35.内能热力学定律

内能、热力学三大定律一目的 1.分子热运动的动能.温度是物体分子平均动能的标志.物体分子间的相互作用势能.物体的内能2.做功和热传递是改变物体内能的两种方式.热量.能量守恒规律3.热力学第一定律 4.热力学第二定律 5.永动机不可能6.绝对零度不可达到 7.能源的开发和利用.能源的利用和环境保护二知识回顾1.分子动能:温度是物体分子平均动能的标志.2.分子势能:分子势能随分子间的距离的变化而变化，当分子间的距离r=r0时，分子势能最小，但不是零（选分子间的距离无限远时，分子势能为零）；当rr0时，分子势能随分子间距离的增大而增大.3.物体的内能：物体的内能是物体内所有分子热运动的动能和分子势能的总和.内能是状态的函数，即是T和V的函数，因此，物体内能的变化与所经历的过程无关，而做功和热传递均与物态变化的过程有关.4.改变物体内能的两种方式:（1）热传递,（2）做功.5.热力学第一定律: 包含物体内在的能量转化和守恒定律UW+Q从外界吸热Q 0，外界对系统做功W 0，系统内能减小U 0为斥力，F Q2 6.2005年全国卷19、一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程。设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中（ ） A.外界对气体做功，气体分子的平均动能增加 B.外界对气体做功，气体分子的平均动能减少C.气体对外界做功，气体分子的平均动能增加 D.气体对外界做功，气体分子的平均动能减少7. 2006年高考北京卷15、如图所示，两个相通的容器P、Q间装有阀门K、P中充满气体，Q为真空，整个系统与外界没有热交换.打开阀门K后，P中的气体进入Q中，最终达到平衡，则 （ ） A.气体体积膨胀，内能增加 B.气体分子势能减少，内能增加C.气体分子势能增加，压强可能不变D. Q中气体不可能自发地全部退回到P中8.2006年重庆卷16、如题图，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中。设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间相互作用，则被掩没的金属筒在缓慢下降过程中，筒内空气体积减小. ( ) A. 从外界吸热 B. 内能增大 C. 向外界放热 D. 内能减小9.2004年全国理综17、如图所示,密闭绝热的具有一定质量的活塞,活塞的上部封闭着气体,下部为真空,活塞与器壁的摩擦忽略不计,置于真空中的轻弹簧的一端固定于理想气体容器的底部.另一端固定在活塞上,弹簧被压缩后用绳扎紧,此时弹簧的弹性势能为EP(弹簧处于自然长度时的弹性势能为零),现绳突然断开,弹簧推动活塞向上运动,经过多次往复运动后活塞静止,气体达到平衡态,经过此过程 （ ）A EP全部转换为气体的内能BEP一部分转换成活塞的重力势能,其余部分仍为弹簧的弹性势能C EP全部转换成活塞的重力势能和气体的内能D EP一部分转换成活塞的重力势能,一部分转换为气体的内能,其余部分仍为弹簧的弹性势能10.07 四川卷 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 11.07江苏卷 如图所示，绝热气缸中间用固定栓将可无摩擦移动的导热隔板固定，隔板质量不计，左右两室分别充有一定量的氢气和氧气（视为理想气体）。初始时，两室气体的温度相等，氢气的压强大于氧气的压强，松开固定栓直至系统重新达到平衡，下列说法中正确的是 、初始时氢分子的平均去动能大于氧分子的平均动能 、系统重新达到平衡时，氢气的内能比初始时的小 、松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中有热量从氧气传递到氢气 、松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，氧气的内能先增大后减小 7.热力学第二定律的两种表达方式（1）克劳修斯的表述：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.这是按照机械能与内能转化过程的方向性来表述的.它也可以表述为：第二类永动机是不可能制成的.（2）开尔文的表述：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.两种表述尽管形式不同，但实质是相同的，都提示了有大量分子参与的宏观过程的方向性.8.热力学第三定律 绝对零度不可达到.【例14】根据热力学第二定律，可知下列说法中正确的有：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，也可能从低温物体传到高温物体；C机械能可以全部转化为热量，但热量不可能全部转化为机械能；D机械能可以全部转化为热量，热量也可能全部转化为机械能。【例15】图中气缸内盛有定量的理想气体，气缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与气缸壁的接触是光滑的，但不漏气。现将活塞杆与外界连接使其缓慢的向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功。若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是 A气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律B气体是从单一热源吸热，但并未全用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律C气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律DABC三种说法都不对 【例16】关于第二类永动机，下列说法正确的是：A.没有冷凝器,只有单一的热源,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,内能却不可能全部转化为机械能,同时不引起其他变化.【例17】 2006年广东卷4、关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是 ( )A第二类永动机违反能量守恒定律B如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加C外界对物体做功，则物体的内能一定增加D做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能量转化或转移的观点来看这两种改变方式是有区别的【例18】 2006年广东卷8图3为电冰箱的工作原理示意图。压缩机工作时，强迫致冷剂在冰箱内外的管道中不断循环。在蒸发器中致冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时致冷剂液化，放出热量到箱体外。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电冰箱的致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 【例19】热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把流散的能量重新收集、重新加以利用下列关于能量耗散的说法中正确的是（ ）A能量耗散说明能量不守恒B能量耗散不符合热力学第二定律C能量耗散过程中能量仍守恒D能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有的方向性【例20】07海南卷（）有以下说法：. 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度是非常小的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. 一由不导热的器壁做成的容器，被不导热的隔板分成甲、乙两室。甲室中装有一定质量的温度为的气体，乙室为真空，如图所示。提起隔板，让甲室中的气体进入乙室，若甲室中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，速度大的分子数目减少，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_ 1.下列说法正确的是： （ ） A空调机制冷说明热量可以从低温物体传到高温物体而不引起其他变化 B第一类永动机是不可能制成的，因为它违反了能量守恒定律 C第二类永动机是不可能制成的，因为它违反了能量守恒定律D根据能量守恒定律，担心能源枯竭实在是杞人忧天2.下列说法正确的是 （ ）A热量能够由高温物体传到低温物体，但不能由低温物体传到高温物体B 功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功C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D 凡是不违反能量守恒定律的过程都一定能实现3.根据热力学定律，下列判断正确的是 ( )A我们可以把火炉散失到周围环境中的能量全部收集到火炉中再次用来取暖 B利用浅层海水和深层海水间的温度差制造出一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的 C制冷系统能将冰箱内的热量传给外界较高温度的空气，而不引起其它变化 D满足能量守恒定律的客观过程都可以自发地进行 4.用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触2点插在冷水中，如图所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象。关于这一现象，正确说法是（ ）A这一实验过程不违反热力学第二定律；B在实验过程中,热水一定降温、冷水一定升温；C在实验过程中，热水内能全部转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能。D在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，电能则全部转化成冷水的内能。5.2005年广东卷13(2)、热力学第二定律常见的表述有两种：第一种表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其它变化。 第二种表述：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。如图（a）是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图：外界对致冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体。请你根据第二种表述完成示意图（b）。根据你的理解，热力学第二定律的实质是 。6.2005年全国卷19、一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程。设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中（ ） A外界对气体做功，气体分子的平均动能增加B外界对气体做功，气体分子的平均动能减少C气体对外界做功，气体分子的平均动能增加D气体对外界做功，气体分子的平均动能减少7.2004年江苏卷2、下列说法正确的是 （ ）A.物体放出热量，温度一定减低B.物体内能增加，温度一定升高C.热量能自发地 从低温物体传给高温物体D.热量能自发地 从高温物体传给低温物体8.2004年广东卷4、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9.2004年天津卷15、 下列说法正确的是（ ）A 热