2019届高考物理二轮复习热学专题热力学定律讲义.docx

热力学定律一、 热力学第一定律二、在一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么，外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q，等于物体内能的增加U，即U= W + Q 内容：物体内能的增量E等于外界对物体做的功W和物体吸收的热量Q的总和。表达式：W+Q=U符号规则：物体内能增加，U0；物体内能减少，U 0外界对物体做功W 0；物体对外界做功W 0物体从外界吸热 Q0； 物体向外界放热Q 0二. 热力学第二定律表述形式1：热量总是从高温物体传到低温物体，但是不可能自动从低温物体传递到高温物体，而不引起其它变化。（这是按照热传导的方向性来表述的。）表述形式2：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化。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而不引起其它变化。 （这是按照机械能与内能转化过程的方向性来表述的。） 注意：两种表述是等价的，并可从一种表述导出另一种表述。表述形式3、第二类永动机是不可能制成的。三、能量转化和守恒定律功是能量转化的量度热力学第一定律表示，做功和热传递提供给一个物体多少能量，物体的内能就增加多少，能量在转化或转移过程中守恒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别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化和转移的过程中其总量不变。12(选修3-3) (2) 若对一定质量的理想气体做1500 J的功，可使其温度升高5改用热传递的方式，使气体温度同样升高5，那么气体应吸收 J的热量如果对该气体做了2000 J的功，其温度升高了8，表明该过程中，气体还 （填“吸收”或“放出”）热量 J答：（2）1500、吸收、400 前两空各2分，第3个空4分12.A（选修模块33）空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对气缸中的气体做功为2.0105J，同时气体的内能增加了1.5l05J试问：此压缩过程中，气体 （填“吸收”或“放出”）的热量等于 J答：放出；5104；解析：由热力学第一定律U = WQ，代入数据得：1.5105 = 2.0105Q，解得Q =5104J；12.（2）一定质量的理想气体，在绝热膨胀过程中对外做功5J，则其内能（选填“增加”或“减少”） J;试从微观角度分析其压强变化情况.答：减小 5气体体积增大，则单位体积内的分子数减少；内能减少，则温度降低，其分子运动的平均速率减小；则气体的压强减小。14、下列说法正确的是 （ D ）A物体吸收热量，其温度一定升高B热量只能从高温物体向低温物体传递C遵守热力学第一定律的过程一定能实现D做功和热传递是改变物体内能的两种方式解析：由热力学第一定律可知，做功与热传递可以改变物体的内能，D正确；故物体吸收热量时，其内能不一定增大，A错；由热力学第二定律可知，宏观的热现象有方向性，但若通过外界做功，热量也可以从低温物体传到高温物体，B、C错1,3,510对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是（ A D ）A体积不变，压强减小的过程，气体一定放出热量，内能减少B若气体内能增加，则外界一定对气体做功C若气体的温度升高，则每个气体分子的速度一定增大D若气体压强不变，气体分子平均距离增大时，则气体分子的平均动能一定增大9下列说法正确的是 ( C D )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造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，热量也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10被活塞封闭在气缸中的一定质量的理想气体温度增加，压强保持不变，则 ( C )A气缸中每个气体分子的速率都增大B气缸中单位体积气体分子数增多C气缸中的气体吸收的热量大于气体内能的增加量D气缸中的气体吸收的热量等于气体内能的增加量13（9分）（选做，适合选修33的同学）注意观察的同学会发现，用来制冷的空调室内机通常挂在高处，而用来取暖的暖气片却安装在较低处，这是由于要利用热空气密度小而冷空气密度大来形成对流的缘故。请你解释，为什么热空气密度小而冷空气密度大？将一氢气球放飞，随着气球高度的不断增大，若高空气压不断降低，气球的体积也不断增大，而温度基本不变。请问在此过程中其能量是怎样转化与转移的？解：（1）根据盖吕萨克定律可知，对于质量一定的气体（2分），在压强一定的情况下（1分），温度越高，体积越大（2分），故密度越小。（2）气球要不断从外界吸热（2分），将吸取的能量用来不断对外做功（2分）。13（1）（6分）（选做，适合选修33的同学）汽车内燃机汽缸内汽油燃烧时，气体体积膨胀推动活塞对外做功。已知在某次对外做功的冲程中汽油燃烧释放的化学能为1103J，因尾气排放、汽缸发热等对外散失的热量为2.5102J，则该内燃机对外所做的功为 J,该内燃机的效率为 。随着科技的进步，不断设法减小热量损失，则内燃机的效率不断提高，效率 （填“有可能”、“仍不可能”）达到100%。本小题考查对热力学第一定律和效率概念的理解，考查实验探究能力。7.5102J（2分），75%（2分）。仍不可能（2分）E9如图所示，绝热的容器内密闭一定质量的气体（不计分子势能），用电阻丝对气体缓慢加热，绝热活塞可无摩擦地缓慢上升，下列说法正确的是（ D ）A气体对外做功，其内能减少B气体分子在单位时间内撞击活塞的个数增加 C气体分子在单位时间内对活塞的冲量增大 D对气体加热产生的热量一定大于气体对外所做的功abSU12（3）（本题4分）如图所示，绝热隔板S把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分，S与气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气体分子之间相互作用可忽略不计现通过电热丝对气体a缓慢加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡状态试分析a、b两部分气体与初状态相比，体积、压强、温度、内能各如何变化？答：气缸和隔板绝热，电热丝对气体a加热，a温度升高，体积增大，压强增大，内能增大； （2分）a对b做功，b的体积减小，温度升高，压强增大，内能增大（2分）36、（8分）【物理物理33】喷雾器内有10 L水，上部封闭有1 atm的空气2 L关闭喷雾阀门，用打气筒向喷雾器内再充入1 atm的空气3 L（设外界环境温度一定，空气可看作理想气体）当水面上方气体温度与外界温度相等时，求气体压强，并从微观上解释气体压强变化的原因打开喷雾阀门，喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀，此过程气体是吸热还是放热？简要说明理由解：设气体初态压强为p1，体积为V1；末态压强为p2，体积为V2，由玻意耳定律p1V1 p1V1 代入数据得：p22.5 atm 微观解释：温度不变，分子平均动能不变，单位体积内分子数增加，所以压强增加吸热气体对外做功而内能不变，根据热力学第一定律可知气体吸热F 14【物理33】(8分)如图是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置，开始时封闭的空气柱长度为22cm，现用竖直向下的外力F压缩气体，使封闭的空气柱长度变为2cm，人对活塞做功100J，大气压强为p0=1105Pa，不计活塞的重力问：若用足够长的时间缓慢压缩，求压缩后气体的压强多大?若以适当的速度压缩气体，向外散失的热量为20J，则气体的内能增加多少?(活塞的横截面积S=1cm2)解：(8分)解设压缩后气体的压强为p，活塞的横截面积为S， l0=22cm，l =2cm，V0= l0S，V=LS缓慢压缩，气体温度不变，由玻意耳定律： p0V0=pV (3分)解出p=1.1106 Pa (1分)大气压力对活塞做功W1 =p0 S ( l0-l ) =2J，人做功W2=l00J， (1分)由热力学第一定律： U=W1+W2+Q (2分)将Q20J等代入，解出U=82J (1分)12.I(12分)(选修3-3试题)电源电热丝如图所示，一气缸竖直放置，用一质量为m的活塞在缸内封闭了一定量的理想气体，在气缸的底部安装有一根电热丝，用导线和外界电源相连，已知气缸壁和活塞都是绝热的，气缸壁与活塞间接触光滑且不漏气现接通电源，电热丝对缸内气体缓慢加热(1)关于气缸内气体，下列说法正确的是_ A单位时间内气缸单位面积上气体分子撞击次数减少 B所有分子