第3課時(shí)　熱力學(xué)定律與能量守恒

1、.第3課時(shí)熱力學(xué)定律與能量守恒1.多項(xiàng)選擇下面關(guān)于熵的說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是ABDA.熵是系統(tǒng)內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)無(wú)序性的量度B.在自然過(guò)程中一個(gè)孤立系統(tǒng)的熵總是增加或不變的C.熱力學(xué)第二定律也叫做熵減小原理D.熵值越大代表越無(wú)序E.一個(gè)宏觀狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)越多,越無(wú)序,熵越小解析:一切自發(fā)過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性增大的方向進(jìn)展,這就是熱力學(xué)第二定律的微觀意義,系統(tǒng)的熱力學(xué)過(guò)程就是大量分子向無(wú)序程度大的狀態(tài)變化的過(guò)程.自然過(guò)程的方向性可以表述為:在任何自然過(guò)程中,一個(gè)孤立系統(tǒng)的熵值不會(huì)減小,因此熱力學(xué)第二定律又稱為熵增加原理.故A,B,D正確,C,E錯(cuò)誤.2.2019·內(nèi)蒙古包頭模擬理想氣體

2、的內(nèi)能與溫度成正比,如下圖的實(shí)線為汽缸內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)1到狀態(tài)2的變化曲線,那么在整個(gè)過(guò)程中汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能BA.先增大后減小 B.先減小后增大C.單調(diào)變化 D.保持不變解析:題圖中虛線是等溫線,由理想氣體狀態(tài)方程pVT=C知,在p一定時(shí)VT,所以汽缸內(nèi)氣體由狀態(tài)1到狀態(tài)2時(shí)溫度先降低后升高,即理想氣體的內(nèi)能先降低后升高,選項(xiàng)B正確.3.2019·河北保定模擬如圖,內(nèi)壁光滑、導(dǎo)熱良好的汽缸中用活塞封閉有一定質(zhì)量的理想氣體.當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí),以下對(duì)缸內(nèi)氣體說(shuō)法正確的選項(xiàng)是BA.內(nèi)能減少B.對(duì)外做功C.壓強(qiáng)增大D.分子間的引力和斥力都增大解析:因汽缸導(dǎo)熱良好,故環(huán)境溫度升高時(shí)封

3、閉氣體溫度亦升高,而一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān),故封閉氣體內(nèi)能增大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;因汽缸內(nèi)壁光滑,由活塞受力平衡有p0S+mg=pS,即缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p=p0+mgS不變,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由蓋呂薩克定律VT=恒量,可知?dú)怏w體積膨脹,對(duì)外做功,選項(xiàng)B正確;理想氣體分子間除碰撞瞬間外無(wú)互相作用力,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.4.2019·河北廊坊模擬多項(xiàng)選擇關(guān)于熱力學(xué)定律,以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是ACEA.為了增加物體的內(nèi)能,必須對(duì)物體做功或向它傳遞熱量B.對(duì)某物體做功,必定會(huì)使該物體的內(nèi)能增加C.可以從單一熱源吸收熱量,使之完全變?yōu)楣.不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體E.功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶?shí)際宏觀過(guò)程是不

4、可逆過(guò)程解析:為了增加物體的內(nèi)能,必須對(duì)物體做功或向它傳遞熱量,選項(xiàng)A正確;對(duì)某物體做功,不一定會(huì)使該物體的內(nèi)能增加,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;可以從單一熱源吸收熱量,使之完全變?yōu)楣?但會(huì)產(chǎn)生其他影響,選項(xiàng)C正確;可以使熱量從低溫物體傳向高溫物體,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶?shí)際宏觀過(guò)程是不可逆過(guò)程,選項(xiàng)E正確.5.導(dǎo)學(xué)號(hào) 588262732019·吉林長(zhǎng)春模擬多項(xiàng)選擇如下圖,絕熱隔板K把絕熱的汽缸分隔成體積相等的兩部分,K與汽缸壁的接觸是光滑的.兩部分中分別盛有一樣質(zhì)量、一樣溫度的同種氣體a和b.氣體分子之間互相作用勢(shì)能可忽略.現(xiàn)通過(guò)電熱絲對(duì)氣體a加熱一段時(shí)間后,a,b各自到達(dá)新的平衡BCA.a的體

5、積增大了,壓強(qiáng)變小了B.b的溫度升高了C.加熱后a的分子熱運(yùn)動(dòng)比b的分子熱運(yùn)動(dòng)更劇烈D.a增加的內(nèi)能小于b增加的內(nèi)能解析:a氣體吸收熱量,體積增大,使隔板K壓縮b氣體,由熱力學(xué)第一定律可知,b氣體內(nèi)能增加,即溫度升高,選項(xiàng)B正確;對(duì)a,b兩部分氣體來(lái)說(shuō),加熱前p,V,T皆相等,加熱后,pa=pb,Va>Vb,由pVT=C可知壓強(qiáng)增大,Ta>Tb,選項(xiàng)C正確,A,D錯(cuò)誤.6.2019·廣東汕頭一模多項(xiàng)選擇如下圖,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b,在這一過(guò)程中,以下表述正確的選項(xiàng)是ADA.氣體從外界吸收熱量B.氣體分子的平均動(dòng)能減小C.外界對(duì)氣體做正功D.氣體分子撞擊器

6、壁的作用力增大解析:ab氣體體積增大,對(duì)外做功,W<0,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;pV增大,溫度升高,分子平均動(dòng)能增大,分子撞擊器壁的作用力增大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤,D正確;根據(jù)U=W+Q,Q>0,氣體吸熱,選項(xiàng)A正確.7.2019·湖南邵陽(yáng)模擬多項(xiàng)選擇以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是ACEA.飽和汽壓隨溫度升高而增大,與體積無(wú)關(guān)B.氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能減少,氣體的壓強(qiáng)一定減小C.在任何一個(gè)自然過(guò)程中,一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)減小D.單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)增加,氣體的壓強(qiáng)一定增大E.對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體,假如壓強(qiáng)不變,體積增大,那么它一定從外界吸熱解析:飽和汽壓與液體的種類和溫度有關(guān),隨溫度升高而增大,

7、選項(xiàng)A正確;氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能減少,即氣體溫度降低,根據(jù)公式pVT=C,壓強(qiáng)不一定減小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;自然界的宏觀熱過(guò)程都具有方向性,在任何一個(gè)自然過(guò)程中,一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)減小,選項(xiàng)C正確;單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)增加,根據(jù)pVT=C,p不一定增加,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體,假如壓強(qiáng)不變,體積增大,根據(jù)pVT=C,溫度升高,故內(nèi)能增加,由于對(duì)外做功,根據(jù)U=W+Q,氣體一定吸收熱量,選項(xiàng)E正確.8.多項(xiàng)選擇對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體,以下現(xiàn)象可能發(fā)生的有BCEA.外界對(duì)氣體做功,氣體的溫度升高,氣體的壓強(qiáng)降低B.氣體從外界吸熱,氣體的溫度降低,氣體的壓強(qiáng)降低C.氣體對(duì)外界做功,氣體的

8、溫度升高,氣體的壓強(qiáng)不變D.氣體對(duì)外界放熱,氣體的溫度不變,氣體的壓強(qiáng)不變E.氣體經(jīng)歷一緩慢的絕熱膨脹過(guò)程,氣體分子的平均動(dòng)能減小解析:外界對(duì)氣體做功,說(shuō)明氣體體積減小,氣體的溫度升高,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pVT=C,那么壓強(qiáng)p一定增大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;氣體從外界吸熱,溫度降低,根據(jù)熱力學(xué)第一定律氣體一定對(duì)外界做了功,即體積增大,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程,V增大,T降低,那么p一定降低,選項(xiàng)B正確;氣體對(duì)外界做功,氣體的溫度升高,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程,V增大,T升高,那么p可能不變,選項(xiàng)C正確;氣體對(duì)外界放熱,氣體的溫度不變,根據(jù)熱力學(xué)第一定律,外界對(duì)氣體做了功,即體積減小,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程,V減

9、小,T不變,壓強(qiáng)必然增大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;絕熱膨脹,Q=0,對(duì)外做功W<0,內(nèi)能必然減少,不考慮氣體的分子勢(shì)能,分子平均動(dòng)能一定減小,選項(xiàng)E正確.9.2019·遼寧丹東模擬多項(xiàng)選擇對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體,以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是BCEA.保持氣體的壓強(qiáng)不變,改變其溫度,可以實(shí)現(xiàn)其內(nèi)能不變B.假設(shè)氣體的溫度逐漸升高,那么其壓強(qiáng)可以保持不變C.氣體溫度每升高1 K所吸收的熱量與氣體經(jīng)歷的過(guò)程有關(guān)D.當(dāng)氣體體積逐漸增大時(shí),氣體的內(nèi)能一定減小E.一定質(zhì)量的物質(zhì),在一定的溫度和壓強(qiáng)下,汽化時(shí)吸收的熱量與液化時(shí)放出的熱量相等解析:因?yàn)橐欢ㄙ|(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能僅決定于溫度,所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤;一定質(zhì)量的

10、理想氣體可以經(jīng)歷等壓膨脹的過(guò)程,選項(xiàng)B正確;因?yàn)樽龉蜔醾鬟f都是指過(guò)程,選項(xiàng)C正確;氣體體積增大的過(guò)程中,溫度可能不變,可能升高,也可能降低,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;在一定溫度和壓強(qiáng)下,一定質(zhì)量的物質(zhì),汽化時(shí)吸收的熱量與液化時(shí)放出的熱量相等,選項(xiàng)E正確.10.導(dǎo)學(xué)號(hào) 588262742019·河北唐山模擬多項(xiàng)選擇封閉在汽缸內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變到狀態(tài)D,其體積V與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系如下圖,該氣體的摩爾質(zhì)量為M,狀態(tài)A的體積為V0,溫度為T(mén)0,O,A,D三點(diǎn)在同一直線上,阿伏伽德羅常量為NA.由狀態(tài)A變到狀態(tài)D過(guò)程中ABEA.氣體從外界吸收熱量,內(nèi)能增加B.氣體體積增大,單位時(shí)間內(nèi)與器壁單

11、位面積碰撞的分子數(shù)減少C.氣體溫度升高,每個(gè)氣體分子的動(dòng)能都會(huì)增大D.氣體的密度不變E.A點(diǎn)和D點(diǎn)的壓強(qiáng)相等解析:由狀態(tài)A到狀態(tài)D,溫度升高,內(nèi)能增加,體積變大,對(duì)外做功,由熱力學(xué)第一定律知,氣體一定從外界吸收熱量,選項(xiàng)A正確;氣體體積增大,單位時(shí)間內(nèi)與器壁單位面積碰撞的分子數(shù)減少,選項(xiàng)B正確;溫度升高,氣體分子的平均動(dòng)能增大,但每個(gè)氣體分子的動(dòng)能不一定增大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;因氣體體積增大了,所以氣體的密度減小了,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.O,A,D在同一直線上,A,D兩點(diǎn)壓強(qiáng)相等,選項(xiàng)E正確.11.2019·山西臨汾模擬如圖中A,B汽缸的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=30 cm,橫截面積為S=20 cm2,C是可在汽缸

12、內(nèi)無(wú)摩擦滑動(dòng)的、體積不計(jì)的活塞,D為閥門(mén).整個(gè)裝置均由導(dǎo)熱材料制成.起初閥門(mén)關(guān)閉,A內(nèi)有壓強(qiáng)pA= 2.0×105 Pa的氮?dú)?B內(nèi)有壓強(qiáng)pB=1.0×105 Pa的氧氣,活塞C在B汽缸左側(cè).閥門(mén)翻開(kāi)后,活塞C向右挪動(dòng),最后到達(dá)平衡.1求活塞C挪動(dòng)的間隔 及平衡后B中氣體的壓強(qiáng);2活塞C挪動(dòng)過(guò)程中A中氣體對(duì)外做功為25 J,那么A中氣體是吸熱還是放熱?吸收或者放出的熱量為多少?假定氧氣和氮?dú)饩鶠槔硐霘怏w,連接汽缸的管道體積可忽略解析:1由玻意耳定律對(duì)A部分氣體有pALS=pL+xS對(duì)B部分氣體有pBLS=pL-xS代入相關(guān)數(shù)據(jù)解得x=10 cm,p=1.5×105

13、 Pa.2氣體發(fā)生等溫變化,內(nèi)能不變,U=0活塞C向右挪動(dòng)的過(guò)程中A中氣體對(duì)外做功25 J,W=-25 J根據(jù)熱力學(xué)第一定律U=W+Q所以Q=-W=25 J,故A中氣體從外界吸熱,吸收的熱量為25 J.答案:110 cm1.5×105 Pa2吸熱25 J12.導(dǎo)學(xué)號(hào) 588262752019·河南新鄉(xiāng)二模如下圖,ABC為粗細(xì)均勻的“L形細(xì)玻璃管,A端封閉,C端開(kāi)口.開(kāi)場(chǎng)時(shí)AB豎直,BC程度,BC內(nèi)緊靠B端有一段長(zhǎng)l1=30 cm的水銀柱,AB內(nèi)理想氣體長(zhǎng)度l2=20 cm.現(xiàn)將玻璃管以B點(diǎn)為軸在豎直面內(nèi)逆時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn)90°,使AB程度.環(huán)境溫度不變,大氣壓強(qiáng)p0=

14、75 cmHg,求: 1旋轉(zhuǎn)后水銀柱進(jìn)入AB管的長(zhǎng)度;2玻璃管旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,外界對(duì)封閉氣體做正功還是做負(fù)功?氣體吸熱還是放熱?解析:1對(duì)封閉氣體,初態(tài)壓強(qiáng)為p0,末態(tài)為p1,設(shè)玻璃管截面積為S,水銀進(jìn)入AB管的長(zhǎng)度為x,根據(jù)玻意耳定律p0Sl2=p1Sl2-xp1=p0+pl1-px代入數(shù)據(jù)得x=5 cm.2外界對(duì)氣體做正功,而氣體的溫度不變,即內(nèi)能不變,由熱力學(xué)第一定律可知,氣體放熱.答案:15 cm2正功放熱13.如下圖,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B到狀態(tài)C,此過(guò)程中氣體吸收的熱量Q=7.0×102 J.在狀態(tài)A時(shí)氣體溫度為T(mén)A= 300 K,求:1在狀態(tài)B,C時(shí)氣體的溫度;

15、2此過(guò)程中氣體內(nèi)能的增量.解析:1從狀態(tài)A到狀態(tài)B,氣體發(fā)生等壓變化,那么VATA=VBTB,解得TB=400 K,從狀態(tài)B到狀態(tài)C,氣體發(fā)生等容變化,那么pBTB=pCTC,解得TC=800 K.2理想氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B,對(duì)外做的功W=pAVB-VA=1.0×105×8.0-6.0×10-3 J=2.0×102 J,根據(jù)熱力學(xué)第一定律有U=Q-W,代入數(shù)據(jù)得U=5.0×102 J.答案:1400 K800 K25.0×102 J14.2019·安徽合肥模擬如下圖,為厚度和質(zhì)量不計(jì),橫截面積為S=10 cm2的絕熱汽缸倒扣在程度桌面上,汽缸內(nèi)有一絕熱的“T形活塞固定在桌面上,活塞與汽缸封閉一定質(zhì)量的理想氣體,開(kāi)場(chǎng)時(shí),氣體的溫度為T(mén)0=300 K,壓強(qiáng)為p=0.5×105 Pa,活塞與汽缸底的間隔 為h=10 cm,活塞與汽缸可無(wú)摩擦滑動(dòng)且不漏氣,大氣壓強(qiáng)為p0=1.0×105 Pa.求: 1此時(shí)桌面對(duì)汽缸的作用力FN.2現(xiàn)通過(guò)電熱絲給氣體緩慢加熱到T,此過(guò)程中氣體吸收熱量為Q= 7 J,內(nèi)能增加了U=5 J,整個(gè)過(guò)程活塞都在汽缸內(nèi),求T的值.解析:1對(duì)汽缸受力分析,由平衡條件有FN+pS=p0S解得