热力学定律(含答案)
高中物理《热力学定律》练习题(附答案解析)
高中物理《热力学定律》练习题（附答案解析）学校:___________姓名：___________班级：___________一、单选题1．关于物体内能的变化，下列说法中正确的是（ ）A ．物体吸收了热量，它的内能可以减小B ．物体的机械能变化时，它的内能也一定随着变化C ．外界对物体做功，它的内能一定增加D ．物体既吸收热量，又对外界做功，它的内能一定不变2．一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做了4810J ⨯的功，气体的内能减少了51.210J ⨯，则下列各式中正确的是（ ）A ．454810J 1.210J 410J W U Q =⨯∆=⨯=⨯，，B ． 455810J 1.210J 210J W U Q =⨯∆=-⨯=-⨯，，C ． 454810J 1.210J 210J W U Q =-⨯∆=⨯=⨯，，D ． 454810J 1.210J 410J W U Q =-⨯∆=-⨯=-⨯，，3．关于两类永动机和热力学的两个定律，下列说法正确的是（ ）A ．第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律B ．第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律C ．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能D ．由热力学第二定律可知从单一热源吸收热量，完全变成功是可能的4．关于固体、液体和气体，下列说法正确的是（ ）A ．晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是非晶体B ．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，这是由于水表面存在表面张力的缘故C ．木船浮在水面上是由于表面张力D ．外界对物体做功，物体的内能一定增加5．下列说法正确的是（ ）A ．α射线、β射线和γ射线是三种波长不同的电磁波B ．根据玻尔理论可知，氢原子核外电子跃迁过程中电子的电势能和动能之和不守恒C．分子势能随着分子间距离的增大，可能先增大后减小D．只要对物体进行不断的冷却，就可以把物体的温度降为绝对零度6．关于能源，下列说法正确的是（）A．根据能量守恒定律，我们不需要节约能源B．化石能源、水能和风能都是不可再生的能源C．华龙一号（核电技术电站）工作时，它能把核能转化为电能D．能量的转化、转移没有方向性7．关于热现象，下列说法正确的是（）A．固体很难被压缩，是因为分子间存在斥力B．液体分子的无规则运动称为布朗运动C．气体吸热，其内能一定增加D．0°C水结成冰的过程中，其分子势能增加8．加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中，若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐内气体（可视为理想气体）（）A．压强增大，内能减小B．压强减小，分子热运动的平均动能增大C．吸收热量，内能增大D．对外做功，分子热运动的平均动能减小二、多选题9．下列关于热力学第二定律的理解正确的是（）A．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的B．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性C．从微观的角度看，热力学第二定律表明一个孤立系统总是向无序度更大的方向发展D．没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机可以把燃料产生的内能全部转化为机械能10．一定质量的理想气体，其状态变化过程的p-V图像如图所示。
热力学第一定律习题解答
第七章 热力学第一定律一 选择题1. 图为质量一定的某理想气体由初态a 经两过程到达末状态c ，其中abc 为等温过程，则 （ ）A ． adc 也是一个等温过程B ． adc 和abc 过程吸收的热量相等C ． adc 过程和abc 过程做功相同D ． abc 过程和adc 过程气体内能变化相同解：热量和功均是过程量，内能是状态量。
故答案选D 。
2. 有两个相同的容器，容积不变，一个盛有氦气，另一个盛有氢气，（看成刚性分子），它们的压强和温度都相等，现将5J 的热量传给氢气，使氢气的温度升高，如果使氦气也升高同样的温度，则应向氦气传递热量是 ( )A ． 6J B. 5J C. 3J D. 2J解：氦气是单原子分子，自由度为3，氢气是双原子分子，自由度为5。
根据理想气体的状态方程，两种气体的摩尔数相同。
容器容积不变，气体吸收的热量全部转化为内能。
再根据理想气体的内能公式，使氦气也升高同样的温度，应向氦气传递热量是3J 。
答案选C 。
3. 1mol 的单原子分子理想气体从状态A 变为状态B ，如果不知是什么气体，变化过程也不知道，但A 、B 两态的压强、体积和温度都知道，则可求出 ( )A.气体所作的功B.气体内能的变化C.气体传给外界的热量D.气体的质量 解 答案：B4. 已知系统从状态A 经某一过程到达状态B ，过程吸热10J ，系统内能增量为5J 。
现系统沿原过程从状态B 返回状态A ，则系统对外作功是 ( )A. -15JB. -5JC. 5JD. 15J解 热力学第一定律的表达式W U Q +∆=，系统从A 态经某一过程到达B 态时系统做的功为5510=-=∆-=U Q W J 。
因此当系统沿原过程从B 态返回A 态时，系统对外做功为-5J 。
因此答案选B 。
5. 用公式T C U V ∆=∆m ,ν计算理想气体内能增量时，此式 ( ) A. 只适用于准静态的等体过程 B. 只适用于一切等体过程 C. 只适用于一切准静态过程D. 适用于一切始末态为平衡态的过程解 答案选D6. 对于室温下的双原子分子理想气体，在等压膨胀的情况下，系统对外所作的功与从外界吸收的热量之比W / Q 等于 ( )A. 2/3B.1/2C.2/5D.2/7 解 答案选 D 7. 理想气体初态的体积为V 1，经等压过程使体积膨胀到V 2，则在此过程中，气体对外界作（ ）A ．正功，气体的内能增加B ．正功，气体的内能减少C ．负功，气体的内能增加D ．负功，气体的内能减少选择题1图解 等压膨胀过程系统对外作正功，由于压强不变体积增加，所以温度升高，因此气体的内能增加。
4 第三节 热力学定律与能量守恒定律
第三节热力学定律与能量守恒定律一、热力学第一定律答案：□1传递的热量□2所做的功□3W＋Q【基础练1】(2020·丰台区二模)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ΔU＝Q＋W判断，C正确。
【基础练2】空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了2×105 J的功，同时空气的内能增加了1.5×105 J，这一过程中空气向外界传递的热量是多少？解析：选择被压缩的空气为研究对象，根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q 由题意可知W＝2×105 J，ΔU＝1.5×105 J，代入上式得Q＝ΔU－W＝1.5×105 J－2×105 J＝－5×104 J。
负号表示空气向外释放热量，即空气向外界传递的热量为5×104 J。
答案：5×104 J二、热力学第二定律答案：□1低温□2高温□3功□4第二【基础练3】(2020·格尔木市调研)根据你学过的热学中的有关知识，判断下列说法正确的是()A．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功转化成机械能B．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体C．尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到－293 ℃D．第一类永动机违背热力学第一定律，第二类永动机不违背热力学第一定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来解析：选A。
机械能可以全部转化为内能，而内能在引起其他变化时也可以全部转化为机械能，A正确；凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，也能从低温物体传递给高温物体，但必须借助外界的帮助，B错误；尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机也不能使温度降到－293 ℃，只能无限接近－273.15 ℃，C 错误；第一类永动机违背热力学第一定律，第二类永动机不违背热力学第一定律，而是违背了热力学第二定律，第二类永动机不可能制造出来，D错误。
大学物理化学1-热力学第一定律课后习题及答案
热力学第一定律课后习题一、是非题下列各题中的叙述是否正确？正确的在题后括号内画“√”，错误的画“⨯”。
1.在定温定压下，CO2由饱和液体转变为饱和蒸气，因温度不变，CO2的热力学能和焓也不变。
( )2. d U = nC V,m d T这个公式对一定量的理想气体的任何pVT过程均适用。
( )3. 一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。
( )4. 25℃时H2(g)的标准摩尔燃烧焓等于25℃时H2O(g)的标准摩尔生成焓。
( )5. 稳定态单质的∆f H(800 K) = 0。
( )二、选择题选择正确答案的编号，填在各题后的括号内：1. 理想气体定温自由膨胀过程为：（）。
（A）Q > 0；（B）∆U < 0；（C）W <0；（D）∆H = 0。
2. 对封闭系统来说，当过程的始态和终态确定后，下列各项中没有确定的值的是：( )。
( A ) Q；( B ) Q＋W；(C ) W( Q = 0 )；( D ) Q( W = 0 )。
3. pVγ = 常数(γ = C p,m/C V,m)适用的条件是：( )(A)绝热过程；( B)理想气体绝热过程；( C )理想气体绝热可逆过程；(D)绝热可逆过程。
4. 在隔离系统内：( )。
( A ) 热力学能守恒，焓守恒；( B ) 热力学能不一定守恒，焓守恒；(C ) 热力学能守恒，焓不一定守恒；( D) 热力学能、焓均不一定守恒。
5. 从同一始态出发，理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程：( )。
( A )可以到达同一终态；( B )不可能到达同一终态；( C )可以到达同一终态，但给环境留下不同影响。
6. 当理想气体反抗一定的压力作绝热膨胀时，则：( )。
( A )焓总是不变；(B )热力学能总是增加；( C )焓总是增加；(D )热力学能总是减少。
7. 已知反应H2(g) +12O2(g) ==== H2O(g)的标准摩尔反应焓为∆r H(T)，下列说法中不正确的是：（）。
第3节热力学定律(含答案)
第3节热力学定律(1)做功和热传递的实质是相同的。
(×)(2)绝热过程中，外界压缩气体做功20 J，气体的内能一定减少。
(×)(3)物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变。
(√)(4)自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，能量正在消失。
(×)(5)利用河水的能量使船逆水航行的设想，符合能量守恒定律。
(√)(6)热机中，燃气的内能可以全部变为机械能而不引起其他变化。
(×)1．做功和热传递是改变物体内能的两个途径，但物体吸收热量内能不一定增大。
2．热机的工作效率可以努力提高，但不可能达到100%。
突破点(一)热力学第一定律1．改变内能的两种方式的比较4(1)若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加。
(2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加。
(3)若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0 或W＝－Q，外界对物体做的功等于物体放出的热量。
[题点全练]1．[多选](2018·潮州模拟)对于一定量的气体，下列说法正确的是()A．气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和B．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低C．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零D．气体从外界吸收热量，其内能一定增加E．气体在等压膨胀过程中温度一定升高解析：选ABE气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，A正确；温度高，气体分子热运动就剧烈，B正确；在完全失重的情况下，分子热运动不停息，气体对容器壁的压强不为零，C错误；做功也可以改变物体的内能，D错误；气体在等压膨胀过程中温度一定升高，E正确。
2．[多选](2017·全国卷Ⅱ)如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。
现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸。
2021年高中物理选修三第三章《热力学定律》(答案解析)
一、选择题1．下列说法中正确的是（）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．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功C．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的D．因违背能量守恒定律而不能制成的机械称为第二类永动机2．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3．热力学第二定律使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程()A．都具有方向性B．只是部分具有方向性C．没有方向性D．无法确定4．下列说法中正确的是（）A．温度低的物体内能小B．外界对物体做功时，物体的内能一定增加C．温度低的物体分子运动的平均动能小D．做加速运动的物体，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能越来越大5．如图所示，一定质量理想气体的体积V与温度T关系图像，它由状态A经等温过程到状态B，再经等容过程到状态C。
则下列说法中正确的是（）A．在A、B、C三个状态中B对应的压强最大B．在A、B、C三个状态中C对应的压强最大C．过程AB中外界对气体做功，内能增加D．过程BC中气体吸收热量，内能不变6．如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。
其中，A→B和C→D为等温过程，B→C为等压过程，D→A为等容过程。
关于该循环过程中，下列说法正确的是（）A ．A →B 过程中，气体吸收热量B ．B →C 过程中，气体分子的平均动能减小C ．C →D 过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少D ．D →A 过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化7．科学家在“哥伦比亚”号航天飞机上进行了一次在微重力条件(即失重状态)下制造泡沫金属的实验。
把锂、铝、钛等轻金属放在一个石英瓶内，用太阳能将这些金属熔化成液体，然后在熔化的金属中充进氢气，使金属内产生大量气泡，金属冷凝后就形成到处是微孔的泡沫金属。
第二章-热力学第二定律
第二章-热力学第二定律第二章 热力学第二定律练习参考答案1. 1L 理想气体在3000K 时压力为1519.9 kPa ，经等温膨胀最后体积变到10 dm 3，计算该过程的W max 、ΔH 、ΔU 及ΔS 。
解: 理想气体等温过程。
ΔU =ΔH =0W max =⎰21V V p d V =⎰21V V VnRTd V =nRT ln(V 2/ V 1)=p 1V 1 ln(V 2/ V 1) = 1519.9×103×1×10-3×ln(10×10-3/ 1×10-3)=3499.7 (J ) =3.5 (k J ) 等温时的公式 ΔS =⎰21V V p d V / T =nR ln(V 2/ V 1) =W max /T=3.5×103/ 3000 =1.17 (J •K -1)2. 1mol H 2在27℃从体积为1 dm 3向真空膨胀至体积为10 dm 3，求体系的熵变。
若使该H 2在27℃从1 dm 3经恒温可逆膨胀至10 dm 3，其熵变又是多少？由此得到怎样结论？解: 等温过程。
向真空膨胀:ΔS = ⎰21V V p d V / T =nR ln(V 2/ V 1)(等温） =1×8.314×ln(10/ 1) = 19.14 (J •K -1)可逆膨胀: ΔS =⎰21V V p d V / T =nR ln(V 2/ V 1)=1×8.314×ln(10/ 1) = 19.14 (J •K -1)状态函数变化只与始、终态有关。
3. 0.5 dm 3 70℃水与0.1 dm 3 30℃水混合，求熵变。
解: 定p 、变T 过程。
设终态体系温度为t ℃，体系与环境间没有热传导；并设水的密度(1 g •cm -3)在此温度范围不变。
查附录1可得C p,m (H 2O, l ) = 75.48 J •K -1•mol -1。
第二章 热力学第一定律
第二章热力学第一定律思考题1设有一电炉丝浸于水中,接上电源,通过电流一段时间.如果按下列几种情况作为系统，试问ΔU，Q，W为正为负还是为零?(1）以电炉丝为系统；（2）以电炉丝和水为系统;（3）以电炉丝、水、电源及其它一切有影响的部分为系统。
2设有一装置如图所示,（1）将隔板抽去以后，以空气为系统时，ΔU,Q，W为正为负还是为零？(2）如右方小室亦有空气，不过压力较左方小，将隔板抽去以后，以所有空气为系统时，ΔU，Q，W为正为负还是为零？作业题1 （1）如果一系统从环境接受了160J的功，内能增加了200J，试问系统将吸收或是放出多少热？(2)一系统在膨胀过程中，对环境做了10 540J的功，同时吸收了27 110J的热，试问系统的内能变化为若干？[答案：（1）吸收40J；（2) 16 570J］2在一礼堂中有950人在开会，每个人平均每小时向周围散发出4．2xl05J的热量,如果以礼堂中的空气和椅子等为系统，则在开会时的开始20分钟内系统内能增加了多少?如果以礼堂中的空气、人和其它所有的东西为系统，则其ΔU＝？[答案：1.3×l08J;0］3一蓄电池其端电压为12V，在输出电流为10A下工作2小时，这时蓄电池的内能减少了1 265 000J，试求算此过程中蓄电池将吸收还是放出多少热？[答案:放热401000J］4 体积为4。
10dm3的理想气体作定温膨胀，其压力从106Pa降低到105Pa,计算此过程所能作出的最大功为若干?[答案：9441J]5 在25℃下,将50gN2作定温可逆压缩，从105Pa压级到2×106Pa，试计算此过程的功。
如果被压缩了的气体反抗恒定外压105Pa作定温膨胀到原来的状态，问此膨胀过程的功又为若干？［答案：–1。
33×104J；4.20×103J]6 计算1mol理想气体在下列四个过程中所作的体积功.已知始态体积为25dm3终态体积为100dm3；始态及终态温度均为100℃。
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图1第3课时 热力学定律 导学目标 1.理解热力学第一定律，能运用其解释自然界能量的转化、转移问题.2.了解热力学第二定律，能运用其解释第二类永动机不能制成的原因以及自然界能量转移、转化的方向性问题．一、热力学第一定律与能量守恒定律[基础导引]1．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做了900 J 的功，同时汽缸向外散热210 J ，汽缸里空气的内能改变了多少？2．如图1，在汽缸内活塞左边封闭着一定量的空气，压强和大气压相同．把汽缸和活塞固定，使汽缸内空气升高一定的温度，空气吸收的热量为Q 1.如果让活塞可以自由滑动(活塞与汽缸间无摩擦、无漏气)，也使汽缸内空气温度升高相同温度，其吸收 的热量为Q 2.Q 1和Q 2哪个大些？[知识梳理]1．物体内能的改变(1)________是其他形式的能与内能的相互转化过程，内能的改变量可用________的数值来量度．(2)________是物体间内能的转移过程，内能转移量用________来量度．2．热力学第一定律(1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它________________与外界对它所__________的和．(2)表达式：ΔU ＝________.3．能量守恒定律(1)内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变，这就是能量守恒定律．(2)任何违背能量守恒定律的过程都是不可能的，不消耗能量而对外做功的第一类永动机是不可能制成的．二、热力学第二定律[基础导引]以下哪些现象能够发生？哪些不能发生？不能够发生的现象是否违背热力学第二定律？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．[知识梳理]1．两种表述(1)第一种表述：热量不能自发地从____________物体传到________物体(克劳修斯表述)．(2)第二种表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成____，而不产生其他影响(开尔文表述)．2．第二类永动机是指设想只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热机．这类永动机不可能制成的原因是违反了________________．考点一对热力学第一定律的理解与应用考点解读1．热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系．23.几种特殊情况(1)若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加量．(2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加量．(3)若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q.外界对物体做的功等于物体放出的热量．典例剖析例1在温度均匀的液体中，一个小气泡由液体的底层缓慢地升到液面，上升过程中气泡的体积不断地增大，如将泡内气体看作理想气体，则气泡在浮起的过程中() A．放出热量B．吸收热量C．不吸热也不放热D．无法判断方法突破解决有关热力学第一定律问题的思路：分析题干确定内能改变的方式(Q、W)→判断W、Q的符号→代入公式ΔU＝Q＋W→得出结论．跟踪训练1若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，若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0.6 J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0.1 J的功，同时吸收了0.3 J的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了________ J.考点二对热力学第二定律的理解考点解读1．在热力学第二定律的表述中，“自发地”、“不产生其他影响”的涵义．(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”的涵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．特别提醒热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但在有外界影响的条件下，热量可以从低温物体传到高温物体，如电冰箱；在引起其他变化的条件下内能可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程．3．典例剖析例2根据热力学第二定律，下列说法中正确的是() 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，也可能从低温物体传到高温物体C．机械能可以全部转化为内能，但内能不可能全部转化为机械能D．机械能可以全部转化为内能，内能也可能全部转化为机械能跟踪训练2关于第二类永动机，下列说法正确的是() A．能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机B．第二类永动机违反了能量守恒定律，所以不可能制成C．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能D．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不可能在不引起其他变化的同时全部转化为机械能13.热力学定律与理想气体模型例3(1)下列说法正确的是________．A．由阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可以估算该种气体分子的大小B．悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显C．分子间的引力随分子间距离的增大而增大，分子间斥力随分子间距离的增大而减小D．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(2)如图2所示，汽缸内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡，已知活塞距缸口0.2 m，活塞面积图310 cm 2，大气压强1.0×105 Pa ，物重50 N ，活塞质量及一切摩擦不计，缓慢升高环境温度，使活塞刚好升到缸口，封闭气体吸收了60 J 的热量，则封闭气体的压强将____(选填“增加”、“减小”或“不变”)，气体内能变化量为____ J.建模感悟 运用热力学第一定律确定气体内能的变化，既要分析做功又要分析热传递．一般情况下，我们可以根据气体体积膨胀还是压缩来确定气体对外界做功还是外界对气体做功，而体积变化往往要根据状态参量之间的关系来确定．吸热、放热则不能根据温度的变化来确定．对于理想气体，可以直接根据温度的变化来确定内能的变化．吸、放热不能直接确定时，则要放在最后，根据热力学第一定律来确定．必须指出的是，一般来说系统对外界做功，表现出系统体积膨胀；外界对系统做功，系统体积则被压缩．但在某些特定条件下，例如气体自由膨胀(外界为真空)时，气体就没有克服外力做功．另外，在判断内能变化时，还必须结合物态变化以及能的转化与守恒来进行．跟踪训练3 (2010·江苏单科·12A)(1)在将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了24 kJ 的功．现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底，若在此过程中，瓶中空气的质量保持不变，且放出了5 kJ 的热量．在上述两个过程中，空气的内能共减小________kJ ，空气________(选填“吸收”或“放出”)的总热量为________kJ.(2)已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3 kg/m 3和2.1 kg/m 3，空气的摩尔质量为0.029 kg/mol ，阿伏加德罗常数N A ＝6.02×1023 mol －1.若潜水员呼吸一次吸入2 L 空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数．(结果保留一位有效数字)A 组 热力学定律理解和应用1. 图3为焦耳实验装置图，用绝热性能良好的材料将容器包好，重物下落带动叶片搅拌容器里的水，引起水温升高．关于这个实验，下列说法正确的是 ( )A ．这个装置可测定热功当量B ．做功增加了水的热量C ．做功增加了水的内能D ．功和热量是完全等价的，无区别2．有以下说法：A ．气体的温度越高，分子的平均动能越大B ．即使气体的温度很高，仍有一些分子的运动速率是非常小的C ．对物体做功不可能使物体的温度升高D ．如果气体分子间的相互作用力小到可以忽略不计，则气体的内能只与温度有关 E. 一个由不导热的器壁做成的容器，被不导热的隔板分成甲、图6乙两室．甲室中装有一定质量的温度为T 的气体，乙室为真空，如图4所示．提起隔板，让甲室中的气体进入乙室．若甲室中的气体的内能只与温度有关，则提起隔板后当气体重新达到平衡时，其温度仍为T .F ．空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作是不遵守热力学第二定律的G ．对于一定量的气体，当其温度降低时，速率大的分子数目减少，速率小的分子数目增加H ．从单一热源吸取热量使之全部变成有用的机械功是不可能的其中正确的是______________．B 组 热力学定律与理想气体组合应用3．对一定质量的气体，下列说法正确的是 ( )A ．在体积不断增大的过程中，气体一定对外界(外界不为真空)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4．(1)下列关于气体的描述正确的是 ( )A ．物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子平均动能越大B ．布朗运动就是液体分子的热运动C ．对一定质量的气体加热，其内能一定增加D ．分子间的引力和斥力同时存在(2)有一传热良好的圆柱形汽缸置于水平地面上，并用一光滑的质量为M 的活塞密封一定质量的理想气体，活塞面积为S .开始时汽缸开口向上(如图5甲)，已知外界大气压强为p 0，被封气体的体积为V 0.①求被封气体的压强；②现将汽缸倒置(如图乙)，待系统重新稳定后，活塞移动的距离是多少？图55．(1)某学习小组做了如下实验：先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，待冷却后取出烧瓶．并迅速把一个小气球紧套在烧瓶颈上，封闭了一部分气体(视为理想气体)，然后将烧瓶放进盛有热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图6所示．在气球膨胀过程中，该密闭气体组成的系统内能______(选填“增加”、“减少”或“不变”)；大气压力对气体做功为______功(选填“正”、“负”或“零”)．(2)在如图7所示的汽缸中封闭着温度为100 ℃的空气，一重物用绳索经滑轮与汽缸中活塞相连接，重物和活塞均处于平衡状态，这时活塞离汽缸底的高度为10 cm.如果汽缸内空气变为0℃，问：①重物是上升还是下降？②这时重物将从原处移动多少厘米？(设活塞与汽缸壁间无摩擦)图7图1图2 课时规范训练(限时：45分钟)一、选择题1. 如图1所示，绝热容器中间用隔板隔开，左侧装有气体，右侧为真空，现将隔板抽掉，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2．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3．如图2所示，A 、B 两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，当气体从状态A 变化到状态B 时 ( )A ．体积必然变大B ．有可能经过体积减小的过程C ．外界必然对气体做正功D ．气体必然从外界吸热4．以下说法中正确的是 ( )A ．熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减小的方向进行B ．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加C ．布朗运动是在显微镜中看到的液体分子的无规则运动D ．水可以浸润玻璃，但是不能浸润石蜡，这个现象表明一种液体是否浸润某种固体与这两种物质的性质都有关系5．图3为电冰箱的工作原理示意图．压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环．在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外．下列说法正确的是 ()图3A ．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外图4图5B ．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C ．电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律D ．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律6．根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法正确的是 ( )A ．可以利用高科技手段，将流散到环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化B ．理想气体状态变化时，温度升高，气体分子的平均动能增大，气体的压强可能减小C ．布朗运动是液体分子的运动，温度越高布朗运动越剧烈D ．利用浅层海水和深层海水之间的温度差可以制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的7. 固定的水平汽缸内由活塞B 封闭着一定量的理想气体，气体分子之间的相互作用力可以忽略．假设汽缸壁的导热性能很好，环境的温度保持不变．若用外力F 将活塞B 缓慢地向右拉动，如图4所示，则在拉动活塞的过程中，关于汽缸内气体的下列结论，其中正确的是 ( ) A ．气体对外做功，气体内能不变B ．气体对外做功，气体内能减小C ．外界对气体做功，气体内能不变D ．气体从外界吸热，气体内能减小二、非选择题8．(1)根据热力学定律和分子动理论可知，下列说法正确的是________(填入正确选项前的字母)．A ．能量耗散说明能量不守恒B ．0 °C 的冰融化为0 °C 的水时，分子平均动能不变C ．空气压缩到一定程度很难再压缩是因为分子间存在斥力的作用D ．理想气体状态变化时，温度升高，气体分子的平均动能增大，气体的压强可能减小(2)如图5所示，一定质量的理想气体，处在状态A 时，温度为t A＝27℃，求：①气体在状态B 时的温度；②气体从状态A 等容变化到状态M ，再等压变化到状态B 的过程中对外所做的功为多少焦耳．(取1 atm ＝1.0×105 Pa)9．(1)以下说法正确的是______．A ．当两个分子间的距离为r 0(平衡位置)时，分子势能最小B ．布朗运动反映了花粉小颗粒内部分子的无规则运动C ．一滴油酸酒精溶液体积为V ，在水面上形成的单分子油膜面积为S ，则油酸分子的直径d ＝V SD ．温度、压力、电磁作用等可以改变液晶的光学性质(2)如图6所示，一直立的汽缸用一质量为m 的活塞封闭一定量的理想图6图7图8 气体，活塞横截面积为S ，汽缸内壁光滑且缸壁是导热的．开始活塞被固定，打开固定螺栓K ，活塞上升，经过足够长时间后，活塞停在B 点，则活塞停在B 点时缸内封闭气体的压强为__________，在该过程中，缸内气体________(填“吸热”或“放热”)．(设周围环境温度保持不变，已知AB ＝h ，大气压强为p 0，重力加速度为g )(3)“水立方”国家游泳中心是北京为2008年夏季奥运会修建的主游泳馆．水立方游泳馆有8条泳道的国际标准比赛用游泳池，游泳池长50 m 、宽25 m 、水深3 m ．设水的摩尔质量为M ＝1.8×10－2 kg/mol ，试估算该游泳池中水分子数． 10．如图7所示，两个壁厚可忽略的圆形金属筒套在一起，底部到顶部的高度为20 cm ，两者的横截面积相等，光滑接触且不漏气．将A 系于天花板上，用一块绝热板托住B ，使它们内部密封的理想气体压强与外界压强相等，均为1.1×105 Pa ，然后缓慢松开绝热板，让B 下沉，当B 下沉2 cm 时，停止下沉并处于静止状态．不计B 筒重力，求：(1)此时金属筒内气体压强；(2)若此过程中气体对外做功10 J ，则气体吸热还是放热？并求其数值．11．(1)下列说法正确的是 ( )A ．布朗运动虽然不是液体分子的运动，但是它可以说明分子在永不停息地做无规则运动B ．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C ．在使两个分子间的距离由很远(r >10－9 m)减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大；分子势能不断增大D ．在温度不变的条件下，增大饱和汽的体积，就可减小饱和汽的压强(2)如图8所示，一圆柱形绝热汽缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体．活塞的质量为m ，横截面积为S ，与容器底部相距h .现通过电热丝缓慢加热气体，当气体吸收热量Q时，活塞上升了h ，此时气体的温度为T 1.已知大气压强为p 0，重力加速度为g ，不计活塞与汽缸的摩擦．求：①加热过程中气体的内能增加量；②现停止对气体加热，同时在活塞上缓慢添加砂粒，当添加砂粒的质量为m 0时，活塞恰好回到原来的位置，求此时气体的温度．复习讲义基础再现一、基础导引 1.内能增加了690 J2．Q 2>Q 1知识梳理 1.(1)做功 做功 (2)热传递热量 2.(1)传递的热量 做的功(2)Q ＋W二、基础导引 见解析解析 A ．不可能．因为是“自动”过程，所以茶变热时的内能增量只能来源于周围环境，即周围环境中的热量会自动地收集到茶中，违背热力学第二定律，所以这是不可能发生的现象．B ．不可能．蒸汽的内能转化为机械能必定需要做功，即热蒸汽推动活塞做功．这一过程中，一方面由于活塞摩擦汽缸而产生热能，另一方面热蒸汽与周围环境存在温度差，蒸汽机会向周围环境散热．所以，蒸汽机把蒸汽的内能全都转化为机械能，违背热力学第二定律，是不可能的．C ．可能．浑水变清，泥沙下沉，重心下降，总的重力势能减少，最终转化为内能，而机械能百分百转化成内能是可能的．D ．可能．冰箱通电后，消耗电能，将箱内低温物体的热量传到箱外．知识梳理 1.(1)低温 高温 (2)功2．热力学第二定律课堂探究例1 B跟踪训练1 吸收 0.6 0.2例2 BD跟踪训练2 AD例3 (1)B (2)不变 50跟踪训练3 (1)5 放出 29 (3)3×1022分组训练1．AC2．ABEG3．A4．(1)AD (2)①Mg ＋p 0S S②2MgV 0(p 0S －Mg )S5．(1)增加 负 (2)①上升 ②2.7 cm课时规范训练1．C2．D3．ABD4．BD5．BC6．BD7．A8．(1)BD (2)①－33℃ ②300 J9．(1)AD (2)p 0＋mg S吸热 (3)1.3×1032个 10．(1)1×105 Pa (2)吸热 10 J11．(1)AB (2)①Q －(p 0S ＋mg )h②12(1＋m 0g p 0S ＋mg )T 1。