人教版物理2012步步高大一轮复习讲义课件练习选修33第11章热学-第十一章3课时

二、能量守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭空，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．考点突破考点对热力学第一定律的理解热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系．此定律是标量式，应用时热量的单位应为国际单位制中的焦耳．对公式ΔU＝Q＋W

符号的规定符号WQΔU＋外界对物体做功物体吸收热量内能增加—物体对外界做功物体放出热量内能减少几种特殊情况若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加．若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加．若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0

或W＝－Q.外界对物体做的功等于物体放出的热量．【高考佐证

1】(2010·理综·14)图1图1是密闭的气缸，外力推动活塞

P压缩气体，对缸内气体做功800

J，同时气体向外界放热200

J，缸内气体的温度升高，内能增加

600

J温度升高，内能减少

200

J温度降低，内能增加

600

J温度降低，内能减少

200

J(

)解析

由热力学第一定律知：ΔU＝Q＋W＝800

J－200

J＝600

J，所以内能增加

600

J，温度升高，选项

A

正确．答案

A【高考佐证2】(2010·辽宁双基改编)下列说法正确的是

A．物体的内能是分子平均动能与分子平均势能的和

B．温度越高，物体的分子平均动能越大C．一定质量的理想气体等温压缩，要从外界吸收能量D．第一类永违背了能的转化与守恒定律(

BD

)解析

物体的内能是物体内分子总动能与分子总势能的和，选项

A错误；一定质量的理想气体的内能仅由温度决定，等温压缩，气体内能不变，但外界对气体做功，由热力学第一定律

ΔU＝W＋Q

可知，气体要放出能量，选项

C错误，本题选项

B、D

正确．题型互动探究题型一 热力学第一定律的应用例

1

(2009·江苏单科·12A)(1)若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法正确的是

A．气体分子间的作用力增大

B．气体分子的平均速率增大

C．气体分子的平均动能减小

D．气体组成的系统的熵增加(

)(2)若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中，对外界做了0.6

J

的功，则此过程中的气泡

(填“吸收”或“放出”)的热量是

J．气泡到达湖面后，温度上升的过程中，又对外界做了

0.1

J

的功，同时吸收了

0.3

J

的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了

J.(3)已知气泡内气体的密度为

1.29

kg/m3，平均摩尔质量为0.029

kg/mol.阿伏加－1常数

NA＝6.02×1023

mol

，取气体分子的平均直径为

2×10－10

m，若气泡内的气体能完全变为液体，请估算液体体积与原来气体体积的比值．(结果保留一位有效数字)解析(1)气泡上升过程气泡内的压强减小，温度不变，由玻意耳定律知，上升过程中体积增大，微观上体现为分子间距增大，分子间作用力减小，温度不变，所以气体分子的平均动能、平均速率不变，此过自发过程，故熵增大，D

正确．(2)理想气体等温过程中内能不变，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，物体对外界做功0.6

J，则一定同时从外界吸收热量0.6

J，才能保证内能不变．而温度上升的过程，内能增加了0.2J.(3)设气体体积为V0，液体体积为V1molA1气体分子数

n＝ρM

N

，V

＝V0

πd3613n

(或V

＝nd

)则V0＝6M3Aπd

N

(V1

ρ

V1mol

0或

＝

ρ

V

Mmol3d

NA)V1V0－4

－5

－4代入数据解得

＝1×10

(9×10

～2×10

都算对)答案

(1)D

(2)吸收

0.6

0.2

(3)1×10－4即学即练1

某一密闭容器中密封着一定质量的某种实际气体，气体分子间的相互作用力表现为引力．关于实际气体的下列说法中正确的是

(

)在完全失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁的顶部没有作用力若气体膨胀对外界做功，则分子势能一定增大若气体被压缩，外界对气体做功，则气体内能一定增加若气体从外界吸收的热量等于膨胀对外界做的功，则气体分子的动能一定不变解析

在完全失重的情况下，密闭容器内的气体仍然有压强，气体对器壁的顶部有作用力，所以A错误；体积膨胀，分子间距离增大，分子力做负功，气体的分子势能增加，B正确；外界对气体做功，但气体有可能向外界放热，所以内能的变化情况不能确定，C

错误；气体从外界吸收的热量等于膨胀对外界做的功，所以内能不变，但分子势能增大了，所以分子动能一定减小，即

D

错误．答案

B题型二 热力学定律与气态变化的综合例

2

(2009·山东理综·36)一定质量的理想气体由状态

A经状态

B

变为状态

C，其中

A→B

过 等压变化，B→C过等容变化．已知

VA＝0.3

m3，TA＝TC＝300

K、TB＝400K.求气体在状态B

时的体积．说明B→C

过程压强变化的微观原因设A→B过程气体吸收热量为Q1，B→C

过程气体放出热量为Q2，比较Q1、Q2

的大小说明原因．解析

(1)设气体在

B

状态时的体积为

VB，由盖—定律，得

VA＝VBTA

TB代入数据得VB＝0.4

m3微观原因：气体的体积不变，分子的密集程度不变，温度变化(降低)，气体分子的平均动能变化(减小)，导致气体的压强变化(减小)．Q1

大于Q2；因为TA＝TC，故A→B

增加的内能与B→C减少的内能相同，而A→B

过程气体对外做正功，B→C

过程中气体不做功，由热力学第一定律可知Q1

大于Q2.答案

(1)0.4m3

(2)见解析

(3)Q1>Q2

原因见解析即学即练

2

(2010·江苏单科·12A)(1)在将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了

24

kJ的功．现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底，若在此过程中，瓶中空气的质量保持不变，且放出了

5

kJ

的热量．在上述两个过程中，空气的内能共减小

kJ，空气

(选填“吸收”或“放出”)的总热量为

kJ.(2)已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3

kg/m3和2.1

kg/m3，空气的摩尔质量为0.029

kg/mol，阿伏加A常数

N

＝6.02×10—23

1mol .若潜水员呼吸一次吸入2

L

空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数．(结果保留一位有效数字)解析(1)将空气压缩装入气瓶的过程中，空气温度不变，所以内能不变，潜水员背着气瓶潜入海底的过程中，放出5kJ的热量，则ΔU＝－5kJ.故两过程减小的空气内能为5kJ，在这两个过程中，由热力学第一定律得ΔU＝W＋Q，Q＝ΔU－W＝(－5－24)

kJ＝－29

kJ，“－”说明放出热量．(2)设空气的摩尔质量为M，在海底和岸上的密度分别为ρ

海(ρ海－ρ岸)VMNA，和ρ岸，一次吸入空气的体积为V，则有Δn＝代入数据得Δn＝3×1022答案

(1)5

放出

29

(3)3×1022随堂巩固训练1．一定量气体吸热200

J，内能减少20

J，下列说法中正确的是A．气体对外做功180

JC．外界对气体做功180

J解析

根据

ΔU＝Q＋W，Q＝200

J，ΔU＝－20

J所以W＝－220

J，即对外做功220

J．B项正确．(

B

)B．气体对外做功220

JD．外界对气体做功220

J2．一可能DpVA．体积不变，温度升B．吸收的热量等于内能的增加

C．体积膨胀，内能不变D．对外做功，内能增加解析

由

T

＝C(常量)可知，若压强保持不变，体积与温度成正比关系，故选项A、C

错误；若内能增加，理想气体温度升高，体积一定膨胀，即对外做功，由ΔU＝W＋Q可知，选项B

错误，故只有D

选项正确．3．(2009·

单科)(1)远古时代，取火是一件

的事，火一般产生于雷击或磷的自燃．随着人类文明的进步，出现了“钻木取火”等方法．“钻木取火”是通过