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1、1第第 3 3 课时课时 热力学定律与能量守恒热力学定律与能量守恒1.(多选)下面关于熵的说法中正确的是( ABD ) A.熵是系统内分子运动无序性的量度 B.在自然过程中一个孤立系统的熵总是增加或不变的 C.热力学第二定律也叫做熵减小原理 D.熵值越大代表越无序 E.一个宏观状态所对应的微观态越多,越无序,熵越小 解析:一切自发过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行,这就是热力学第二定律的 微观意义,系统的热力学过程就是大量分子向无序程度大的状态变化的过程.自然过程的方 向性可以表述为:在任何自然过程中,一个孤立系统的熵值不会减小,因此热力学第二定律又 称为熵增加原理.故 A,B,D 正
2、确,C,E 错误. 2.(2018内蒙古包头模拟)已知理想气体的内能与温度成正比,如图所示的实线为汽缸内一 定质量的理想气体由状态 1 到状态 2 的变化曲线,则在整个过程中汽缸内气体的内能( B )A.先增大后减小 B.先减小后增大 C.单调变化 D.保持不变解析:题图中虚线是等温线,由理想气体状态方程=C 知,在 p 一定时 VT,所以汽缸内气体由状态 1 到状态 2 时温度先降低后升高,即理想气体的内能先降低后升高,选项 B 正确. 3.(2018河北保定模拟)如图,内壁光滑、导热良好的汽缸中用活塞封闭有一定质量的理想 气体.当环境温度升高时,下列对缸内气体说法正确的是( B )A.内能
3、减少 B.对外做功 C.压强增大 D.分子间的引力和斥力都增大 解析:因汽缸导热良好,故环境温度升高时封闭气体温度亦升高,而一定质量的理想气体内能 只与温度有关,故封闭气体内能增大,选项 A 错误;因汽缸内壁光滑,由活塞受力平衡有p0S+mg=pS,即缸内气体的压强 p=p0+不变,选项 C 错误;由盖吕萨克定律 =恒量,可知气体体积膨胀,对外做功,选项 B 正确;理想气体分子间除碰撞瞬间外无相互作用力,选项 D 错 误.24.(2018河北廊坊模拟)(多选)关于热力学定律,下列说法正确的是( ACE ) A.为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量 B.对某物体做功,必定会使该物体的
4、内能增加 C.可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功 D.不可能使热量从低温物体传向高温物体 E.功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程 解析:为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量,选项 A 正确;对某物体做功,不 一定会使该物体的内能增加,选项 B 错误;可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功,但会 产生其他影响,选项 C 正确;可以使热量从低温物体传向高温物体,选项 D 错误;功转变为热 的实际宏观过程是不可逆过程,选项 E 正确. 5.导学号 58826273(2018吉林长春模拟)(多选)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.
5、两部分中分别盛有相同质量、相同温度 的同种气体 a 和 b.气体分子之间相互作用势能可忽略.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( BC )A.a 的体积增大了,压强变小了 B.b 的温度升高了 C.加热后 a 的分子热运动比 b 的分子热运动更剧烈 D.a 增加的内能小于 b 增加的内能 解析:a 气体吸收热量,体积增大,使隔板 K 压缩 b 气体,由热力学第一定律可知,b 气体内能 增加,即温度升高,选项 B 正确;对 a,b 两部分气体来说,加热前 p,V,T 皆相等,加热后,pa=pb,VaVb,由=C 可知压强增大,TaTb,选项 C 正确,A,D 错误
6、.6.(2017广东汕头一模)(多选)如图所示,一定质量的理想气体从状态 a 变化到状态 b,在 这一过程中,下列表述正确的是( AD )A.气体从外界吸收热量 B.气体分子的平均动能减小 C.外界对气体做正功 D.气体分子撞击器壁的作用力增大 解析:ab 气体体积增大,对外做功,W0,气体吸热,选项 A 正确. 7.(2018湖南邵阳模拟)(多选)下列说法正确的是( ACE ) A.饱和汽压随温度升高而增大,与体积无关 B.气体分子热运动的平均动能减少,气体的压强一定减小 C.在任何一个自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小 D.单位体积内气体分子数增加,气体的压强一定增大3E.对于一定质量
7、的理想气体,如果压强不变,体积增大,那么它一定从外界吸热 解析:饱和汽压与液体的种类和温度有关,随温度升高而增大,选项 A 正确;气体分子热运动的平均动能减少,即气体温度降低,根据公式=C,压强不一定减小,选项 B 错误;自然界的宏观热过程都具有方向性,在任何一个自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小,选项 C 正确;单位体积内气体分子数增加,根据=C,p 不一定增加,选项 D 错误;对于一定质量的理想气体,如果压强不变,体积增大,根据=C,温度升高,故内能增加,由于对外做功,根据U=W+Q,气体一定吸收热量,选项 E 正确. 8.(多选)对一定质量的理想气体,下列现象可能发生的有( BCE
8、) A.外界对气体做功,气体的温度升高,气体的压强降低 B.气体从外界吸热,气体的温度降低,气体的压强降低 C.气体对外界做功,气体的温度升高,气体的压强不变 D.气体对外界放热,气体的温度不变,气体的压强不变 E.气体经历一缓慢的绝热膨胀过程,气体分子的平均动能减小解析:外界对气体做功,说明气体体积减小,气体的温度升高,根据理想气体状态方程=C,则压强 p 一定增大,选项 A 错误;气体从外界吸热,温度降低,根据热力学第一定律气体一定 对外界做了功,即体积增大,根据理想气体状态方程,V 增大,T 降低,则 p 一定降低,选项 B 正 确;气体对外界做功,气体的温度升高,根据理想气体状态方程,
9、V 增大,T 升高,则 p 可能不变,选 项 C 正确;气体对外界放热,气体的温度不变,根据热力学第一定律,外界对气体做了功,即体 积减小,根据理想气体状态方程,V 减小,T 不变,压强必然增大,选项 D 错误;绝热膨胀,Q=0, 对外做功 W0,内能必然减少,不考虑气体的分子势能,分子平均动能一定减小,选项 E 正确. 9.(2018辽宁丹东模拟)(多选)对于一定质量的理想气体,下列说法正确的是( BCE ) A.保持气体的压强不变,改变其温度,可以实现其内能不变 B.若气体的温度逐渐升高,则其压强可以保持不变 C.气体温度每升高 1 K 所吸收的热量与气体经历的过程有关 D.当气体体积逐渐
10、增大时,气体的内能一定减小 E.一定质量的物质,在一定的温度和压强下,汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等 解析:因为一定质量的理想气体的内能仅决定于温度,所以选项 A 错误;一定质量的理想气体 可以经历等压膨胀的过程,选项 B 正确;因为做功和热传递都是指过程,选项 C 正确;气体体 积增大的过程中,温度可能不变,可能升高,也可能降低,选项 D 错误;在一定温度和压强下, 一定质量的物质,汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等,选项 E 正确.10.导学号 58826274(2018河北唐山模拟)(多选)封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态 A 变到状态 D,其体积 V 与热力学温度 T
11、的关系如图所示,该气体的摩尔质量为 M,状态 A 的体积为 V0,温度为 T0,O,A,D 三点在同一直线上,阿伏伽德罗常量为 NA.由状态 A 变到状态 D 过程中( ABE )4A.气体从外界吸收热量,内能增加 B.气体体积增大,单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少 C.气体温度升高,每个气体分子的动能都会增大 D.气体的密度不变 E.A 点和 D 点的压强相等 解析:由状态 A 到状态 D,温度升高,内能增加,体积变大,对外做功,由热力学第一定律知,气 体一定从外界吸收热量,选项 A 正确;气体体积增大,单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子 数减少,选项 B 正确;温度升高,气体分子的
12、平均动能增大,但每个气体分子的动能不一定增 大,选项 C 错误;因气体体积增大了,所以气体的密度减小了,选项 D 错误.O,A,D 在同一直线 上,A,D 两点压强相等,选项 E 正确. 11.(2018山西临汾模拟)如图中 A,B 汽缸的长度为 L=30 cm,横截面积为 S=20 cm2,C 是可 在汽缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞,D 为阀门.整个装置均由导热材料制成.起初阀门 关闭,A 内有压强 pA= 2.0105 Pa 的氮气,B 内有压强 pB=1.0105 Pa 的氧气,活塞 C 在 B 汽缸左侧.阀门打开后,活塞 C 向右移动,最后达到平衡.(1)求活塞 C 移动的距离及平
13、衡后 B 中气体的压强; (2)活塞 C 移动过程中 A 中气体对外做功为 25 J,则 A 中气体是吸热还是放热?吸收或者放 出的热量为多少?(假定氧气和氮气均为理想气体,连接汽缸的管道体积可忽略) 解析:(1)由玻意耳定律 对 A 部分气体有 pALS=p(L+x)S 对 B 部分气体有 pBLS=p(L-x)S 代入相关数据解得 x=10 cm,p=1.5105 Pa. (2)气体发生等温变化,内能不变,U=0 活塞 C 向右移动的过程中 A 中气体对外做功 25 J,W=-25 J 根据热力学第一定律 U=W+Q 所以 Q=-W=25 J,故 A 中气体从外界吸热,吸收的热量为 25
14、J. 答案:(1)10 cm 1.5105 Pa (2)吸热 25 J 12.导学号 58826275(2017河南新乡二模)如图所示,ABC 为粗细均匀的“L”形细玻璃管,A 端封闭,C 端开口.开始时 AB 竖直,BC 水平,BC 内紧靠 B 端有一段长 l1=30 cm 的水银柱,AB 内理想气体长度 l2=20 cm.现将玻璃管以 B 点为轴在竖直面内逆时针缓慢旋转 90,使 AB 水平.环境温度不变,大气压强 p0=75 cmHg,求:(1)旋转后水银柱进入 AB 管的长度;5(2)玻璃管旋转过程中,外界对封闭气体做正功还是做负功?气体吸热还是放热? 解析:(1)对封闭气体,初态压强
15、为 p0,末态为 p1,设玻璃管截面积为 S,水银进入 AB 管的长度 为 x,根据玻意耳定律p0Sl2=p1S(l2-x) p1=p0+pl1-px 代入数据得 x=5 cm. (2)外界对气体做正功,而气体的温度不变,即内能不变,由热力学第一定律可知,气体放热. 答案:(1)5 cm (2)正功 放热 13.如图所示,一定质量的理想气体从状态 A 经状态 B 到状态 C,此过程中气体吸收的热量 Q=7.0102 J.已知在状态 A 时气体温度为 TA= 300 K,求:(1)在状态 B,C 时气体的温度; (2)此过程中气体内能的增量. 解析:(1)从状态 A 到状态 B,气体发生等压变化
16、,则=,解得 TB=400 K,从状态 B 到状态 C,气体发生等容变化,则=,解得 TC=800 K. (2)理想气体从状态 A 到状态 B,对外做的功W=pA(VB-VA)=1.0105(8.0-6.0)10-3 J =2.0102 J, 根据热力学第一定律有 U=Q-W, 代入数据得 U=5.0102 J. 答案:(1)400 K 800 K (2)5.0102 J 14.(2018安徽合肥模拟)如图所示,为厚度和质量不计,横截面积为 S=10 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 T0=300 K,压强为 p=0.5105 Pa,活塞与汽缸底的距离 为 h=10 cm,活塞与汽缸可无摩擦滑动且不漏气,大气压强为 p0=1.0105 Pa.求:(1)此时桌面对汽缸的作用力 FN. (2)现通过电热丝给气体缓慢加热到 T,此过程中气体吸收热量为 Q= 7 J,内能增加了 U=5 J,整个过程活塞都在汽
