2017-2018学年高中物理第5章热力学定律章末小结与测评教学案鲁科版选修3-3

1、第 5 章热力学定律r 热力学第一定律热力类第一定律及其应用第一类永动机能量守恒定律的发现能量的转化与守恒能量守恒定律应用热力学定律自然过程的方向性热力学第二疋律热力学第二定律的表述(2)符号法贝1外界对物体做功，则W为正；物体对外界做功，贝UW为负。物体从外界吸热，则Q为正；物体放出热量，则Q为负。物体内能增加，U为正；物体内能减少， U为负。(3)三个物理量正负的判断方法外界对气体做功W勺正负的判断：对于气体一般要看体积如何变化，体积变大，对外做功，W为负；体积变小，外界对气体做功，W为正。提示：气体向真空扩散，尽管体积变大，但并不对外做功。够章末小结与测评”对应学生用书 P53理上干，加

2、壌点“章末盘点评悅自我!热力学第一定律应用知识结构图示知识结构图示即出1门1血RJ高频琴点例折高频琴点例折GA4JP I N K ADU AN L I 1 I热力学第一定律的表达式：U= Q+W熵一一无序程度的量度!有序与需熵和熵增加原理22在热传递过程中热量Q的正负的判断：物体温度低于外界环境温度，物体吸热，Q为正；物体温度高于外界环境温度，物体放热，Q为负。33内能变化情况的判断：对于理想气体要抓住温度变化是内能变化的标志，温度升高，内能增加，U为正；温度降低，内能减少，U为负。例 1带有活塞的汽缸内封闭有一定量的理想气体，气体开始处于状态a,然后经过程ab到达状态b或经过程ac到达状态c

3、,b、c状态温度相同，V-T图像如图 1 所示。设气 体在状态b和状态c的压强分别为pb和pc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qb和Qc,解析：由题图知Tb=Tc,V）V：,则由玻意耳定律有pbV=pcU,可知pbpc;又因为Tb= 霍，所以过程ab和ac理想气体温度变化相同，其内能变化相同，即厶U相同，ab过程体积变大，气体对外做功，WQc。答案：CmaL1 热力学第一定律与热力学第二定律的比较规律区别联系、.z 热力学第一定律 心pc,QbQcC. pbQcB.pbpc,QbQcD .pbpc,Qbro时，分子间距离越大，分子势能越大，r0,所以U0,即UA增大。同理，B气室中气体的体

4、积增大，气体对外界 （活塞）做功，W0,所以UB0,即UB减小。故选 Co二、非选择题（共 4 小题，共 52 分。将答案填在题中横线上或按要求作答，解答题应写8出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位）9.（10 分）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5kJ 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。解析：因为理想气体的内能只跟温度有关，第一个过程是等温压缩，所以内能不变，第二个过程中，体积不变，

5、说明只与外界发生热传递，根据热力学第一定律U=W Q所以U= 0 5 kJ =- 5 kJ，故空气内能减小 5 kJ，空气放出 29 kJ 的热量。答案：5 放出 2910.（10 分）如图 3 所示，气缸内封闭一定质量的理想气体，活塞通过定滑轮与一重物m相连并处于静止状态，此时活塞距缸口的距离h= 0.2 m，活塞横截面积S= 10 cm2, 封闭气体的压强p= 5X104Pa。现通过电热丝对缸内气体加热，使活塞缓慢上升直至缸口。在此过 程中封闭气体吸收了 Q= 60 J 的热量，假设气缸壁和活塞都是绝热的，活塞质量及一切摩擦不计，则在此过程中气体的内能增加了多少？图 3解析：活塞在上升过程

6、中，气体对外做功W=pSh根据热力学第一定律U=斜W代入数据解得44U= 60 J5X10X10X10X0.2 J=50 J答案：50 J11.（14 分）（山东高考）如图 4 所示，粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U 型管竖直放置，右端与大气相通，左端圭寸闭气柱长I1= 20 cm（可视为理想气体），两管中水银面等9高。现将右端与一低压舱（未画出）接通，稳定后右管水银面高出左管水银面h= 10 cm （环境温度不变，大气压强p0= 75 cmHg）图 4(1) 求稳定后低压舱内的压强(用“ cmHg 作单位)。(2) 此过程中左管内的气体对外界 _ (填“做正功”“做负功”或“不做功”)，

7、气体将_ (填“吸热”或“放热”)。解析：(1)设 U 型管横截面积为S,右端与大气相通时左管中封闭气体压强为pi,右端与一低压舱接通后左管中封闭气体的压强为卩2,气柱长度为|2,稳定后低压舱内的压强为P。左管中封闭气体发生等温变化 ，根据玻意耳定律得piVi=P2Vpi=poP2=P+PhV=liS7= I2S由几何关系得h= 2(1211)联立式，代入数据得p= 50cmHg(2)左管内气体膨胀，气体对外界做正功，温度不变，U= 0,根据热力学第一定律得，U=Q+ W且W0,气体将吸热。答案：(i)50 cmHg (2)做正功 吸热i2. (i8 分)(江苏高考)如图 5 所示，一定质量的

8、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OD为等温过程， BTC和DA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”。图 5(1)该循环过程中，下列说法正确的是_A. AB过程中，外界对气体做功B. BC过程中，气体分子的平均动能增大10C.CTD 过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多D. DTA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“ ATB“B- C“CTD或“DTA”)。若气体在 ATB过程中吸收 63 kJ 的热量，在 CTD过程中放出 38 kJ 的热量，则气体完成一次循环对外做的

9、功为 _ kJ。(3) 若该循环过程中的气体为1 mol，气体在A状态时的体积为 10 L ,在B状态时压强为A状态时的彳。求气体在B状态时单位体积内的分子数。(已知阿伏加德罗常数NA= 6.0 x1023mol 计算J结果保留一位有效数字)解析：(1)考查气体状态变化图像问题，意在考查考生根据图像分析问题的能力。ATBCjL过程中，气体体积变大，气体对外做功，A 项错误；BTC为绝热过程，气体体积增大，气体对外界做功，内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，B 项错误；CTD为等温过程，气体的温度不变，体积减小，压强增大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，C 项正确；DTA过程中，气体的温度升高，因此气体分子的速率分布曲线的最大值向速率大的 方向偏移，D项错误。(2)该循环过程中，BTC气体温度降低，内能减小。由于一个循环中气体的内能不变，B-C DTA是绝热过程，没有热量交换，因此整个过程吸收的热量为63 kJ 38 kJ = 25 kJ ,根据热力学第一定