d086.热力学定律

1、热力学定律一、热力学第一定律在一般情况下，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， U > 0；物体内能减少， U v0外界对物体做功W > 0 ；物体对外界做功W v0物体从外界吸热Q > 0 ；物体向外界放热Q v0二. 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

2、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，内能去卩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 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

3、 （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 C.改用热传递的方式，使气体温度同样升高气体做了 2000 J的功，其温度升高了出”）热量J.答：（2） 1500、吸收、 4005 C,那么气体应吸收 J的热量.如果对该8 C,表明该过程中， 气体还 （填 吸收”或 放前两空各 2分，第3个空4分12.A（选修模块 3 3）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2.0X 105J,同时气体的内能增加了1.5 X 105J .试问：此压缩过程中，气体（填“吸收”或“放出”）的热量等于丄答：放出；5X 104;解析：由热力学第一定律 U = W+

4、 Q,代入数据得：1.5 X105 = 2.0 X05+ Q，解得 Q = 5X104J； 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

5、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.10 对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是（AD ）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（CD ）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

6、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3 3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

7、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（13 （ 1） （ 6分）（选做，适合选修3 3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1 X103J，因尾气排放、汽缸发热等对外散失的热量为2.5 X102j,则该内燃机对外所做的功为

8、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。27.5 XI0 J （ 2分），75% （ 2分）。仍不可能（2分），用电阻丝对气体缓）9 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） 慢加热，绝热活塞可无摩擦地缓慢上升，下列说法正确的是（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20Q8年8月12 （ 3）（本题4

9、分）如图所示，绝热隔板S把绝热的气缸分隔成体积-2 -.版权所有一吕叔湘中学庞留根a S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a缓慢加热一段时气体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3 3】喷雾器内有10 L水，上部封闭有1 atm的空气2 L .关闭喷

10、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pi，体积为 Vi;末态压强为p2，体积为 V2，由玻意耳定律p1V1 = p1V1代入数据得：p2= 2.5 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14 .【物理3 3】（8分）如图是用导热性能良好

11、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po=1 x 105Pa，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=1cm 2）解：（8分）解设压缩后气体的压强为p,活塞的横截面积为S,lo=22cm , I =2cm , Vo= loS, 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=1.1 x 106 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Q = 20J等代入，解出U=82J（1分）12.（12分）（选修3-3试题）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，体缓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 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