质量和温度等有关，而与气体的运动速度无关，故宏观速度增大，不会影响内能，选项B错误；气体被压缩时外界对气体做功，若在此过程中同时放出热量，根据UWQ可知，内能可能不变，选项C正确；由于理想气体是理想化的物理模型，其内能只考虑分子动能，表现在宏观上只与温度有关，选项D正确；一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，温度一定升高，内能一定增加，选项E正确考点二热力学第二定律1热力学第二定律的含义(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助(2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响如吸热、放热、做功
6、等2热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性3热力学过程方向性实例：高温物体低温物体功热气体体积V1气体体积V2(较大)不同气体A和B混合气体AB4热力学第一、第二定律的比较热力学第一定律热力学第二定律定律揭示的问题它从能量守恒的角度揭示了功、热量和内能改变量三者的定量关系它指出自然界中出现的过程是有方向性的机械能和内能的转化当摩擦力做功时，机械能可以全部转化为内能内能不可能在不引起其他变化的情况下完全变成机械能表述形式只有一种表述形式有多种表述形式两定律的关系在热力学中，两者既相互独立
7、，又互为补充，共同构成了热力学知识的理论基础3(2018辽宁锦州联考)(多选)下列叙述中正确的是()A热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”B分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大C只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏加德罗常数D由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面分子间表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势E用活塞压缩汽缸内的理想气体，对气体做了3. 0105 J的功，同时气体向外界放出1.5105 J的热量，则气体内能增加了1.5105 J解析：选CDE热力学第二定律描述的是热学现象的方向性，热量可以从低温物体传递
8、到高温物体，但要引起其他方面的变化，选项A错误；若分子间初始距离小于平衡距离，则分子间的相互作用力随着分子间距离的增大先减小再增大，然后再减小，选项B错误；由阿伏伽德罗常数的定义可知，只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏伽德罗常数，选项C正确；表面张力的形成是由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面分子间表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势，选项D正确；由热力学第一定律可知UWQ，故U3.0105 J1. 5105 J1.5105 J，说明内能增加了1.5105 J，选项E正确4关于热力学定律，下列说法正确的是()A热量能够自发地从高温物体传到低温物体B不可能使
9、热量从低温物体传向高温物体C第二类永动机违反了热力学第二定律D气体向真空膨胀的过程是不可逆过程E功转变为热的实际宏观过程是可逆过程答案：ACD考点三热力学定律与气体实验定律的综合解决热力学定律与气体实验定律的综合问题的基本思路 (2018辽宁大连统考)一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的pV图象如图所示已知该气体在状态A时的温度为27 .求：(1)该气体在状态B时的温度；(2)该气体从状态A到状态C的过程中与外界交换的热量解析：(1)对于理想气体：AB过程，由查理定律有，得TB100 K，所以tBTB273 173 .(2)BC过程，由盖吕萨克定律有，得TC
10、300 K，所以tCTC273 27 .由于状态A与状态C温度相同，气体内能相等，而AB过程是等容变化，气体对外不做功，BC过程中气体膨胀对外做功，即从状态A到状态C气体对外做功，故气体应从外界吸收热量，QpV1105(31031103)J200 J.答案：(1)173 (2)200 J (2015福建卷)如图，一定质量的理想气体，由状态a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c.设气体在状态b和状态c的温度分别为Tb和Tc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac.则()ATbTc，QabQacBTbTc，QabQacCTbTc，QabQacDTbTc，QabQac解析：选C
11、由理想气体状态方程知，故TcTb；过程ab和ac中内能改变量相同，ac过程气体体积不变，做功为0，W10，ab过程气体体积增大，气体对外做功W20，由热力学第一定律QWU知QacQab，选项C正确 如图所示，一个厚度和质量不计、横截面积为S10 cm2的绝热汽缸倒扣在水平桌面上，汽缸内有一绝热的“T”形活塞固定在桌面上，活塞与汽缸封闭一定质量的理想气体，开始时，气体的温度为T0300 K，压强为p0.5105 Pa，活塞与汽缸底的距离为h10 cm，活塞与汽缸可无摩擦滑动且不漏气，大气压强为p01.0105 Pa.求：(1)此时桌面对汽缸的作用力F；(2)现通过电热丝给气体缓慢加热到T，此过程
12、中气体吸收热量为Q7 J，内能增加了U5 J，整个过程活塞都在汽缸内，求T的值解析：(1)对汽缸受力分析，由平衡条件有FpSp0S，得F(p0p)S50 N.(2)设温度升高至T时活塞距离汽缸底H，则气体对外界做功Wp0Vp0S(Hh)，由热力学第一定律UQW.解得H12 cm.气体温度从T0升高到T的过程，由理想气体状态方程得.解得TT0720 K.答案：(1)50 N(2)720 K 一个水平放置的气缸，由两个截面积不同的圆筒连接而成活塞A、B用一长为4L的刚性细杆连接，L0.5 m，它们可以在筒内无摩擦地左右滑动A、B的截面积分别为SA40 cm2，SB20 cm2，A、B之间封闭着一定
13、质量的理想气体，两活塞外侧(A的左方和B的右方)是压强为p01.0105 Pa的大气当气缸内气体温度为T1525 K时两活塞静止于如图所示的位置(1)现使气缸内气体的温度缓慢下降，当温度降为多少时活塞A恰好移到两圆筒连接处？ (2)若在此变化过程中气体共向外放热500 J，求气体的内能变化了多少？解析：(1)对活塞受力分析，活塞向右缓慢移动过程中，气体发生等压变化由盖吕萨克定律有代入数值，得T2300 K时活塞A恰好移到两筒连接处(2)活塞向右移动过程中，外界对气体做功Wp03L(SASB)110530.5(41032103)J300 J由热力学第一定律得UWQ300500 J200 J即气体
14、的内能减少200 J.答案：(1)300 K(2)减少200 J5(2017江苏南通一模)如图所示，在开口向上、竖直放置的薄壁圆柱形容器内用质量m20 kg的活塞密封一部分气体，活塞在容器内能自由滑动且保持水平，容器的底面积S100 cm2，开始时气体的温度T1280 K，活塞到容器底的距离h120.0 cm.在气体从外界吸收Q40 J热量的过程中，活塞缓慢上升的距离h10 cm.已知大气压强p01.0105 Pa，重力加速度g取10 m/s2求：(1)活塞停止上升时容器内气体的温度T2；(2)密闭气体内能的增加量U.解析：(1)活塞上升过程中，由盖吕萨克定律有，则T2T1T1294 K.(2)活塞上升的过程，外界对系统做的功W(mgp0S)h，由热力学第一定律有UQW，解得U29.8 J.答案：(1)294 K(2)29.8 J6(2018山西长治二中等五校联考)如图所示，一绝热汽缸倒立竖在两水平台面上，缸内一光滑活塞密封了一定质量的理想气体；在活塞下挂有一物块，活塞与物块的总重量G
