d086.熱力學(xué)定律

1、熱力學(xué)定律一、熱力學(xué)第一定律在一般情況下，如果物體跟外界同時發(fā)生做功和熱傳遞的過程，那么，外界對物體所做的功 W加上物體從外界吸收的熱量Q,等于物體內(nèi)能的增加U，即 U= W+ Q 內(nèi)容：物體內(nèi)能的增量 E等于外界對物體做的功W和物體吸收的熱量Q的總和。 表達(dá)式： W+Q= U符號規(guī)則：物體內(nèi)能增加， U > 0；物體內(nèi)能減少， U v0外界對物體做功W > 0 ；物體對外界做功W v0物體從外界吸熱Q > 0 ；物體向外界放熱Q v0二. 熱力學(xué)第二定律表述形式 1 :熱量總是從高溫物體傳到低溫物體，但是不可能自動從低溫物體傳遞到高溫 物體，而不引起其它變化。（這是按照熱傳

2、導(dǎo)的方向性來表述的。）表述形式 2:不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其它變化。機(jī)械 能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能去卩不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其它變化。（這是按照機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性來表述的。）注意：兩種表述是等價的，并可從一種表述導(dǎo)出另一種表述。表述形式 3、第二類永動機(jī)是不可能制成的。三、能量轉(zhuǎn)化和守恒定律功是能量轉(zhuǎn)化的量度熱力學(xué)第一定律表示，做功和熱傳遞提供給一個物體多少能量,物體的內(nèi)能就增加多少，能量在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程中守恒.能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式，或者從 個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中其總量不變。12

3、 （選修3-3） （2）若對一定質(zhì)量的理想氣體做1500 J的功，可使其溫度升高 5 C.改用熱傳遞的方式，使氣體溫度同樣升高氣體做了 2000 J的功，其溫度升高了出”）熱量J.答：（2） 1500、吸收、 4005 C,那么氣體應(yīng)吸收 J的熱量.如果對該8 C,表明該過程中， 氣體還 （填 吸收”或 放前兩空各 2分，第3個空4分12.A（選修模塊 3 3）空氣壓縮機(jī)在一次壓縮過程中，活塞對氣缸中的氣體做功為2.0X 105J,同時氣體的內(nèi)能增加了1.5 X 105J .試問：此壓縮過程中，氣體（填“吸收”或“放出”）的熱量等于丄答：放出；5X 104;解析：由熱力學(xué)第一定律 U = W+

4、 Q,代入數(shù)據(jù)得：1.5 X105 = 2.0 X05+ Q，解得 Q = 5X104J； 12. （ 2） 一定質(zhì)量的理想氣體，在絕熱膨脹過程中對外做功5J，則其內(nèi)能 （選填增加”或減少”）J；試從微觀角度分析其壓強(qiáng)變化情況 答：減小5氣體體積增大，則單位體積內(nèi)的分子數(shù)減少；內(nèi)能減少，則溫度降低，其分子運(yùn)動的平均速率減小；則氣體的壓強(qiáng)減小。14、下列說法正確的是（D ）A .物體吸收熱量，其溫度一定升高B .熱量只能從高溫物體向低溫物體傳遞C .遵守?zé)崃W(xué)第一定律的過程一定能實(shí)現(xiàn)D .做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式解析：由熱力學(xué)第一定律可知，做功與熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能，D正確；故物

5、體吸收熱量時，其內(nèi)能不一定增大，A錯；由熱力學(xué)第二定律可知，宏觀的熱現(xiàn)象有方向性，但若通過外界做功，熱量也可以從低溫物體傳到高溫物體，B、C錯.10 對于一定質(zhì)量的理想氣體，下列說法正確的是（AD ）A 體積不變，壓強(qiáng)減小的過程，氣體一定放出熱量，內(nèi)能減少B 若氣體內(nèi)能增加，則外界一定對氣體做功C 若氣體的溫度升高，則每個氣體分子的速度一定增大D 若氣體壓強(qiáng)不變，氣體分子平均距離增大時，則氣體分子的平均動能一定增大9 .下列說法正確的是（CD ）A 機(jī)械能全部變成內(nèi)能是不可能的B 第二類永動機(jī)不可能制造成功的原因是因?yàn)槟芰考炔粫{空產(chǎn)生，也不會憑空消失，只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或從一種

6、形式轉(zhuǎn)化成另一種形式。C 根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱量也可能從低溫物體傳到高溫物體D 從單一熱源吸收的熱量全部變成功是可能的10 被活塞封閉在氣缸中的一定質(zhì)量的理想氣體溫度增加，壓強(qiáng)保持不變，則 （C ）A 氣缸中每個氣體分子的速率都增大B .氣缸中單位體積氣體分子數(shù)增多C 氣缸中的氣體吸收的熱量大于氣體內(nèi)能的增加量 D 氣缸中的氣體吸收的熱量等于氣體內(nèi)能的增加量13 （ 9分）（選做，適合選修3 3的同學(xué)）注意觀察的同學(xué)會發(fā)現(xiàn)，用來制冷的空調(diào)室內(nèi)機(jī)通常掛在高處，而用來取暖的暖氣片卻安裝在較低處，這是由于要利用熱空氣密度 小而冷空氣密度大來形成對流的緣故。請你解釋，為什么熱空氣密度小而冷空氣密

7、度大？將一氫氣球放飛，隨著氣球高度的不斷增大，若高空氣壓不斷降低，氣球的體積也不斷 增大，而溫度基本不變。請問在此過程中其能量是怎樣轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移的？解：（1）根據(jù)蓋呂薩克定律可知，對于質(zhì)量一定的氣體（2分），在壓強(qiáng)一定的情況下（1分），溫度越高，體積越大（2分），故密度越小。2）氣球要不斷從外界吸熱（2分），將吸取的能量用來不斷對外做功（13 （ 1） （ 6分）（選做，適合選修3 3的同學(xué)）汽車內(nèi)燃機(jī)汽缸內(nèi)汽油燃燒時，氣體體積膨脹推動活塞對外做功。已 知在某次對外做功的沖程中汽油燃燒釋放的化學(xué)能為1 X103J，因尾氣排放、汽缸發(fā)熱等對外散失的熱量為2.5 X102j,則該內(nèi)燃機(jī)對外所做的功為

8、J,該內(nèi)燃機(jī)的效率為 。隨著科技的進(jìn)步，不斷設(shè)法減小熱量損失，則內(nèi)燃機(jī)的效率不斷提高，效率 （填 有可能”、 仍不可能”）達(dá)到100%。 本小題考查對熱力學(xué)第一定律和效率概念的理解，考查實(shí)驗(yàn)探究能力。27.5 XI0 J （ 2分），75% （ 2分）。仍不可能（2分），用電阻絲對氣體緩）9 如圖所示，絕熱的容器內(nèi)密閉一定質(zhì)量的氣體（不計(jì)分子勢能） 慢加熱，絕熱活塞可無摩擦地緩慢上升，下列說法正確的是（A 氣體對外做功，其內(nèi)能減少B 氣體分子在單位時間內(nèi)撞擊活塞的個數(shù)增加C 氣體分子在單位時間內(nèi)對活塞的沖量增大D 對氣體加熱產(chǎn)生的熱量一定大于氣體對外所做的功20Q8年8月12 （ 3）（本題4

9、分）如圖所示，絕熱隔板S把絕熱的氣缸分隔成體積-2 -.版權(quán)所有一呂叔湘中學(xué)龐留根a S等的兩部分，S與氣缸壁的接觸是光滑的兩部分中分別盛有相同質(zhì)量、相同溫度的同種a緩慢加熱一段時氣體a和b.氣體分子之間相互作用可忽略不計(jì).現(xiàn)通過電熱絲對氣體間后，a、b各自達(dá)到新的平衡狀態(tài).試分析a、b兩部分氣體與初狀態(tài)相比，體積、壓強(qiáng)、溫度、內(nèi)能各如何變化？答：氣缸和隔板絕熱，電熱絲對氣體a加熱，a溫度升高，體積增大，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能增大； （2分）a對b做功，b的體積減小，溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能增大.（2分）36、（ 8分）【物理物理3 3】噴霧器內(nèi)有10 L水，上部封閉有1 atm的空氣2 L .關(guān)閉噴

10、霧閥門，用打氣筒向噴霧器內(nèi)再充入1 atm的空氣3 L （設(shè)外界環(huán)境溫度一定，空氣 可看作理想氣體）.當(dāng)水面上方氣體溫度與外界溫度相等時，求氣體壓 強(qiáng)，并從微觀上解釋氣體壓強(qiáng)變化的原因.打開噴霧閥門，噴霧過程中封閉氣體可以看成等溫 膨脹，此過程氣體是吸熱還是放熱？簡要說明理由.解：設(shè)氣體初態(tài)壓強(qiáng)為pi，體積為 Vi;末態(tài)壓強(qiáng)為p2，體積為 V2，由玻意耳定律p1V1 = p1V1代入數(shù)據(jù)得：p2= 2.5 atm微觀解釋：溫度不變，分子平均動能不變，單位體積內(nèi)分子數(shù)增加，所以壓強(qiáng)增加.吸熱.氣體對外做功而內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w吸熱14 .【物理3 3】（8分）如圖是用導(dǎo)熱性能良好

11、的材料制成的氣體實(shí)驗(yàn)裝置，開始時封閉的空氣柱長度為22cm，現(xiàn)用豎直向下的外力F壓縮氣體，使封閉的空氣柱長度變?yōu)?2cm，人對活塞做功100J，大氣壓強(qiáng)為po=1 x 105Pa，不計(jì)活塞的重力.問： 若用足夠長的時間緩慢壓縮，求壓縮后氣體的壓強(qiáng)多大？ 若以適當(dāng)?shù)乃俣葔嚎s氣體，向外散失的熱量為20J，則氣體的內(nèi)能增加多少?（活塞的橫截面積S=1cm 2）解：（8分）解設(shè)壓縮后氣體的壓強(qiáng)為p,活塞的橫截面積為S,lo=22cm , I =2cm , Vo= loS, V=LS.緩慢壓縮，氣體溫度不變，由玻意耳定 律：P0V0 = pV（3 分）解出 p=1.1 x 106 Pa （1 分）大氣壓力對活塞做功W1 =p0 S （ l0-l ） =2J，人做功 W2=l00J ,（1分）由熱力學(xué)第一定律： U = W1+W2 + Q（2 分）將Q = 20J等代入，解出U=82J（1分）12.（12分）（選修3-3試題）如圖所示，一氣缸豎直放置，用一質(zhì)量為m的活塞在缸內(nèi)封閉了一定量的理想氣體，在氣缸的底部安裝有一根電熱絲，用導(dǎo)線和外界電源相連，已知?dú)飧妆诤突钊际墙^熱的，體緩氣缸壁與活塞間接觸光滑且不漏氣.現(xiàn)接通電源，電熱絲對缸內(nèi)氣 慢加熱.（1）關(guān)于氣缸內(nèi)氣體，下列說法正確的是A .單位時間內(nèi)氣缸單位面積上氣體分子撞擊次數(shù)減少 B .所有