第3課時 熱力學定律與能量守恒1.(多選)下面關于熵的說法中正確的是 ( ABD)熵是系統內分子運動無序性的量度在自然過程中一個孤立系統的熵總是增加或不變的C.熱力學第二定律也叫做熵減小原理D.熵值越大代表越無序E.一個宏觀狀態所對應的微觀態越多 ,越無序,熵越小解析:一切自發過程總是沿著分子熱運動無序性增大的方向進行 ,這就是熱力學第二定律的微觀意義 ,系統的熱力學過程就是大量分子向無序程度大的狀態變化的過程.自然過程的方向性可以表述為:在任何自然過程中,一個孤立系統的熵值不會減小,因此熱力學第二定律又稱為熵增加原理.故A,B,D正確,C,E錯誤.2.(2018·內蒙古包頭模擬)已知理想氣體的內能與溫度成正比 ,如圖所示的實線為汽缸內一定質量的理想氣體由狀態

1到狀態

2的變化曲線,

則在整個過程中汽缸內氣體的內能

(

B )A.先增大后減小 B. 先減小后增大C.單調變化 D. 保持不變解析:

題圖中虛線是等溫線

,由理想氣體狀態方程

=C知,

在

p一定時V∝T,所以汽缸內氣體由狀態

1到狀態

2時溫度先降低后升高

,即理想氣體的內能先降低后升高 ,選項B正確.3.(2018·河北保定模擬)如圖,內壁光滑、導熱良好的汽缸中用活塞封閉有一定質量的理想氣體.當環境溫度升高時,下列對缸內氣體說法正確的是(B)內能減少對外做功C.壓強增大D.分子間的引力和斥力都增大解析:因汽缸導熱良好,故環境溫度升高時封閉氣體溫度亦升高 ,而一定質量的理想氣體內能只與溫度有關 ,故封閉氣體內能增大,選項A錯誤;因汽缸內壁光滑,由活塞受力平衡有p0S+mg=pS,即缸內氣體的壓強p=p0+不變,選項C錯誤;由蓋呂薩克定律=恒量,可知氣體體積膨脹,對外做功,選項B正確;理想氣體分子間除碰撞瞬間外無相互作用力,選項D錯誤.4.(2018·河北廊坊模擬)(多選)關于熱力學定律,下列說法正確的是( ACE)A.為了增加物體的內能,必須對物體做功或向它傳遞熱量B.對某物體做功,必定會使該物體的內能增加C.可以從單一熱源吸收熱量 ,使之完全變為功D.不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體功轉變為熱的實際宏觀過程是不可逆過程解析:為了增加物體的內能,必須對物體做功或向它傳遞熱量,選項A正確;對某物體做功,不一定會使該物體的內能增加,選項B錯誤;可以從單一熱源吸收熱量,使之完全變為功,但會產生其他影響,選項C正確;可以使熱量從低溫物體傳向高溫物體,選項D錯誤;功轉變為熱的實際宏觀過程是不可逆過程,選項E正確.導學號58826273(2018·吉林長春模擬)(多選)如圖所示,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.兩部分中分別盛有相同質量、相同溫度的同種氣體 a和b.氣體分子之間相互作用勢能可忽略 .現通過電熱絲對氣體 a加熱一段時間后,a,b各自達到新的平衡(BC)A.a的體積增大了,壓強變小了B.b的溫度升高了C.加熱后a的分子熱運動比 b的分子熱運動更劇烈D.a增加的內能小于 b增加的內能解析:a氣體吸收熱量,體積增大,使隔板K壓縮b氣體,由熱力學第一定律可知,b氣體內能增加,即溫度升高,選項B正確;對a,b兩部分氣體來說,加熱前p,V,T皆相等,加熱后,pa=pb,Va>Vb,由=C可知壓強增大,Ta>Tb,選項C正確,A,D錯誤.6.(2017·廣東汕頭一模)(多選)如圖所示,一定質量的理想氣體從狀態a變化到狀態b,在這一過程中,下列表述正確的是(AD)氣體從外界吸收熱量氣體分子的平均動能減小C.外界對氣體做正功D.氣體分子撞擊器壁的作用力增大解析:a→b氣體體積增大,對外做功,W<0,選項C錯誤;pV增大,溫度升高,分子平均動能增大,分子撞擊器壁的作用力增大,選項B錯誤,D正確;根據U=W+Q,Q>0,氣體吸熱,選項A正確.7.(2018·湖南邵陽模擬)(多選)下列說法正確的是(ACE)A.飽和汽壓隨溫度升高而增大,與體積無關B.氣體分子熱運動的平均動能減少 ,氣體的壓強一定減小C.在任何一個自然過程中,一個孤立系統的總熵不會減小D.單位體積內氣體分子數增加 ,氣體的壓強一定增大E.對于一定質量的理想氣體 ,如果壓強不變,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,隨溫度升高而增大,選項A正確;氣體分子熱運動的平均動能減少,即氣體溫度降低,根據公式=C,壓強不一定減小,選項B錯誤;自然界的宏觀熱過程都具有方向性,在任何一個自然過程中,一個孤立系統的總熵不會減小 ,選項C正確;單位體積內氣體分子數增加,根據=C,p不一定增加,選項D錯誤;對于一定質量的理想氣體,如果壓強不變,體積增大,根據=C,溫度升高,故內能增加,由于對外做功,根據U=W+Q,氣體一定吸收熱量,選項E正確.8.(多選)對一定質量的理想氣體 ,下列現象可能發生的有 ( BCE)A.外界對氣體做功,氣體的溫度升高,氣體的壓強降低B.氣體從外界吸熱,氣體的溫度降低,氣體的壓強降低C.氣體對外界做功,氣體的溫度升高,氣體的壓強不變D.氣體對外界放熱,氣體的溫度不變,氣體的壓強不變E.氣體經歷一緩慢的絕熱膨脹過程 ,氣體分子的平均動能減小解析:外界對氣體做功,說明氣體體積減小,氣體的溫度升高,根據理想氣體狀態方程=C,則壓強p一定增大,選項A錯誤;氣體從外界吸熱,溫度降低,根據熱力學第一定律氣體一定對外界做了功,即體積增大,根據理想氣體狀態方程,V增大,T降低,則p一定降低,選項B正確;氣體對外界做功,氣體的溫度升高,根據理想氣體狀態方程,V增大,T升高,則p可能不變,選項C正確;氣體對外界放熱,氣體的溫度不變,根據熱力學第一定律,外界對氣體做了功,即體積減小,根據理想氣體狀態方程,V減小,T不變,壓強必然增大,選項D錯誤;絕熱膨脹,Q=0,對外做功W<0,內能必然減少,不考慮氣體的分子勢能,分子平均動能一定減小,選項E正確.9.(2018·遼寧丹東模擬)(多選)對于一定質量的理想氣體 ,下列說法正確的是( BCE)A.保持氣體的壓強不變,改變其溫度,可以實現其內能不變B.若氣體的溫度逐漸升高,則其壓強可以保持不變C.氣體溫度每升高 1K所吸收的熱量與氣體經歷的過程有關D.當氣體體積逐漸增大時,氣體的內能一定減小E.一定質量的物質,在一定的溫度和壓強下 ,汽化時吸收的熱量與液化時放出的熱量相等解析:因為一定質量的理想氣體的內能僅決定于溫度 ,所以選項A錯誤;一定質量的理想氣體可以經歷等壓膨脹的過程,選項B正確;因為做功和熱傳遞都是指過程,選項C正確;氣體體積增大的過程中,溫度可能不變,可能升高,也可能降低,選項D錯誤;在一定溫度和壓強下,一定質量的物質,汽化時吸收的熱量與液化時放出的熱量相等,選項E正確.導學號58826274(2018·河北唐山模擬)(多選)封閉在汽缸內一定質量的理想氣體由狀態A變到狀態D,其體積V與熱力學溫度T的關系如圖所示,該氣體的摩爾質量為M,狀態A的體積為V0,溫度為T0,O,A,D三點在同一直線上,阿伏伽德羅常量為 NA.由狀態A變到狀態D過程中( ABE)A.氣體從外界吸收熱量,內能增加B.氣體體積增大,單位時間內與器壁單位面積碰撞的分子數減少C.氣體溫度升高,每個氣體分子的動能都會增大D.氣體的密度不變E.A點和D點的壓強相等解析:由狀態A到狀態D,溫度升高,內能增加,體積變大,對外做功,由熱力學第一定律知,氣體一定從外界吸收熱量,選項A正確;氣體體積增大,單位時間內與器壁單位面積碰撞的分子數減少,選項B正確;溫度升高,氣體分子的平均動能增大 ,但每個氣體分子的動能不一定增大,選項C錯誤;因氣體體積增大了,所以氣體的密度減小了,選項D錯誤.O,A,D在同一直線上,A,D兩點壓強相等,選項E正確.11.(2018·山西臨汾模擬)如圖中A,B汽缸的長度為L=30cm,橫截面積為

S=20cm2,C

是可在汽缸內無摩擦滑動的、體積不計的活塞

,D

為閥門

.

整個裝置均由導熱材料制成

.

起初閥門關閉

,A

內有壓強

pA=5

52.0×10Pa的氮氣,B內有壓強pB=1.0×10Pa的氧氣,活塞C在B汽缸左側.閥門打開后,活塞C向右移動,最后達到平衡.求活塞C移動的距離及平衡后B中氣體的壓強;活塞C移動過程中A中氣體對外做功為25J,則A中氣體是吸熱還是放熱?吸收或者放出的熱量為多少?(假定氧氣和氮氣均為理想氣體,連接汽缸的管道體積可忽略)解析:(1)由玻意耳定律對A部分氣體有pALS=p(L+x)S對B部分氣體有pBLS=p(L-x)S代入相關數據解得 x=10cm,p=1.5×105Pa.氣體發生等溫變化,內能不變,U=0活塞C向右移動的過程中 A中氣體對外做功 25J,W=-25J根據熱力學第一定律 U=W+Q所以Q=-W=25J,故A中氣體從外界吸熱,吸收的熱量為25J.答案:(1)10cm 1.5×105Pa (2)吸熱 25J導學號58826275(2017·河南新鄉二模)如圖所示,ABC為粗細均勻的“L”形細玻璃管,A端封閉,C端開口.開始時AB豎直,BC水平,BC內緊靠B端有一段長l1=30cm的水銀柱,AB內理想氣體長度l2=20cm.現將玻璃管以B點為軸在豎直面內逆時針緩慢旋轉90°,使AB水平.環境溫度不變,大氣壓強p0=75cmHg,求:旋轉后水銀柱進入AB管的長度;玻璃管旋轉過程中,外界對封閉氣體做正功還是做負功?氣體吸熱還是放熱?解析:(1)對封閉氣體,初態壓強為p0,末態為p1,設玻璃管截面積為 S,水銀進入AB管的長度為x,根據玻意耳定律p0Sl2=p1S(l2-x)p1=p0+pl1-px代入數據得x=5cm.外界對氣體做正功,而氣體的溫度不變,即內能不變,由熱力學第一定律可知,氣體放熱.答案:(1)5cm(2)正功放熱13.如圖所示,一定質量的理想氣體從狀態A經狀態B到狀態C,此過程中氣體吸收的熱量2Q=7.0×10J.已知在狀態A時氣體溫度為T=A300K,求:在狀態B,C時氣體的溫度;此過程中氣體內能的增量.解析:(1)從狀態A到狀態B,氣體發生等壓變化,則=,解得TB=400K,從狀態B到狀態C,氣體發生等容變化,則=,解得TC=800K.理想氣體從狀態A到狀態B,對外做的功W=pA(VB-VA)=1.0×105×(8.0-6.0) ×10-3J=2.0×102J,根據熱力學第一定律有 U=Q-W,代入數據得

U=5.0×102

J.答案:(1)400K

800K

(2)5.0

×102

J14.(2018·安徽合肥模擬)如圖所示,為厚度和質量不計,橫截面積為2S=10cm的絕熱汽缸倒扣在水平桌面上,汽缸內有一絕熱的“T”形活塞固定在桌面上,活塞與汽缸封閉一定質量的理想氣體,開始時,氣體的溫度為T0=300K,壓強為p=0.5×105Pa,活塞與汽缸底的距離為h=10cm,活塞與汽缸可無摩擦滑動且不漏氣,大氣壓強為p0=1.0×105Pa.求:此時桌面對汽缸的作用力FN.(2)現通過電熱絲給氣體緩慢加熱到 T,此過程中氣體吸收熱量為