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1、第 5 课时 热力学定律【知识梳理】1热力学第一定律做功和热传递对改变物体的内能是等效的。但从能量转化和守恒的观点看又是有区别的：做功是其他形式的能和内能之间的转化，功是能量转化的量度；而热传递是内能间的转移，热量是内能转移的量度。热力学第一定律:U=Q+W 当外界对物体做功时W取正，物体克服外力做功时W取负；当物体从外界吸热时Q取正，物体向外界放热时Q取负；U为正表示物体内能增加，U为负表示物体内能减小。2能量守恒定律能量:能量即不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。能量守恒定律说明第一类永动机不可能制成。
2、说明 3热力学第二定律（1）热传导的方向性。热量会自发地从高温物体传给低温物体，但是向相反的方向却不能自发地进行。（2）第二类永动机不可能制成。我们把没有冷凝器，只有单一热源，从单一热源吸收热量全部用来做功，而不引起其它变化的热机称为第二类永动机。这表明机械能和内能的转化过程具有方向性：机械能可以全部转化成内能，内能却不能全部转化成机械能而不产生其它的变化。（3）热力学第二定律表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化。不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。第二类永动机是不可能制成的。自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。它揭示了有大量分子参
3、与的宏观过程的方向性，使得它成为独立于热力学第一定律的一个重要的自然规律。（4）能量耗散。我们无法把流散的内能重新收集起来加以利用。这种现象叫做能量的耗散。它从能量转化的角度反映出自然界中的宏观现象具有方向性。4在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵_绝对零度是_达到的【方法提示】1讨论理想气体状态变化过程中做功与热传递的情况，一般将热力学第一定律与气体的状态方程相结合进行分析。理想气体的内能仅由温度决定。2运用热力学第一定律时，特别要注意正负号不能错。【典型例题】例1.(09 广东卷)(1)远古时代，取火是一件困难的事，火一般产生于雷击或磷的自燃随着人类文明的进步，出现了“钻木取火”等方法 “
4、钻木取火”是通过_方式改变物体的内能，把_转变成内能(2)某同学做了一个小实验：先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，一小时后取出烧瓶，并迅速把一个气球紧密地套在瓶颈上，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图这是因为烧瓶里的气体吸收了水的_，温度_，体积_。例 2、 （2009 重庆）密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气（不计分子势能） （ ）A内能增大，放出热量 B 内能减小，吸收热量C内能增大，对外界做功 D 内能减小，外界对其做功例 2、D例 3、若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中，对外界做了 0.6J
5、 的功，则此过程中的气泡 （填“吸收”或“放出” ）的热量是 J。气泡到达湖面后，温度上升的过程中，又对外界做了 0.1J 的功，同时吸收了 0.3J 的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了 J例 3、吸收 0.6 0.2 例 4根据提供的过程，分析相应过程中做功、热传递及内能变化情况。过程WQU等温膨胀等温压宿等容升温等容降温等压膨胀等压压宿例 5封闭在汽缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是（）A气体的密度增大 B气体的压强增大C气体分子的平均动能减小 D每秒钟撞击单位面积气壁的气体分子数增多例 5BD例 6如图所示为一带活塞的汽缸，缸内盛有气体，缸外为
6、恒温环境，汽缸壁导热性能很好，现用力将活塞向外拉动一段距离在此过程中气体吸热，对外做功，此功的绝对值用W1表示，然后设法将活塞和汽缸壁绝热，推动活塞压缩气体回到开始的位置，此过程中外界对气体做功用W2表示，则（ ）A有可能使气体回到原来状态，且W1 W2D不可能使气体回到原来状态，且W1 W2例 6D例 7下列说法正确的是（ ）A机械能全部变成内能是不可能的B第二类永动机不可能制成功的原因是因为能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从一种形式转化成另一种形式C根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体D从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的例 7
7、D例 8.(09 海南卷) 下列说法正确的是 （填入正确选项前的字母，每选错一个扣 2 分，最低得分为 0 分)（A）气体的内能是分子热运动的动能和分子间势能之和；（B）气体的温度变化时，其分子平均动能和分子间势能也随之改变；（C）功可以全部转化为热，但热量不能全部转化为功；（D）热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体；（E）一定量的气体，在体积不变对，分子每秒平均碰撞次数随着温度降低而减小：（F）一定量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加。例 8.ADEF例 9、若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，则在此过
8、程中关于气泡中的气体，下列说法正确的是 。 （填写选项前的字母）（A）气体分子间的作用力增大 （B）气体分子的平均速率增大（C）气体分子的平均动能减小 （D）气体组成的系统的熵增加例 9、 D例 10如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一只灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞。用打气筒慢慢向筒内打气，使容器内的压强增加到一定程度，这时读出温度计示数。打开卡子，胶塞冲出容器后（ ）A温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少B温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加C温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少D温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加
9、例 10C【同步训练】1两个物体之间没有发生热传递，是因为它们有相同的（ ） A、比热 B、燃烧值 C、温度 D、内能1C。2下面各种现象，属于热传递改变物体内能的是（ ）A、磨刀时，刀发热 B、用电钻钻孔时，钻头发烫 C、热水的温度逐渐降低 D、暖水瓶内的水蒸气把瓶塞推出，水蒸气温度降低，内能减少2C。3物体的温度升高了，那么物体（ ）A、一定吸收了热量 B、一定是物体对外做功 C、一定是外界对物体做了功D、可能是物体吸收了热量，也可能是外界对物体做了功3D。4对于一定质量的理想气体，下列说法中正确的是（ ）A先等压膨胀，再等容降温，其温度必低于起始温度B先等温膨胀，再等压压缩，其体积必小于
10、起始体积C先等容升温，再等压压缩，其温度可能等于起始温度D先等容加热，再等压膨胀，其内能必大于起始内能4C D5对一定质量的气体，下列说法正确的是（ ）A在体积缓慢不断增大的过程中，气体一定对外界做功B在压强不断增大的过程中，外界一定对气体做功C在体积不断被压缩的过程中，内能一定增加D在与外界没有发生热量交换的过程中，内能一定不变5A6氧气钢瓶充气后压强高于外界大气压，假设缓慢漏气时瓶内外温度始终相等且保持不变，忽略氧气分子之间的相互作用，在该漏气过程中瓶内氧气（ ）A分子总数减少，分子总动能不变 B密度降低，分子平均动能不变C吸收热量，膨胀做功 D压强降低，不对外做功6BC7在一个与外界没有
11、热交换的房间内打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将（ ）A降低 B升高 C不变 D无法确定7B8将一瘪掉但不破损的乒乓球放在热水中，一段时间后，乒乓球恢复为球 形，在此过程中，下列说法中正确的是（设乒乓球内的气体为理想气体） （ ）A乒乓球中的气体吸收热量，对外界做功，内能增大B乒乓球中的气体吸收热量，外界对气体做功，内能不变C乒乓球中的气体分子的平均动能增大、压强增大、体积增大D乒乓球中的气体的温度升高、密度减小、压强增大8 AbC9下列说法正确的有（ ）A热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体B热量能够从高温物体传到低温物体，也能从低温物体传到高温物体C
12、夏天在封闭的房间中打开冰箱门，可使房间降温D从香水瓶中散逸的香料分子不可能自发地重新聚集在瓶中9BD10根据热力学第二定律，下列说法正确的是（ ）A热机中，燃气的内能不可能全部转化为机械能B电路中，电能不可能全部转化为内能C火力发电机中，煤的化学能不可能全部转化为电能D热传导中，内能不可能自发地从低温物体传递给高温物体10ACD11如图所示，绝热隔板 K 把绝热的汽缸分隔成体积相等的两部分，K 与汽缸壁的接触是光滑的，两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体 a 和 b，气体分子间的分子势能可忽略，现通过电热丝对气体 a 加热一段时间后，a、b 各自达到新的平衡（ ）Aa 的体积增大、压强
13、减小Bb 的温度升高C加热后 a 的分子热运动比 b 的分子热运动更剧烈Da 增加的内能大于 b 增加的内能11BCD12如图所示，固定的绝热容器中间用隔板隔开，左侧装有气体， 右侧为真空，现将隔板抽调没让左侧气体自由膨胀到右侧直至平衡，在此过程中（ ）A气体对外界做功，温度降低，内能减少B气体对外界做功，温度不变，内能不变C气体不做功，温度不变，内能不变D气体不做功，温度不变，内能减少12C13在轮胎膨胀这一短暂的过程中，关于轮胎内的气体，下列说法中正确的是（ ）A气体膨胀，温度不变 B气体膨胀，温度升高 C气体膨胀，温度下降 D压强不变，内能增大13C14下列说法中错误的是（ ）A一定质量
14、的理想气体通过绝热过程，状态发生变化，做功的多少只由始末两个状态决定B做功和热传递对改变物体的内能是等效的C一瓶长时间未动的墨汁，可以发现瓶中上层水变清，而瓶底有黑色沉淀，这说明扩散运动是可逆的D能量的耗散现象是从能量转化的角度反映出自然界的宏观过程具有方向性14C15在下列说法中正确的是（ ）A热量不可能自发地从低温物体传到高温物体B质量、温度都相等的氢气和氧气，平均动能不相等C液晶既具有液体的流动性，又具有晶体的光学的各向异性的特点D饱和汽压随温度的升高而变小15AC162007 年 1 月 11 日，我国利用即将退役的一枚中程弹道导弹进行了一次反卫星实验，在距离地面 800km 的高度成功击中了即将报废的“风云一号”气象卫星，一些碎片已开始落入大气层已知某一隔热陶瓷碎片质量为 m=1kg，比热 C=3.4103J/（kgK） ，碎片在离地面 100km 高处进入大气层时速度为 104km/s，落地速度约为60m/s，下落过程中产生的内能有 10被陶瓷碎片吸收则下落过程中陶瓷片的温度升高了多少度？16 根据能量守恒定律，设产生的热量为 QT=1500KQmvmghmvt+21=+2122 0TcmQ=
