2013届高考一轮物理复习课件(人教版)：第十一章第3节 热力学定律与能量守恒
第十一章
第3节
高考调研
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【解析】 根据热力学第一定律 ΔU＝W＋Q，则 ΔU ＝－1.0×104 J＋2.5×104 J＝1.5×104 J ΔU>0，说明气
体内能增加．理想气体的内能只跟温度有关，内能增加， 温度一定升高．由于气体对外做功，所以其体积要增大， m ρ＝ V ，则密度减小，D 正确．
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(2)由热力学第一定律可知，电冰箱从冰箱内吸收了 热量，同时消耗了电能，释放到外界的热量比从冰箱内 吸收的热量多．
【答案】
(1)BC
(2)见解析
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跟踪训练 2 下列说法正确的是(
)
A．热量不能由低温物体传递到高温物体 B．外界对物体做功，物体的内能必定增加 C．第二类永动机不可能制成，是因为违反了能量守 恒定律 D．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
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【重点提示】
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．
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3．永动机
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由能量守恒定律知，⑨______永动机不可能制成． 由热力学第二定律知，⑩__________永动机不可能 制成． 4．能源与环境 (1)常规能源： ⑪______.常规能源带来环境污染问题， 如温室效应、酸雨、光化学烟雾等． (2)新能源的开发：风能、水能、太阳能、沼气、核 能等．
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(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．
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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． 热力学过程方向性实例
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(1)下列说法正确的是(
)
A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外 B． 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
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3．热力学第一定律与第二定律的关系 热力学第一定律中，摩擦力做功可以全部转化为内 能；热力学第二定律却说明这一内能在不引起其他变化 的情况下不可能完全变成机械能．热量可以从高温物体 自动传向低温物体，而热力学第二定律却说明热量不能 自动从低温物体传向高温物体．第一定律说明在任何过 程中能量必定守恒，第二定律却说明并非所有能量守恒 的过程均可以实现．
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热量Q能自发传给 (1)高温物体 低温物体． 热量Q不能自发传给 能自发地完全转化为 (2)机械能 热． 不能自发地且不能完全转化为 能自发膨胀到 (3)气体体积 V1 气体体积 V2(较大)． 不能自发收缩到 能自发混合成 (4)不同气体 A 和 B 混合气体 AB. 不能自发分离成
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正值
负值 内能减少 放出热量 系统对外界做功
ΔU
Q W
内能增加 吸收热量 外界对系统做功
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(3)改变内能的两种方式 ①改变内能的两种方式是②________和③________. ②做功和热传递改变内能是④______的，但做功是 能量的⑤______，而热传递是⑥______. 2．热力学第二定律 表述一：⑦______________——热传导的方向性． 表述二：⑧______________——机械能和内能转化 过程的方向性．
⑤转化
⑦热量不能自发地从低温物体传到高温
⑧不可能从单一热源吸收热量，使之完全用来做 ⑨第一类 ⑩第二类 ⑪煤、
功，而不产生其他影响 石油、天然气 ⑫总量
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一、热力学第一定律的应用 规律方法 1．应用热力学第一定律时要明确研究的对象是哪个 物体或者是哪个热力学系统． 2．应用热力学第一定律计算时，要依照符号法则代 入数据．对结果的正、负也同样依照规则来解释其意义．
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【解析】 (1)设恒温槽的温度为 T2，由题意知 T1＝ 273 K A 内气体发生等容变化，根据查理定律得 p1 p2 ＝ ② T1 T2 p1＝p0＋ph1② p2＝p0＋ph2③ 联立①②③式，代入数据得 T2＝364 K(或 91℃)
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气体温度计结构如图所示．玻璃测温泡 A 内充有理 想气体，通过细玻璃管 B 和水银压强计相连．开始时 A 处于冰水混合物中，左管 C 中水银面在 O 点处，右管 D 中水银面高出 O 点 h1＝14 cm.后将 A 放入待测恒温槽中， 上下移动 D，使 C 中水银面仍在 O 点处，测得 D 中水银 面高出 O 点 h2＝44 cm.(已知外界大气压为 1 个标准大气 压，1 个标准大气压相当于 76 cmHg)
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(3)吸(放)热量判断：在确定了 ΔU、W 的正负后，由 ΔU＝W＋Q 确定 Q 的正负，Q>0 吸热，Q<0 放热． 2．气体压强变化的判断 (1)根据气体定律或理想气体状态方程判断． (2)根据气体压强的两个决定因素判断． 平均动能(或温度)和分子密集程度(分子数密度)、即 温度越高，分子越密集，气体压强越大．
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(1)求恒温槽的温度． (2)此过程 A 内气体内能______(填“增大”或“减 小”)，气体不对外做功，气体将______(填“吸热”或者 “放热”)． 诱思启导 (1)A 处于冰水混合物中时，气体温度为多少？ (2)始、末状态气体的体积如何变化？
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【注意】
内能的改变方式或压强的决定因素都涉
及两个方面的因素，不能只根据某一因素来判断内能或 压强如何变化．如对气体做功，其内能一定增加、温度 升高，气体的压强一定增大，都是错误的．
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跟踪训练 1 (2011· 山东)
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选修 3－3
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热
提示：选修部分请根据 教学要求选用！
学
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学
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热力学定律与能量守恒
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一、热力学定律 1．热力学第一定律 (1)内容：物体内能的增量 ΔU 等于外界对物体所做 的功 W 和物体从外界吸收的热量 Q 的总和． (2)公式：ΔU＝①______.
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【解析】
(1)热力学第一定律是热现象中内能与其
他形式能的转化规律，是能的转化和守恒定律的具体表 现，适用于所有的热学过程，故 C 正确，D 错误．由热 力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传给高 温物体，除非有外界的影响或帮助．电冰箱把热量从低 温的内部传到高温的外部，需要压缩机的帮助并消耗电 能，故应选 B、C.
(2)电冰箱的制冷系统从冰箱内吸收的热量与释放到 外界的热量相比，有怎样的关系？
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【解析】 律的理解．
考查对热力学第一定律和热力学第二定
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人教版高考物理一轮复习 第十一章 第3讲 热力学定律与能量守恒定律 学案(浙江专用)
第3讲热力学定律与能量守恒定律一、热力学第一定律1．改变物体内能的两种方式(1)做功；(2)热传递．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传递的热量与外界对它所做的功的和．(2)表达式：ΔU＝Q＋W.(3)ΔU＝Q＋W中正、负号法则：自测1一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功7.0×104J，气体内能减少1.3×105 J，则此过程()A．气体从外界吸收热量2.0×105 JB．气体向外界放出热量2.0×105 JC．气体从外界吸收热量6.0×104 JD．气体向外界放出热量6.0×104 J答案 B二、能量守恒定律1．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．2．能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的，第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律．自测2在一个密闭隔热的房间里，有一电冰箱正在工作，如果打开电冰箱的门，过一段时间后房间的温度会()A ．降低B ．不变C ．升高D ．无法判断答案C命题点一 理解热量与内能、热量与温度的区别温度、内能、热量、功的比较例1 (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 答案 CD解析 质量和温度都相同的气体，虽然分子平均动能相同，但是不同的气体，其摩尔质量不同，即分子个数不同，所以分子总动能不一定相同，A 错误；宏观运动和微观运动没有关系，所以宏观运动速度大，内能不一定大，B 错误；根据pVT＝C 可知，如果等温压缩，则内能不变，C 正确；理想气体的分子势能为零，所以一定量的某种理想气体的内能只与分子平均动能有关，而分子平均动能和温度有关，D 正确．变式1 关于热量、功、内能三个物理量，下列说法中正确的是( ) A ．热量、功、内能的物理意义等同 B ．热量、功都可以作为物体内能的量度 C ．热量、功、内能的单位不相同D ．热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的答案 D命题点二改变内能的两种方式改变内能的两种方式的比较例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，其内能可能不变答案 C解析由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，改变物体内能的方式有两种：做功和热传递．若物体放热Q＜0，但做功W未知，所以内能不一定减小，A选项错误；物体对外做功W＜0，但Q未知，所以内能不一定减小，B选项错误；物体吸收热量Q＞0，同时对外做功W＜0，W＋Q可正、可负、还可为0，所以内能可能增加，故C选项正确；物体放出热量Q＜0，同时对外做功W＜0，所以ΔU＜0，即内能一定减小，D选项错误．命题点三对热力学第一定律的理解1．ΔU＝Q＋W的三种特殊情况2.应用热力学第一定律的三点注意(1)做功看体积：体积增大，气体对外做功，W为负；体积缩小，外界对气体做功，W为正．气体向真空中自由膨胀，对外界不做功，W＝0.(2)与外界绝热，则不发生热传递，此时Q＝0.(3)由于理想气体没有分子势能，所以当它的内能变化时，主要体现在分子动能的变化上，从宏观上看就是温度发生了变化．例3(2017·南通市第三次调研)如图1所示，水平放置的汽缸内活塞左边密闭着一定质量的理想气体，压强与大气压p0相同．如果把汽缸和活塞固定，使汽缸内气体升高一定的温度，空气吸收的热量为Q1；如果让活塞无摩擦滑动，也使汽缸内气体缓慢升高相同的温度，气体体积增加ΔV，此过程中封闭气体对外做的功为________，其吸收的热量Q2为________．图1答案p0ΔV Q1＋p0ΔV变式2(2017·江苏七校期中)如图2所示，在压强p－温度T的坐标系中，一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状态变化过程：第一种变化是从状态A到状态B，外界对该气体做功为6 J；第二种变化是从状态A到状态C，该气体从外界吸收热量为9 J．图线AC反向延长线通过坐标原点O，B、C两状态的温度相同，理想气体的分子势能为零，求：图2(1)从状态A到状态C过程，该气体对外界做功W1和其内能的增量ΔU1；(2)从状态A到状态B过程，该气体内能的增量ΔU2及其从外界吸收的热量Q2.答案(1)09 J(2)9 J 3 J解析 (1)从状态A 到状态C 过程，气体发生等容变化，该气体对外界做功W 1＝0 根据热力学第一定律有ΔU 1＝W 1＋Q 1 内能的增量ΔU 1＝Q 1＝9 J(2)从状态A 到状态B 过程，体积减小，温度升高 该气体内能的增量ΔU 2＝ΔU 1＝9 J 根据热力学第一定律有ΔU 2＝W 2＋Q 2 从外界吸收的热量Q 2＝ΔU 2－W 2＝3 J 命题点四 热力学定律与气体实验定律的综合基本思路例4 (2017·南京市二模)如图3所示，轻质活塞将体积为V 0，温度为3T 0的理想气体，密封在内壁光滑的圆柱形导热汽缸内，已知大气压强为p 0，大气的温度为T 0，气体内能U 与温度的关系为U ＝aT (a 为常量)，在汽缸内气体温度缓慢降为T 0的过程中，求：图3(1)气体内能的减少量； (2)气体放出的热量．答案 (1)2aT 0 (2)23p 0V 0＋2aT 0解析 (1)由题意可知气体内能的减少量ΔU ＝a ΔT ＝2aT 0(2)设温度降低后气体的体积为V 2，气体发生等压变化，则由盖－吕萨克定律得V 03T 0＝V 2T 0外界对气体做功为W ＝p 0(V 0－V 2)设气体放出的热量为Q ，根据热力学第一定律有－ΔU ＝W －Q ，解得Q ＝23p 0V 0＋2aT 0命题点五 热力学定律与图象问题综合1．分析图象得出气体三个状态参量(p ，V ，T )的变化．注意p －V 图象里的等温线，p －T 图象里的等容线，V －T 图象里的等压线．2．一定质量的理想气体内能取决于温度(T )，做功情况取决于气体体积的变化，然后再由ΔU ＝Q ＋W 确定热量Q 的正负，判断吸热或放热．例5 (多选)(2017·江苏单科·12A(1))一定质量的理想气体从状态A 经过状态B 变化到状态C ，其V －T 图象如图4所示．下列说法正确的有( )图4A ．A →B 的过程中，气体对外界做功 B ．A →B 的过程中，气体放出热量C ．B →C 的过程中，气体压强不变D ．A →B →C 的过程中，气体内能增加 答案 BC解析 由V －T 图象知，从A 到B 的过程中，气体被等温压缩，外界对气体做正功，气体的内能不变．由热力学第一定律知，气体放出热量，A 项错误，B 项正确；从B 到C 的过程中气体做等压变化，温度降低，气体内能减少，故C 正确，D 错误．变式3 (2018·南京市、盐城市一模)一定质量的理想气体从状态A 经绝热过程到达状态B ，再经等容过程到达状态C ，此过程的p －V 图象如图5所示，图中虚线为等温线．在B →C 的过程中，气体吸收热量为12 J ．则：图5(1)试比较气体在A 和B 状态的内能E A 、E B 的大小； (2)气体从A →B 过程中气体对外界做的功． 答案 (1)E A >E B (2)12 J解析 (1)A →B 过程绝热，Q ＝0，体积V 增大，气体对外做功，内能减小，E A >E B .(2)A →B →C 过程中有：ΔU ＝W AB ＋W BC ＋Q AB ＋Q BC A 、C 温度相等，则ΔU ＝0 A →B 过程绝热，则Q AB ＝0 B →C 过程等容，则W BC ＝0 又Q BC ＝12 J ，解得W AB ＝－12 J 即气体对外做功12 J1．(多选)关于热力学定律，下列说法正确的是( ) A ．气体吸热后温度一定升高 B ．对气体做功可以改变其内能 C ．理想气体等压膨胀过程一定放热D ．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡 答案 BD2．(2018·阜宁中学调研)对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是( ) A ．保持气体的压强不变，改变其体积，可以实现其内能不变 B ．保持气体的压强不变，改变其温度，可以实现其内能不变 C ．若气体的温度逐渐升高，则其压强可以保持不变 D ．当气体体积逐渐增大时，气体的内能一定减小 答案 C解析 一定质量的某种理想气体的内能只与温度有关系，温度变化则其内能一定变化，B 项错误；保持气体的压强不变，改变其体积，则其温度一定改变，故内能变化，A 项错误；气体温度升高的同时，若其体积也逐渐变大，由理想气体状态方程pVT ＝C 可知，其压强可以不变，C 项正确；当气体做等温膨胀时，其内能不变，D 项错误．3．(多选)(2017·南通市第二次调研)一定质量的理想气体经历了如图6所示ABCDA 的循环过程，其中A →B 、C →D 是两个等压过程，B →C 、D →A 是两个绝热过程．关于气体状态变化及其能量变化，下列说法中正确的有( )图6A．A→B过程，气体对外做功，内能增大B．B→C过程，气体分子平均动能增大C．ABCDA循环过程中，气体吸热对外做功D．ABCDA循环过程中，A点对应气体状态温度最低答案AC4．一定质量的理想气体由状态A→B→C变化，其有关数据如图7所示．已知状态A、C的温度均为27 ℃，求：图7(1)该气体在状态B的温度；(2)上述过程气体从外界吸收的热量．答案(1)120 K(2)3×105 J解析(1)状态A到状态B为等容变化，由查理定律得p A T A＝p BT B代入数据得T B＝120 K(2)状态A到状态B为等容过程，外界对气体不做功；状态B到状态C：W＝－p B(V C－V B)＝－2×105×(2.5－1.0) J＝－3×105 J 由于T A＝T C，则ΔU＝0由热力学第一定律ΔU＝Q＋W代入数据得Q＝3×105 J即气体从外界吸收热量为3×105 J1．(多选)下列说法中正确的是()A．物体速度增大，则分子动能增大，内能也增大B．一定质量气体的体积增大，但既不吸热也不放热，内能减小C．相同质量的两种物体，提高相同的温度，内能的增量一定相同D．物体的内能与物体的温度和体积都有关系答案BD解析物体速度增大，不会改变物体分子的动能，故A错误；体积增大时，气体对外做功，不吸热也不放热时，内能减小，故B正确；质量相同，但物体的物质的量不同，故提高相同的温度时，内能的增量不一定相同，故C错误；物体的内能取决于物体的温度和体积，故D 正确．2．某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大．若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么()A．外界对胎内气体做功，气体内能减小B．外界对胎内气体做功，气体内能增大C．胎内气体对外界做功，内能减小D．胎内气体对外界做功，内能增大答案 D解析车胎体积增大，故胎内气体对外界做功，胎内气体温度升高，故胎内气体内能增大，D项正确．3．(2018·如东县质检)一定质量的理想气体发生如图1所示的状态变化，从状态A到状态B，在相同时间内撞在单位面积上的分子数________(选填“增大”“不变”或“减小”)，从状态A经B、C再回到状态A，气体吸收的热量________放出的热量(选填“大于”“小于”或“等于”)．图1答案减小大于4．(2017·仪征中学5月热身模拟)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p－V图象如图2所示，已知A→B过程放出热量Q，T A＝T C，则B→C 过程气体________(填“吸收”或“放出”)热量________．图2答案吸收Q＋p2(V2－V1)5．(2017·扬州市5月考前调研)如图3所示，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.已知状态A的温度为300 K．则气体在状态B的温度为________K；由状态A变化到状态B 的过程中，气体吸收的热量________气体对外界做的功(选填“大于”、“小于”或“等于”)．图3答案 1 200 大于6.一定质量的理想气体压强p 与摄氏温度t 的关系如图4所示，气体从状态A 变化到状态B ，则气体在状态A 的体积________(选填“>”、“＝”或“<”)在状态B 的体积；此过程中，气体做功的绝对值为W ，内能变化量的绝对值为ΔU ，则气体与外界之间传递的热量为________．图4答案 < W －ΔU7．(2017·南京市9月调研)如图5所示，圆柱形绝热汽缸水平放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体，活塞横截面积为S ，与容器底部相距L .现通过电热丝缓慢加热气体，当气体温度升高到T 时，内能增加ΔU ，活塞向右移动了L .已知大气压强为p 0，不计活塞与汽缸的摩擦，加热前气体的温度为________，加热过程中气体吸收的热量为________．图5答案T2ΔU ＋p 0SL 解析 汽缸中的气体发生等压变化， 初态：V 1＝LS ，T 1＝？ 末态：V 2＝2LS ，T 2＝T根据盖—吕萨克定律，有：V 1T 1＝V 2T 2代入数据解得：T 1＝T2汽缸内气体的压强为p ＝p 0气体膨胀对外做功W ＝－p 0SL根据热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q解得：Q ＝ΔU －W ＝ΔU ＋p 0SL .8.如图6所示，用轻质活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间摩擦忽略不计，开始时活塞距离汽缸底部高度H 1＝0.60 m ，气体的温度T 1＝300 K ；现给汽缸缓慢加热至T 2＝480 K ，活塞缓慢上升到距离汽缸底部某一高度H 2处，此过程中缸内气体增加的内能ΔU ＝300 J ．已知大气压强p 0＝1.0×105 Pa ，活塞横截面积S ＝5.0×10－3 m 2.求：图6(1)活塞距离汽缸底部的高度H 2；(2)此过程中缸内气体吸收的热量Q .答案 (1)0.96 m (2)480 J解析 (1)气体做等压变化，根据盖—吕萨克定律得：H 1S T 1＝H 2S T 2，即0.60 m 300 K ＝H 2480 K，解得H 2＝0.96 m(2)在气体膨胀的过程中， 气体对外做功为：W 0＝p 0ΔV ＝[1.0×105×(0.96－0.60)×5.0×10－3] J ＝180 J 根据热力学第一定律可得气体内能的变化量为ΔU ＝－W 0＋Q ，得Q ＝ΔU ＋W 0＝480 J.9．(2018·南通市第一次调研)如图7所示，在开口向上、竖直放置的薄壁圆柱形容器内用质量m ＝2.0 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S ＝100 cm 2，开始时气体的温度T 1＝280 K ，活塞到容器底的距离h 1＝20.0 cm.在气体从外界吸收Q ＝40 J 热量的过程中，活塞缓慢上升的距离Δh ＝1.0 cm.已知大气压强p 0＝1.0×105 Pa ，重力加速度g ＝10 m/s 2.求：图7(1)活塞停止上升时容器内气体的温度T 2；(2)密闭气体内能的增加量ΔU .答案 (1)294 K (2)29.8 J解析 (1)活塞上升过程中，气体发生等压变化，由盖－吕萨克定律有V 1V 2＝T 1T 2，则T 2＝V 2V 1T 1＝h 1＋Δh h 1T 1＝294 K (2)活塞上升的过程，外界对系统做的功W ＝－(mg ＋p 0S )Δh ，由热力学第一定律有ΔU ＝Q ＋W解得ΔU ＝29.8 J10．如图8所示，一定质量的理想气体从状态A 经等压过程到状态B ，此过程中，气体压强p ＝2.0×105 Pa ，放出的热量Q ＝300 J ，求气体在：图8(1)状态B 时的体积；(2)此过程中内能的变化量．答案 (1)6×10－3 m 3 (2)500 J 解析 (1)由盖－吕萨克定律得，V B V A ＝T B T A，解得V B ＝6×10－3 m 3 (2)外界对气体做功W ＝p (V A －V B )，由热力学第一定律得ΔU ＝W －Q ＝500 J。
高考物理一轮复习详细讲义(教师版)：热力学定律与能量守恒
第三节热力学定律与能量守恒【基础梳理】提示：传递的热量所做的功W＋Q转化转移转化转移E2ΔE减低温高温【自我诊断】判一判(1)物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变．()(2)做功改变物体内能的过程是内能与其他形式的能相互转化的过程．()(3)自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，说明能量正在消失．()提示：(1)√(2)√(3)×做一做关于热力学定律，下列说法正确的是()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提示：选ACE.内能的改变可以通过做功或热传递进行，故A正确；对某物体做功，物体的内能不一定增加，B错误；在引起其他变化的情况下，可以从单一热源吸收热量，将其全部变为功，C正确；在有外界影响的情况下，可以使热量从低温物体传向高温物体，D错误；涉及热现象的宏观过程都具有方向性，故E正确．热力学第一定律【知识提炼】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．2．对公式ΔU ＝Q ＋W 符号的规定4.温度、内能、热量、功的比较如图所示，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 和D →A 为绝热过程(气体与外界无热量交换)．这就是著名的“卡诺循环”．(1)该循环过程中，下列说法正确的是________．A．A→B过程中，外界对气体做功B．B→C过程中，气体分子的平均动能增大C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多D．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化(2)该循环过程中，内能减小的过程是________(选填“A→B”“B→C”“C→D”或“D→A”)．若气体在A→B过程中吸收63 kJ的热量，在C→D过程中放出38 kJ的热量，则气体完成一次循环对外做的功为________kJ.[解析](1)在A→B的过程中，气体体积增大，故气体对外界做功，选项A错误；B→C 的过程中，气体对外界做功，W＜0，且为绝热过程，Q＝0，根据ΔU＝Q＋W，知ΔU＜0，即气体内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，选项B错误；C→D的过程中，气体体积减小，单位体积内的分子数增多，故单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，选项C正确；D→A的过程为绝热压缩，故Q＝0，W＞0，根据ΔU＝Q＋W，ΔU＞0，即气体的内能增加，温度升高，所以气体分子的速率分布曲线发生变化，选项D错误．(2)从A→B、C→D的过程中气体做等温变化，理想气体的内能不变，内能减小的过程是B→C，内能增大的过程是D→A.气体完成一次循环时，内能变化ΔU＝0，热传递的热量Q＝Q1－Q2＝(63－38)kJ＝25 kJ，根据ΔU＝Q＋W，得W＝－Q＝－25 kJ，即气体对外做功25 kJ.[答案](1)C(2)B→C25【迁移题组】迁移1改变内能的两种方式1．(2016·高考全国卷Ⅰ)关于热力学定律，下列说法正确的是()A．气体吸热后温度一定升高B．对气体做功可以改变其内能C．理想气体等压膨胀过程一定放热D．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体E．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡解析：选BDE.根据热力学第一定律，气体吸热的同时若对外做功，则内能不一定增大，温度不一定升高，选项A错误；对气体做功可以改变其内能，选项B正确；理想气体等压膨胀过程，对外做功，由理想气体状态方程可知，气体温度升高，内能增大，故气体一定吸热，选项C错误；根据热力学第二定律，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，选项D正确；根据热平衡定律，如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡，选项E正确．迁移2气体内能的变化判断2．某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大．若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么()A．外界对胎内气体做功，气体内能减小B．外界对胎内气体做功，气体内能增大C．胎内气体对外界做功，内能减小D．胎内气体对外界做功，内能增大解析：选D.中午，车胎内气体温度升高，内能增大，车胎体积增大，气体对外做功．选项D正确．迁移3气态方程与热力学第一定律的综合应用3．(2017·高考全国卷Ⅲ) 如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab 到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到初态a.下列说法正确的是()A．在过程ab中气体的内能增加B．在过程ca中外界对气体做功C．在过程ab中气体对外界做功D．在过程bc中气体从外界吸收热量E．在过程ca中气体从外界吸收热量解析：选ABD.ab过程，气体压强增大，体积不变，则温度升高，内能增加，A项正确；ab过程发生等容变化，气体对外界不做功，C项错误；一定质量的理想气体内能仅由温度决定，bc过程发生等温变化，内能不变，bc过程，气体体积增大，气体对外界做正功，根据热力学第一定律可知气体从外界吸热，D项正确；ca过程发生等压变化，气体体积减小，外界对气体做正功，B项正确；ca过程，气体温度降低，内能减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知气体向外界放热，E项错误．热力学第二定律【知识提炼】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．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也可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程．【跟进题组】1．下列关于热现象的描述不正确的是()A．根据热力学定律，热机的效率不可能达到100%B．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同D．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规则的E．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，所以制冷机的工作不遵守热力学第二定律解析：选BDE.根据热力学第二定律可知，热机不可能从单一热源吸收热量全部用来做功而不引起其他变化，因此，热机的效率不可能达到100%，选项A正确；做功是通过能量转化改变系统的内能，热传递是通过能量的转移改变系统的内能，选项B错误；温度是表示热运动的物理量，热传递过程中达到热平衡时，温度相同，选项C正确；单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动表现出统计规律，选项D错误；由热力学第二定律知，热量不可能从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，空调机作为制冷机使用时，消耗电能，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，选项E错误．2．以下现象不违背热力学第二定律的有()A．一杯热茶在打开盖后，茶会自动变凉B．没有漏气、没有摩擦的理想热机，其效率可能是100%C．桶中浑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．热量自发地从低温物体传到高温物体E．在地面上运动的物体逐渐停下来，机械能全部变为内能解析：选ACE.热茶自动变凉是热从高温物体传递到低温物体，A正确；任何热机效率都不可能达到100%，B错误；泥水分离是机械能(重力势能)向内能的转化，C正确；热量不能自发地从低温物体传到高温物体，D错误；物体因摩擦力而停下来，是机械能(动能)向内能的转化，是自发过程，E正确．(建议用时：40分钟)一、选择题1．根据你学过的热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是()A．机械能可以全部转化为内能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．制冷机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量D．第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，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AC.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；由能量守恒知，制冷过程中，从室内吸收的热量与压缩机做的功之和等于向室外放出的热量，故C正确；第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，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．2．重庆出租车常以天然气作为燃料，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．吸收热量，内能增大C．压强减小，分子平均动能增大D．对外做功，分子平均动能减小解析：选B.储气罐内气体体积及质量均不变，温度升高，气体从外界吸收热量，分子平均动能增大，内能增大，压强变大．因气体体积不变，故外界对气体不做功，只有B正确．3．景颇族的祖先发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒．猛推推杆，艾绒即可点燃．对筒内封闭的气体，在此压缩过程中()A．气体温度升高，压强不变B．气体温度升高，压强变大C．外界对气体做正功，气体内能增加D．外界对气体做正功，气体内能减少E．艾绒燃烧，放出热量，气体内能增加解析：选BCE.压缩气体时，外界对气体做功，内能增加，温度升高，体积变小，压强增大，所以B、C正确，A、D错误，气体吸收艾绒放出的热量，内能增加，E正确．4．下列说法中正确的是()A．悬浮在液体中的固体颗粒越小，布朗运动就越明显B．用气筒给自行车打气，越打越费劲，说明气体分子之间的分子力表现为斥力C．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小D．一定质量的理想气体，温度升高，体积减小，则单位时间内撞击到器壁单位面积上的气体分子数增加E．内能全部转化为机械能的热机是不可能制成的解析：选ADE.悬浮在液体中的固体小颗粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数就越少，撞击作用的不平衡性就表现得越明显，因而布朗运动就越明显，选项A正确；用气筒给自行车打气，越打越费劲，不能说明气体分子之间的分子力表现为斥力，选项B错误；当分子之间表现为引力时，分子势能随着分子之间距离的增大而增大，选项C错误；一定质量的理想气体，温度升高，体积减小时，单位时间内撞击到器壁单位面积上的气体分子数增加，所以其压强增大，选项D正确；热力学第二定律指出，任何热机的效率都不可能达到100%，选项E正确．5．如图为某实验器材的结构示意图，金属内筒和隔热外筒间封闭了一定体积的空气，内筒中有水，在水加热升温的过程中，被封闭的空气()A．内能增大B．压强增大C．分子间引力和斥力都减小D．所有分子运动速率都增大解析：选AB.在水加热升温的过程中，封闭气体的温度升高，内能增大，选项A正确；根据pT＝C知，气体的压强增大，选项B正确；气体的体积不变，气体分子间的距离不变，分子间的引力和斥力不变，选项C错误；温度升高，分子热运动的平均速率增大，但并不是所有分子运动的速率都增大，选项D错误．6. (2019·东北三省四市协作体联考)如图所示，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分．已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空．抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态．在此过程中()A．气体对外界做功，内能减少B．气体不做功，内能不变C．气体压强变小，温度降低D．气体压强变小，温度不变E．单位时间内和容器壁碰撞的分子数目减少解析：选BDE.a内气体向真空膨胀，不对外界做功，故A错误；又因容器绝热，Q＝0，由热力学第一定律知，ΔU＝0，故B正确；由玻意耳定律知压强减小；稀薄气体可看做理想气体，内能不变，则温度不变，C错误，D、E正确．7．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(公式ΔU＝Q＋W)可知，做功和热传递都可以改变物体的内能，当外界对物体做的功大于物体放出的热量或物体吸收的热量大于物体对外做的功时，物体的内能增加，选项A、B错误，选项C正确；物体放出热量同时对外做功，则Q ＋W<0，内能减小，选项D错误．8．夏天，小明同学把自行车轮胎上的气门芯拔出的时候，会觉得从轮胎里喷出的气体凉，如果把轮胎里的气体视为理想气体，则关于气体喷出的过程，下列说法正确的是() A．气体的内能减少B．气体的内能不变C．气体来不及与外界发生热交换，对外做功，温度降低D．气体膨胀时，热量散得太快，使气体温度降低了E．气体分子的平均动能减小解析：选ACE.气体喷出时，来不及与外界交换热量，发生绝热膨胀，Q＝0，对外做功，热力学第一定律的表达式为W＋Q＝ΔU，内能减少，温度降低，温度是分子平均动能的标志，则A、C、E正确．9. 一定质量的理想气体被活塞封闭在透热的汽缸中，如图所示．不计活塞与汽缸的摩擦，当用外力向上缓慢拉动活塞的过程中，环境温度保持不变．下列判断正确的是()A．拉力对气体做正功，气体内能增加，吸收热量B．气体对外做功，内能不变，吸收热量C．外界对气体做功，内能不变，放出热量D．气体吸收的热量等于气体对活塞做功E．气体分子平均动能不变，压强变小解析：选BDE.活塞缓慢上移的过程中，气体膨胀对活塞做功，而气体温度保持不变，内能不变，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q＝0知，Q＞0，即吸收热量，故B、D正确；由于温度保持不变，故分子平均动能不变，气体做等温膨胀，由p V＝C知，压强变小，故E正确．10．一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p－T 图象如图所示．下列判断正确的是()A．过程ab中气体一定吸热B．过程bc中气体既不吸热也不放热C．过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热D．a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小E．b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同解析：选ADE.由p－T图象可知过程ab是等容变化，温度升高，内能增加，体积不变，由热力学第一定律可知过程ab中气体一定吸热，选项A正确；过程bc中温度不变，即内能不变，由于过程bc体积增大，所以气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体一定吸收热量，选项B错误；过程ca中压强不变，温度降低，内能减少，体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，放出的热量一定大于外界对气体做的功，选项C错误；温度是分子平均动能的标志，由p－T图象可知，a状态气体温度最低，则分子平均动能最小，选项D正确；b、c两状态温度相等，分子平均动能相等，由于压强不相等，所以单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同，选项E正确．二、非选择题11. 一定质量的理想气体，状态从A→B→C→D→A的变化过程可用如图所示的p－V 图描述，图中p1、p2、V1、V2和V3为已知量．(1)气体状态从A到B是________过程(选填“等容”“等压”或“等温”)；(2)状态从B到C的变化过程中，气体的温度________(选填“升高”“不变”或“降低”)；(3)状态从C到D的变化过程中，气体________(选填“吸热”或“放热”)；(4)状态从A→B→C→D的变化过程中，气体对外界所做的总功为________．解析：(1)A→B，对应压强值恒为p2，即为等压过程．(2)B →C ，由p V T＝恒量，V 不变，p 减小，T 降低． (3)C →D ，由p V T＝恒量，p 不变，V 减小，可知T 降低．外界对气体做功，内能减小，由ΔU ＝W ＋Q 可知C →D 过程放热．(4)A →B ，气体对外界做功W AB ＝p 2(V 3－V 1)B →C ，V 不变，气体不做功C →D ，V 减小，外界对气体做功W CD ＝－p 1(V 3－V 2)状态从A →B →C →D 的变化过程中，气体对外界做的总功W ＝W AB ＋W BC ＋W CD ＝p 2(V 3－V 1)－p 1(V 3－V 2)．答案：(1)等压 (2)降低 (3)放热(4)p 2(V 3－V 1)－p 1(V 3－V 2)12．我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超过七千米，再创载人深潜新纪录．在某次深潜实验中，“蛟龙”号探测到990 m 深处的海水温度为280 K ．某同学利用该数据来研究气体状态随海水深度的变化．如图所示，导热良好的汽缸内封闭一定质量的气体，不计活塞的质量和摩擦，汽缸所处海平面的温度T 0＝300 K ，压强p 0＝1 atm ，封闭气体的体积V 0＝3 m 3，如果将该汽缸下潜至990 m 深处，此过程中封闭气体可视为理想气体．(1)求990 m 深处封闭气体的体积(1 atm 相当于10 m 深的海水产生的压强)．(2)下潜过程中封闭气体________(选填“吸热”或“放热”)，传递的热量________(选填“大于”或“小于”)外界对气体所做的功．解析：(1)当汽缸下潜至990 m 时，设封闭气体的压强为p ，温度为T ，体积为V ，由题意可知p ＝100 atm根据理想气体状态方程得p 0V 0T 0＝p V T代入数据得V ＝2.8×10－2 m 3.(2)下潜过程中温度降低，则ΔU <0，气体体积减小，则W >0，由ΔU ＝Q ＋W 知，Q <0，放热，且|Q |>W .答案：(1)2.8×10－2 m3(2)放热大于。
2013高三物理一轮复习课件：第十一章 分子动理论
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解析 当分子间的距离 r<r0 时，分子力表现为斥力，分 子间的距离 r 增大时，分子间的作用力做正功，分子势能减 小；当分子间的距离 r>r0 时，分子力表现为引力，随着分子 间距离 r 的增大，分子间的作用力做负功，分子势能增大， 选项 B 错误；微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数越 多，布朗运动越不明显，选项 D 错误．
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考 情 分 析
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考纲预览 1.分子动理论的基本观点和实验依据 Ⅰ
2．阿伏伽德罗常数
Ⅰ 3．气体分子运动速率的统计分布 Ⅰ 4．温度是分子平均动能的标志、内能
Ⅰ
4
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考纲预览 10．饱和蒸汽、未饱和蒸汽和饱和蒸汽压 Ⅰ 11．相对湿度 Ⅰ 12．热力学第一定律 Ⅰ 13．能量守恒定律 Ⅰ 14．热力学第二定律 Ⅰ 15．要知道中学物理中涉及的国际单位制的基本 单位和其他物理量的单位．包括摄氏度(℃)、标 准大气压 Ⅰ
答案 AC
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4．下列说法中正确的是(
)
A．雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力 B．分子间的距离 r 增大，分子间的作用力做负功，分子 势能增大 C．气体自发地扩散运动总是沿着分子热运动的无序性 增大的方向进行 D．悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间撞击它的液 体分子数越多，布朗运动越明显
高考物理一轮总复习第十一章热学选修3_3第33讲热力学定律与能量守恒课件
• (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．
• 理想气体内能变化的判定
• 对一定质量的理想气体，由于无分子势能，其内能 只包含分子无规则热运动的动能，这时内能只与温 度有关，故判定一定质量的理想气体内能是否变化， 应看温度是否发生了变化，与体积无关．
(2)B→C 过程，由盖－吕萨克定律有VTBB＝VTCC， 得 TC＝300 K，所以 tC＝TC－273 ℃＝27 ℃ 由于状态 A 与状态 C 温度相同，气体内能相等，而 A→B 过程中等容变化，气体 对外不做功，B→C 过程中气体体积膨胀对外做功，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． Q＝pΔV＝1×105×(3×10－3－1×10－3)J＝200 J.
• 3．(2017·福建泉州模拟)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p－V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：A→B 过程，由查理定律有TpAA＝TpBB， 得 TB＝100 K，所以 tB＝TB－273℃＝－173℃
Q＋W
• ③符号法则
符号
W
Q
ΔU
＋
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_小___
• 2．热力学第二定律的三种表述 • (1)克劳修斯表述：热量不能__自__发_地___从低温物体传到高温物体．
2013届与名师对话高考物理人教版一轮课件 第十一章 热学
例5 用活塞将一定质量的空气封闭在气缸中，
开始时气缸开口朝下放置在水平地面上，活塞下 表面与大气相通. 气缸质量为M，活塞质量为m， 且有M＝2m，大气压强为p0.设气体的温度不变， 活塞面积为S. 今用竖直向上的力F拉动气缸，如 图所[解示析.] 当先活用整塞体与法气，以缸活相塞与对气静缸组止成时的，系统求为气研究缸对中象，气由体牛 的顿第压二强定律多得大F＝？(M＋m)a①
12
例 4 有一个敞口玻璃瓶，当瓶中空气温度由 27℃升高到 127 ℃时， 瓶内剩余空气是原来的几分之几？
[解析] 这是一个变质量问题，但可以运用等效法化为定质量问题 来解. 如果逸出的气体并未弥散于空中，而是进入另一个真空容器，此 容器与瓶内相通，与瓶中剩余气体保持相同的温度与相同的压强，如图 所示，这样等效设想，就把变质量问题转化为定质量问题了．
例2 两端封闭的内径均匀的直玻璃管，水平 放置，如图所示. 左端空气柱是右端空气柱长度的 一半，温度均为20 ℃，现将右端空气柱降为0 ℃， 左端空气柱降为10 ℃，则管中水银柱将( )
A．不动
B．向左移动
7
[解析] 设降温后水银柱不移动，则两段空气柱均为等容变化. 对
于管中左端的空气柱，设初态的温度为 T1，压强为 p1，降温后温度为
所以该房间空气质量为：m＝ρV＝1.29×15×3 kg＝58.1 kg.
[答案] 58.1 kg
6
二、控制变量法研究水银柱移动
在物理研究中，如果要确定两个以上的物理量 之间的相互关系，我们可以先保持其中的一个或 几个物理量不变，从而确定其中某两个量之间的 相互关系进而研究各物理量之间的关系，这种研 究方法叫控制变量法．
5
例1 一个房间的面积是15 m2，房间高3 m，
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
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1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
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61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
高考物理一轮复习课件：热力学定律和能 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。 量守恒
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2013高考物理复习 高效学习方略 11-3 热力学定律与能量守恒练习
选修3-3 第十一章第3讲(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(每小题5分，共30分)1．下列说法中正确的是( )A．任何物体的内能就是组成物体的所有分子热运动动能的总和B．只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能C．做功和热传递在改变内能的方式上是不同的D．满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行解析 C 内能的改变有两种方式：做功是不同形式能之间的转化，热传递是同种能之间的转移，故C正确．内能是物体内所有分子动能和势能之和，故A错．由热力学第二定律可知：热机的效率达不到100%，且一切与热现象有关的宏观过程都是有方向性的，故B、D均错．2．在热力学第一定律的表达式ΔU＝W＋Q中，关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负，下列说法中正确的是( )A．外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为正B．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为负C．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为正D．外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为负解析 C 该公式以物体为研究对象，物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为正，故选C.3.如图所示，固定容器及可动活塞P都是绝热的，中间有一导热的固定隔板B，B的两边分别盛有气体甲和乙．现将活塞P缓慢地向B移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而升高，则在移动P的过程中( )A．外力对乙做功，甲的内能不变B．外力对乙做功，乙的内能不变C．乙传递热量给甲，乙的内能增加D．乙的内能增加，甲的内能不变解析 C P向B移动，外力对乙做功，使其内能增加，温度升高，所以乙传递热量给甲，使甲、乙的温度均升高，内能都增加．4．A、B两装置，均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同．将两管抽成真空后，开口向下竖直插入水银槽中(插入过程没有空气进入管内)，水银柱上升至如图所示位置停止．假设这一过程水银与外界没有热交换，则下列说法正确的是( )A ．A 中水银的内能增量大于B 中水银的内能增量 B ．B 中水银的内能增量大于A 中水银的内能增量C ．A 和B 中水银体积保持不变，故内能增量相同D ．A 和B 中水银温度始终相同，故内能增量相同解析 B 外界大气压力对水银做功，使水银进入试管内．两装置将同样多的水银压入管中，故大气压力做功是相同的．这些功一部分增加了水银的重力势能，另一部分增加了水银的内能．由于A 管中水银重心高，增加的重力势能大，故A 管中水银内能的增量小．5．(2011·福建理综)一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5×104 J ，气体对外界做功1.0×104 J ，则该理想气体的( )A ．温度降低，密度增大B ．温度降低，密度减小C ．温度升高，密度增大D ．温度升高，密度减小 解析 D 从外界吸热，Q ＝2.5×104 J ，对外界做功，W ＝－1.0×104 J ，由ΔU ＝Q＋W 可得，ΔU ＝1.5×104 J ，内能增大，这说明温度升高；又气体对外界做功，体积增大，由ρ＝m V可知，密度减小．D 正确．6.如图所示，导热性能良好的汽缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在汽缸中，汽缸的内壁光滑，现用水平外力F 作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，由状态①变化到状态②，如果环境温度保持恒温，则在此过程中，下列说法正确的是( )A ．每个气体分子的速率都不变B ．单位时间内汽缸单位面积上气体分子撞击次数减少C ．气体内能不变，从外界吸热，并对外界做功D ．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程不违反热力学第二定律解析 BCD 气体分子因与器壁、分子间的碰撞，其速率会发生变化，A 错误．二、非选择题(共70分)7．(2011·江苏物理)(8分)如图所示，内壁光滑的汽缸水平放置，一定质量的理想气体被活塞密封在汽缸内，外界大气压强为p 0.现对汽缸缓慢加热，气体吸收热量Q 后，体积由V 1增大为V 2.则在此过程中，气体分子平均动能________(选填“增大”“不变”或“减小”)，气体内能变化了________．解析 气体吸热过程等压膨胀，由V T＝C ，体积V 增大，故温度T 升高；温度是分子热运动平均动能的标志，温度升高，气体分子平均动能增大．根据热力学第一定律得：ΔU ＝Q ＋W ，而W ＝－p 0S ΔL ＝－p 0ΔV ＝－p 0(V 2－V 1)，所以气体内能变化了ΔU ＝Q －p 0(V 2－V 1)．【答案】 增大 Q －p 0(V 2－V 1)8．(10分)如图所示，p V 图中，一定质量的理想气体由状态A经过ACB 过程至状态B ，气体对外做功160 J ，吸收热量240 J ；气体又从状态B 经BDA 过程回到状态A ，这一过程中外界对气体做功200J ．求：(1)ACB 过程中气体的内能是增加还是减少？变化量是多少？(2)BDA 过程中气体是吸热还是放热？吸收或放出的热量是多少？解析 (1)ACB 过程中W 1＝－160 J ，Q 1＝240 J ，由热力学第一定律U B －U A ＝W 1＋Q 1＝80 J ，气体内能增加80 J.(2)因为一定质量理想气体的内能只是温度的函数，BDA 过程中气体内能变化量U A －U B ＝－80 J.由题知W 2＝200 J ，由热力学第一定律U A －U B ＝W 2＋Q 2， Q 2＝－280 J ，放出热量280 J.【答案】 (1)增加80 J (2)放热280 J9．(10分)一定质量的气体分子之间的作用力表现为引力，从外界吸收了 4.2×105J 的热量，同时气体对外做了6×105 J 的功．(1)物体的内能变化多少？(2)分子势能是增加还是减少？(3)分子平均动能如何变化？解析 (1)因气体从外界吸收热量，所以Q ＝4.2×105 J ，气体对外做功6×105 J ，则外界对气体做功W ＝－6×105 J ，据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，得ΔU＝－6×105 J＋4.2×105 J＝－1.8×105 J，所以物体内能减少了1.8×105 J.(2)因为气体对外做功，体积膨胀，分子间距离增大了，分子力做负功，气体的分子势能增加了．(3)因为气体内能减少了，而分子势能增加了，所以分子平均动能必然减少了，且分子平均动能的减少量一定大于分子势能的增加量．【答案】(1)减少了1.8×105 J (2)增加(3)减少10．(18分)(1)分子甲固定，分子乙从无穷远处以动能E k向分子甲运动，直到不能再靠近为止，其分子势能E p随距离r变化如图所示，则两分子在逐渐靠近至d的过程中，分子乙的动能________(选填“先增大后减小”“先减小后增大”或“保持不变”)，在d点时，两分子间的作用力为________(填“引力”“斥力”或“零”)．(2)如图为一定质量的某种理想气体由状态A经过状态C变为状态B的图象，下列说法正确的是( )A．该气体在状态A时的内能等于在状态B时的内能B．该气体在状态A时的内能等于在状态C时的内能C．该气体由状态A至状态B为吸热过程D．该气体由状态A至状态C对外界所做的功大于从状态C至状态B对外界所做的功(3)如图所示的圆柱形容器内用活塞密封一定质量的理想气体，容器横截面积为S，活塞质量为m，大气压强为p0，重力加速度为g，活塞处于静止状态，现对容器缓缓加热使容器内的气体温度升高t℃，活塞无摩擦地缓慢向上移动了h，在此过程中气体吸收的热量为Q，问：①被密封的气体对外界做了多少功？②被密封的气体内能变化了多少？解析(1)分子乙在向分子甲靠近过程中，分子力做功实现了分子势能和分子动能的转化；由分子势能和距离的关系图象，可以看出，分子势能先减小后增大，则分子动能是先增大后减小．分子势能最小的时候，正好分子引力和分子斥力相等，d点分子势能为零，此时分子力为斥力．(2)由气体的状态方程，p A V AT A＝p B V BT B＝p C V CT C，可求得T A＝T B>T C，而理想气体的内能是由温度决定的，温度高内能大，温度低内能小．故气体在状态A 时的内能等于在状态B 时的内能大于在状态C 时的内能．(3)①活塞缓慢上移，气体推动活塞的力F ＝p 0S ＋mg ，则气体对活塞做功W ＝(p 0S ＋mg )h . ②由热力学第一定律得W ＋Q ＝ΔU ，其中因为是气体对外界做功，功代入负值运算，得到ΔU ＝－(p 0S ＋mg )h ＋Q .【答案】 (1)先增大后减小 斥力 (2)AC(3)①W ＝(p 0S ＋mg )h ②ΔU ＝－(p 0S ＋mg )h ＋Q11．(12分)如图所示，为一汽缸内封闭的一定质量的理想气体的p V 图线，当该系统从状态a 沿过程a →c →b 到达状态b 时，有335 J 热量传入系统，系统对外界做功126 J ，求：(1)若沿a →d →b 过程，系统对外做功42 J ，则有多少热量传入系统？(2)若系统由状态b 沿曲线过程返回状态a 时，外界对系统做功84 J ，问系统是吸热还是放热？热量传递是多少？解析 (1)沿a →c →b 过程，ΔU ＝W ＋Q ＝(－126＋335)J ＝209 J.沿a →d →b 过程，ΔU ＝W ′＋Q ′，Q ′＝ΔU －W ′＝[209－(－42)]J ＝251 J ，即有251 J 的热量传入系统．(2)由a →b ，ΔU ＝209 J ，由b →a ，ΔU ′＝－ΔU ＝－209 J.ΔU ′＝W ″＋Q ″＝84 J ＋Q ″，Q ″＝(－209－84)J ＝－293 J.负号说明系统放出热量．【答案】 (1)251 J (2)放热293 J12．(12分)一辆汽车正在平直的公路上以速度v 匀速行驶，此时汽车的功率为P ，已知汽车的总效率为η，所使用的汽油的热值为q (每完全燃烧单位质量的燃料产生的热量叫热值)，现油箱中还有质量为m 的汽油，则汽车还能行驶多远？(设汽车的质量为M ，汽油消耗引起的汽车质量的减少忽略不计)解析 汽油燃烧放出的能量E ＝qm ，设汽车匀速行驶x 1，需要的能量E ′＝Pt ＝P x 1v，而E ′＝ηE ，设汽油用完后汽车做匀减速运动的距离为x 2，则由动能定理知：－F f x 2＝－12Mv 2，又P ＝F f v ， 汽车行驶的距离x ＝x 1＋x 2，以上各式联立解得：x ＝mqηv P ＋Mv 32P. 【答案】 mqηv P ＋Mv 32P。
2013届高考沪科版物理一轮复习课件：11.3 热力学定律与能量守恒
混合气体 AB
不能自发分离成
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2. 热力学第一、第二定律的比较
定律名称
热力学第一定律
比较项目
热力学第二定律
两定律揭示 的问题
热力学第一定律说 热力学第二定律则反映
明, 在任何过程中能 了自然过程进行的方向
量一定守恒, 它从能 性和条件. 它指出自然
量守恒的角度揭示了 界中出现的过程是有方
功、热量和内能改变 向性的, 某方向的过程
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2. 热传递和内能 热传递也可以使物体的内能发生改变, 内能的改变量是用__热__量__来量度的。 物体吸收了多少热量，物体的内能就 增加多少; 物体放出了多少热量, 物体 的内能就减少多少. 热传递有三种方式: ____热__传__导_____、 ___热__对__流____和__热__辐__射___.
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题型探究讲练互动
题型 1 热力学第一定律的应用
例1 (2011·高考重庆理综卷)某汽车 后备箱内安装有撑起箱盖的装置, 它 主要由汽缸和活塞组成. 开箱时, 密闭 于汽缸内的压缩气体膨胀, 将箱盖顶 起, 如图11－3－2所示.
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在此过程中, 若缸内气体与外界无热 交换, 忽略气体分子相互作用, 则缸内 气体( )
图11－3－2
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A. 对外做正功, 分子的平均动能减小 B. 对外做正功, 内能增大 C. 对外做负功, 分子的平均动能增大 D. 对外做负功, 内能减小 【思路点拨】 解此题关键有两点: (1)气体做功情况的判断. (2)绝热状态下热力学第一定律的应用.
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【解析】 汽缸内气体膨胀时其向外 推动活塞做正功, C、D两项均错; 因 缸内气体与外界无热交换, 根据热力 学第一定律可知气体内能减小, 故B项 错误; 忽略气体分子间作用力时, 气体 的内能就是所有分子的动能之和. 密 闭气体的状态变化时分子的总数不变,