第三章

熱力學(xué)定律課后習(xí)題精講課件高中物理人教版（2019）選擇性必修第三冊(cè)第一節(jié)功

熱和內(nèi)能的變化課后習(xí)題精講1.在圖1和圖2所示焦耳的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中，各是什么形式的能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能？課本P491.答案

圖1的實(shí)驗(yàn)中，是重物的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，圖2的實(shí)驗(yàn)中，是重物的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，電能再轉(zhuǎn)化為液體的內(nèi)能。2.下列事件中，物體的內(nèi)能怎樣改變？（固體和液體的熱膨脹很小，可不予考慮）（1）壺里的水被加熱而溫度升高。（2）一條燒紅的鐵棒逐漸冷卻下來(lái)。2.答案：見(jiàn)解析解析：（1）壺里的水被加熱，其他物體的內(nèi)能通過(guò)傳熱將熱量傳給了壺里的水，所以水的內(nèi)能增加。（2）燒紅的鐵棒比周圍溫度要高，所以要將熱量傳遞給周圍環(huán)境，而自身的內(nèi)能減少。第二節(jié)熱力學(xué)第一定律課后習(xí)題精講1.用活塞壓縮汽缸里的空氣，對(duì)空氣做了900J的功，同時(shí)汽缸向外散熱210J，汽缸里空氣的內(nèi)能改變了多少？課本P53第三節(jié)能量守恒定律課后習(xí)題精講1.下面的設(shè)想符合能量守恒定律嗎？請(qǐng)簡(jiǎn)述理由。（1）利用永久磁鐵間的作用力，造一臺(tái)永遠(yuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械。（2）造一艘沒(méi)有動(dòng)力系統(tǒng)的船在水面上行駛。（3）通過(guò)太陽(yáng)照射飛機(jī)，使飛機(jī)不帶燃料也能飛行。1.答案

見(jiàn)解析解析：（1）不符合能量守恒定律，利用磁場(chǎng)能可能使磁鐵所具有的磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，但由于摩擦力的不可避免性，動(dòng)能最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使轉(zhuǎn)動(dòng)停止，所以不可能永遠(yuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。（2）不符合能量守恒定律，船在水面上行駛，一定有其他形式的能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。而船沒(méi)有動(dòng)力系統(tǒng)，沒(méi)有其他形式的能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。課本P581.下面的設(shè)想符合能量守恒定律嗎？請(qǐng)簡(jiǎn)述理由。（3）通過(guò)太陽(yáng)照射飛機(jī)，使飛機(jī)不帶燃料也能飛行。1.答案

見(jiàn)解析（3）符合能量守恒定律，可利用光能的可轉(zhuǎn)化性和電能的可收集性，使光能轉(zhuǎn)化為飛機(jī)的動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)不帶燃料也能飛行。課本P582.有一個(gè)500mL的飲料罐，其標(biāo)簽上注有“180kJ/100mL”的能量參考值。請(qǐng)你估算這瓶飲料的能量相當(dāng)于一個(gè)成年人爬多少層樓所做的功。第四節(jié)熱力學(xué)第二定律課后習(xí)題精講1.汽車行駛時(shí)，要消耗汽油。盡量詳盡地說(shuō)明：汽油燃燒時(shí)釋放的化學(xué)能通過(guò)哪些途徑最終轉(zhuǎn)化成了周圍環(huán)境的內(nèi)能。課本P631.答案

見(jiàn)解析解析：汽油燃燒時(shí)釋放的化學(xué)能推動(dòng)活塞做功的過(guò)程中，主要通過(guò)三個(gè)途徑將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能：一是活塞與缸體間有摩擦，克服摩擦力做功，產(chǎn)生熱量，缸體溫度升高，內(nèi)能增加，向周圍空間散熱；二是活塞壓縮缸內(nèi)氣體做功，缸內(nèi)氣體溫度升高，帶動(dòng)缸體溫度升高，由于與周圍環(huán)境的熱交換轉(zhuǎn)化為環(huán)境的內(nèi)能；三是排氣沖程中噴出的熱氣，會(huì)帶去一部分熱量。2.以下哪些現(xiàn)象能夠發(fā)生、哪些不能發(fā)生？能夠發(fā)生的現(xiàn)象是否違背熱力學(xué)第二定律？（1）一杯熱茶自然放置，茶會(huì)自動(dòng)變得更熱。（2）蒸汽機(jī)把蒸汽的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。2.答案見(jiàn)解析解析：（1）不可能。因?yàn)槭恰白詣?dòng)”過(guò)程，所以茶變熱時(shí)的內(nèi)能增量只能來(lái)源于周圍環(huán)境，即周圍環(huán)境中的熱量會(huì)自動(dòng)地收集到茶中。所以，這是不可能發(fā)生的現(xiàn)象。（2）不可能。蒸汽的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能必定需要做功，即熱蒸汽推動(dòng)活塞做功。這一過(guò)程中，一方面由于活塞摩擦汽缸而產(chǎn)生熱能，另一方面由于熱蒸汽與周圍環(huán)境的溫度差，蒸汽機(jī)會(huì)向周圍環(huán)境散熱。所以，蒸汽機(jī)把蒸汽的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能是不可能的。2.以下哪些現(xiàn)象能夠發(fā)生、哪些不能發(fā)生？能夠發(fā)生的現(xiàn)象是否違背熱力學(xué)第二定律？（3）桶中混濁的泥水在靜置一段時(shí)間后，泥沙下沉，上面的水變清，泥、水自動(dòng)分離。（4）電冰箱通電后把箱內(nèi)低溫物體的熱量傳到箱外高溫物體。2.答案

（3）可能。泥水變清，泥沙下沉，重心下降，總的重力勢(shì)能減少，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，不違背熱力學(xué)第二定律。（4）可能。電冰箱通電后，消耗電能，將箱內(nèi)低溫物體的熱量傳到箱外不違背熱力學(xué)第二定律。3.一間密閉的房間里放置了一臺(tái)電冰箱，為了使房間降溫，有人出了一個(gè)主意，建議把冰箱接通電源，打開(kāi)冰箱門，讓冰箱的“冷氣”進(jìn)入房間中，房間就變冷了。這種方法可行嗎？請(qǐng)說(shuō)明道理。3.答案見(jiàn)解析解析：這種方法不可行，因?yàn)殡姳涞膲嚎s機(jī)工作后，冰箱冷凍室的蒸發(fā)器溫度降低，吸收空氣的熱量，與此同時(shí)，冰箱內(nèi)部的冷凝器溫度升高，將熱量傳給空氣，室內(nèi)空氣的熱量只是被冰箱吸收后又被放出，所以室溫不會(huì)降低。壓縮機(jī)工作時(shí)，反而會(huì)將一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故室內(nèi)溫度會(huì)有少許升高。章節(jié)末復(fù)習(xí)與提高A組課后習(xí)題精講1.遠(yuǎn)古時(shí)代，取火是一件困難的事，火一般產(chǎn)生于雷擊或磷的自燃。隨著人類文明的進(jìn)步，出現(xiàn)了“鉆木取火”的方法。其中的物理原理是什么？課本P641.答案

見(jiàn)解析解析：“鉆木取火”是通過(guò)做功的方式改變物體的內(nèi)能，在此過(guò)程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。2.冬天手冷的時(shí)候你有什么辦法讓手暖和起來(lái)？舉出至少兩種方法，并解釋其中的物理原理。2.答案

見(jiàn)解析解析：方法一：通過(guò)搓手讓手暖和起來(lái)。原理：搓手的過(guò)程屬于做功，使手的內(nèi)能增加，溫度升高，所以感覺(jué)暖和。方法二：靠近火爐讓手暖和起來(lái)。原理：靠近火爐的過(guò)程中，火爐會(huì)對(duì)手傳熱，這種傳熱是熱輻射，通過(guò)傳熱，手的內(nèi)能增大，溫度升高，所以感覺(jué)暖和。3.如圖，一絕熱容器被隔板K隔開(kāi)成A、B兩部分。已知A內(nèi)有一定量的稀薄氣體，B內(nèi)為真空。抽開(kāi)隔板K后，A內(nèi)氣體進(jìn)入B，最終達(dá)到平衡狀態(tài)。分析此過(guò)程中氣體內(nèi)能的變化情況。4.一個(gè)氣泡從恒溫水槽的底部緩慢向上浮起，若不計(jì)氣泡內(nèi)空氣分子個(gè)數(shù)和分子勢(shì)能的變化，在上浮過(guò)程中氣泡的內(nèi)能如何變化，吸熱還是放熱？5.如圖，固定汽缸內(nèi)由活塞封閉一定質(zhì)量的氣體，開(kāi)始時(shí)活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，用電熱絲對(duì)氣體加熱后活塞向左移動(dòng)，移動(dòng)過(guò)程中活塞與汽缸的摩擦忽略不計(jì)，且氣體與外界環(huán)境沒(méi)有熱交換。試分析氣體內(nèi)能會(huì)如何變化。6.小李想估測(cè)燃?xì)庠顭畷r(shí)的效率。他在開(kāi)水壺里裝了2.5L的水，測(cè)得燒水前的水溫是15℃，水燒開(kāi)后便停止加熱。燒水前后燃?xì)獗淼氖緮?shù)如圖所示。為了得出燃?xì)庠顭男?，他還要知道什么數(shù)據(jù)？請(qǐng)用字母表示相關(guān)數(shù)據(jù)，指出所用的單位，列出計(jì)算效率的表達(dá)式。

章節(jié)末復(fù)習(xí)與提高B組課后習(xí)題精講1.根據(jù)熱力學(xué)定律，判斷下列說(shuō)法是否正確，若不正確請(qǐng)說(shuō)明理由。（1）空調(diào)在制冷過(guò)程中，從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量。（2）海水降低溫度可以放出大量的熱量，科技的不斷進(jìn)步使得人類有可能通過(guò)降低海水的溫度來(lái)發(fā)電，從而解決能源短缺的問(wèn)題。課本P641.答案

見(jiàn)解析解析：（1）正確?？照{(diào)在制冷過(guò)程中，從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量，因?yàn)榭照{(diào)在制冷過(guò)程中，消耗電能，電能的一部分也轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。（2）正確。利用海水表層和深層溫度的差別，也可以發(fā)電。1.根據(jù)熱力學(xué)定律，判斷下列說(shuō)法是否正確，若不正確請(qǐng)說(shuō)明理由。（3）即使沒(méi)有漏氣、摩擦、不必要的散熱等損失，熱機(jī)也不可能把燃料產(chǎn)生的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。（4）對(duì)能源的過(guò)度消耗使自然界的能量不斷減少，形成“能源危機(jī)”。課本P641.答案

見(jiàn)解析解析：（3）正確。根據(jù)熱力學(xué)第二定律，即使沒(méi)有漏氣、摩擦、不必要的散熱等損失，熱機(jī)也不可能把燃料產(chǎn)生的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，即第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成。（4）錯(cuò)誤。對(duì)能源的過(guò)度消耗將形成能源危機(jī)，但自然界的總能量守恒，不會(huì)減少。2.裝著壓縮氣體的鋼瓶，打開(kāi)閥門后會(huì)聽(tīng)到“哧——”的一聲，氣體噴到外面。會(huì)不會(huì)有這樣的現(xiàn)象：外面的氣體自發(fā)地進(jìn)入鋼瓶，使瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)變大？說(shuō)出理