第3课时　热力学定律与能量守恒

1、.第3课时热力学定律与能量守恒1.多项选择下面关于熵的说法中正确的选项是ABDA.熵是系统内分子运动无序性的量度B.在自然过程中一个孤立系统的熵总是增加或不变的C.热力学第二定律也叫做熵减小原理D.熵值越大代表越无序E.一个宏观状态所对应的微观态越多,越无序,熵越小解析:一切自发过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进展,这就是热力学第二定律的微观意义,系统的热力学过程就是大量分子向无序程度大的状态变化的过程.自然过程的方向性可以表述为:在任何自然过程中,一个孤立系统的熵值不会减小,因此热力学第二定律又称为熵增加原理.故A,B,D正确,C,E错误.2.2019·内蒙古包头模拟理想气体

2、的内能与温度成正比,如下图的实线为汽缸内一定质量的理想气体由状态1到状态2的变化曲线,那么在整个过程中汽缸内气体的内能BA.先增大后减小 B.先减小后增大C.单调变化 D.保持不变解析:题图中虚线是等温线,由理想气体状态方程pVT=C知,在p一定时VT,所以汽缸内气体由状态1到状态2时温度先降低后升高,即理想气体的内能先降低后升高,选项B正确.3.2019·河北保定模拟如图,内壁光滑、导热良好的汽缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体.当环境温度升高时,以下对缸内气体说法正确的选项是BA.内能减少B.对外做功C.压强增大D.分子间的引力和斥力都增大解析:因汽缸导热良好,故环境温度升高时封

3、闭气体温度亦升高,而一定质量的理想气体内能只与温度有关,故封闭气体内能增大,选项A错误;因汽缸内壁光滑,由活塞受力平衡有p0S+mg=pS,即缸内气体的压强p=p0+mgS不变,选项C错误;由盖吕萨克定律VT=恒量,可知气体体积膨胀,对外做功,选项B正确;理想气体分子间除碰撞瞬间外无互相作用力,选项D错误.4.2019·河北廊坊模拟多项选择关于热力学定律,以下说法正确的选项是ACEA.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

4、可逆过程解析:为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量,选项A正确;对某物体做功,不一定会使该物体的内能增加,选项B错误;可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功,但会产生其他影响,选项C正确;可以使热量从低温物体传向高温物体,选项D错误;功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程,选项E正确.5.导学号 588262732019·吉林长春模拟多项选择如下图,绝热隔板K把绝热的汽缸分隔成体积相等的两部分,K与汽缸壁的接触是光滑的.两部分中分别盛有一样质量、一样温度的同种气体a和b.气体分子之间互相作用势能可忽略.现通过电热丝对气体a加热一段时间后,a,b各自到达新的平衡BCA.a的体

5、积增大了,压强变小了B.b的温度升高了C.加热后a的分子热运动比b的分子热运动更剧烈D.a增加的内能小于b增加的内能解析:a气体吸收热量,体积增大,使隔板K压缩b气体,由热力学第一定律可知,b气体内能增加,即温度升高,选项B正确;对a,b两部分气体来说,加热前p,V,T皆相等,加热后,pa=pb,Va>Vb,由pVT=C可知压强增大,Ta>Tb,选项C正确,A,D错误.6.2019·广东汕头一模多项选择如下图,一定质量的理想气体从状态a变化到状态b,在这一过程中,以下表述正确的选项是ADA.气体从外界吸收热量B.气体分子的平均动能减小C.外界对气体做正功D.气体分子撞击器

6、壁的作用力增大解析:ab气体体积增大,对外做功,W<0,选项C错误;pV增大,温度升高,分子平均动能增大,分子撞击器壁的作用力增大,选项B错误,D正确;根据U=W+Q,Q>0,气体吸热,选项A正确.7.2019·湖南邵阳模拟多项选择以下说法正确的选项是ACEA.饱和汽压随温度升高而增大,与体积无关B.气体分子热运动的平均动能减少,气体的压强一定减小C.在任何一个自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小D.单位体积内气体分子数增加,气体的压强一定增大E.对于一定质量的理想气体,假如压强不变,体积增大,那么它一定从外界吸热解析:饱和汽压与液体的种类和温度有关,随温度升高而增大,

7、选项A正确;气体分子热运动的平均动能减少,即气体温度降低,根据公式pVT=C,压强不一定减小,选项B错误;自然界的宏观热过程都具有方向性,在任何一个自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小,选项C正确;单位体积内气体分子数增加,根据pVT=C,p不一定增加,选项D错误;对于一定质量的理想气体,假如压强不变,体积增大,根据pVT=C,温度升高,故内能增加,由于对外做功,根据U=W+Q,气体一定吸收热量,选项E正确.8.多项选择对一定质量的理想气体,以下现象可能发生的有BCEA.外界对气体做功,气体的温度升高,气体的压强降低B.气体从外界吸热,气体的温度降低,气体的压强降低C.气体对外界做功,气体的

8、温度升高,气体的压强不变D.气体对外界放热,气体的温度不变,气体的压强不变E.气体经历一缓慢的绝热膨胀过程,气体分子的平均动能减小解析:外界对气体做功,说明气体体积减小,气体的温度升高,根据理想气体状态方程pVT=C,那么压强p一定增大,选项A错误;气体从外界吸热,温度降低,根据热力学第一定律气体一定对外界做了功,即体积增大,根据理想气体状态方程,V增大,T降低,那么p一定降低,选项B正确;气体对外界做功,气体的温度升高,根据理想气体状态方程,V增大,T升高,那么p可能不变,选项C正确;气体对外界放热,气体的温度不变,根据热力学第一定律,外界对气体做了功,即体积减小,根据理想气体状态方程,V减

9、小,T不变,压强必然增大,选项D错误;绝热膨胀,Q=0,对外做功W<0,内能必然减少,不考虑气体的分子势能,分子平均动能一定减小,选项E正确.9.2019·辽宁丹东模拟多项选择对于一定质量的理想气体,以下说法正确的选项是BCEA.保持气体的压强不变,改变其温度,可以实现其内能不变B.假设气体的温度逐渐升高,那么其压强可以保持不变C.气体温度每升高1 K所吸收的热量与气体经历的过程有关D.当气体体积逐渐增大时,气体的内能一定减小E.一定质量的物质,在一定的温度和压强下,汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等解析:因为一定质量的理想气体的内能仅决定于温度,所以选项A错误;一定质量的

10、理想气体可以经历等压膨胀的过程,选项B正确;因为做功和热传递都是指过程,选项C正确;气体体积增大的过程中,温度可能不变,可能升高,也可能降低,选项D错误;在一定温度和压强下,一定质量的物质,汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等,选项E正确.10.导学号 588262742019·河北唐山模拟多项选择封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D,其体积V与热力学温度T的关系如下图,该气体的摩尔质量为M,状态A的体积为V0,温度为T0,O,A,D三点在同一直线上,阿伏伽德罗常量为NA.由状态A变到状态D过程中ABEA.气体从外界吸收热量,内能增加B.气体体积增大,单位时间内与器壁单

11、位面积碰撞的分子数减少C.气体温度升高,每个气体分子的动能都会增大D.气体的密度不变E.A点和D点的压强相等解析:由状态A到状态D,温度升高,内能增加,体积变大,对外做功,由热力学第一定律知,气体一定从外界吸收热量,选项A正确;气体体积增大,单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少,选项B正确;温度升高,气体分子的平均动能增大,但每个气体分子的动能不一定增大,选项C错误;因气体体积增大了,所以气体的密度减小了,选项D错误.O,A,D在同一直线上,A,D两点压强相等,选项E正确.11.2019·山西临汾模拟如图中A,B汽缸的长度为L=30 cm,横截面积为S=20 cm2,C是可在汽缸

12、内无摩擦滑动的、体积不计的活塞,D为阀门.整个装置均由导热材料制成.起初阀门关闭,A内有压强pA= 2.0×105 Pa的氮气,B内有压强pB=1.0×105 Pa的氧气,活塞C在B汽缸左侧.阀门翻开后,活塞C向右挪动,最后到达平衡.1求活塞C挪动的间隔 及平衡后B中气体的压强;2活塞C挪动过程中A中气体对外做功为25 J,那么A中气体是吸热还是放热?吸收或者放出的热量为多少?假定氧气和氮气均为理想气体,连接汽缸的管道体积可忽略解析:1由玻意耳定律对A部分气体有pALS=pL+xS对B部分气体有pBLS=pL-xS代入相关数据解得x=10 cm,p=1.5×105

13、 Pa.2气体发生等温变化,内能不变,U=0活塞C向右挪动的过程中A中气体对外做功25 J,W=-25 J根据热力学第一定律U=W+Q所以Q=-W=25 J,故A中气体从外界吸热,吸收的热量为25 J.答案:110 cm1.5×105 Pa2吸热25 J12.导学号 588262752019·河南新乡二模如下图,ABC为粗细均匀的“L形细玻璃管,A端封闭,C端开口.开场时AB竖直,BC程度,BC内紧靠B端有一段长l1=30 cm的水银柱,AB内理想气体长度l2=20 cm.现将玻璃管以B点为轴在竖直面内逆时针缓慢旋转90°,使AB程度.环境温度不变,大气压强p0=

14、75 cmHg,求: 1旋转后水银柱进入AB管的长度;2玻璃管旋转过程中,外界对封闭气体做正功还是做负功?气体吸热还是放热?解析:1对封闭气体,初态压强为p0,末态为p1,设玻璃管截面积为S,水银进入AB管的长度为x,根据玻意耳定律p0Sl2=p1Sl2-xp1=p0+pl1-px代入数据得x=5 cm.2外界对气体做正功,而气体的温度不变,即内能不变,由热力学第一定律可知,气体放热.答案:15 cm2正功放热13.如下图,一定质量的理想气体从状态A经状态B到状态C,此过程中气体吸收的热量Q=7.0×102 J.在状态A时气体温度为TA= 300 K,求:1在状态B,C时气体的温度;

15、2此过程中气体内能的增量.解析:1从状态A到状态B,气体发生等压变化,那么VATA=VBTB,解得TB=400 K,从状态B到状态C,气体发生等容变化,那么pBTB=pCTC,解得TC=800 K.2理想气体从状态A到状态B,对外做的功W=pAVB-VA=1.0×105×8.0-6.0×10-3 J=2.0×102 J,根据热力学第一定律有U=Q-W,代入数据得U=5.0×102 J.答案:1400 K800 K25.0×102 J14.2019·安徽合肥模拟如下图,为厚度和质量不计,横截面积为S=10 cm2的绝热汽缸倒扣在程度桌面上,汽缸内有一绝热的“T形活塞固定在桌面上,活塞与汽缸封闭一定质量的理想气体,开场时,气体的温度为T0=300 K,压强为p=0.5×105 Pa,活塞与汽缸底的间隔 为h=10 cm,活塞与汽缸可无摩擦滑动且不漏气,大气压强为p0=1.0×105 Pa.求: 1此时桌面对汽缸的作用力FN.2现通过电热丝给气体缓慢加热到T,此过程中气体吸收热量为Q= 7 J,内能增加了U=5 J,整个过程活塞都在汽缸内,求T的值.解析:1对汽缸受力分析,由平衡条件有FN+pS=p0S解得