热力学定律与能量守恒

第3课时 热力学定律与能量守恒1.(多选)下面关于熵的说法中正确的是 ( ABD)熵是系统内分子运动无序性的量度在自然过程中一个孤立系统的熵总是增加或不变的C.热力学第二定律也叫做熵减小原理D.熵值越大代表越无序E.一个宏观状态所对应的微观态越多 ,越无序,熵越小解析:一切自发过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行 ,这就是热力学第二定律的微观意义 ,系统的热力学过程就是大量分子向无序程度大的状态变化的过程.自然过程的方向性可以表述为:在任何自然过程中,一个孤立系统的熵值不会减小,因此热力学第二定律又称为熵增加原理.故A,B,D正确,C,E错误.2.(2018·内蒙古包头模拟)已知理想气体的内能与温度成正比 ,如图所示的实线为汽缸内一定质量的理想气体由状态

1到状态

2的变化曲线,

则在整个过程中汽缸内气体的内能

(

B )A.先增大后减小 B. 先减小后增大C.单调变化 D. 保持不变解析:

题图中虚线是等温线

,由理想气体状态方程

=C知,

在

p一定时V∝T,所以汽缸内气体由状态

1到状态

2时温度先降低后升高

,即理想气体的内能先降低后升高 ,选项B正确.3.(2018·河北保定模拟)如图,内壁光滑、导热良好的汽缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体.当环境温度升高时,下列对缸内气体说法正确的是(B)内能减少对外做功C.压强增大D.分子间的引力和斥力都增大解析:因汽缸导热良好,故环境温度升高时封闭气体温度亦升高 ,而一定质量的理想气体内能只与温度有关 ,故封闭气体内能增大,选项A错误;因汽缸内壁光滑,由活塞受力平衡有p0S+mg=pS,即缸内气体的压强p=p0+不变,选项C错误;由盖吕萨克定律=恒量,可知气体体积膨胀,对外做功,选项B正确;理想气体分子间除碰撞瞬间外无相互作用力,选项D错误.4.(2018·河北廊坊模拟)(多选)关于热力学定律,下列说法正确的是( ACE)A.为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量B.对某物体做功,必定会使该物体的内能增加C.可以从单一热源吸收热量 ,使之完全变为功D.不可能使热量从低温物体传向高温物体功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程解析:为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量,选项A正确;对某物体做功,不一定会使该物体的内能增加,选项B错误;可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功,但会产生其他影响,选项C正确;可以使热量从低温物体传向高温物体,选项D错误;功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程,选项E正确.导学号58826273(2018·吉林长春模拟)(多选)如图所示,绝热隔板K把绝热的汽缸分隔成体积相等的两部分,K与汽缸壁的接触是光滑的.两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体 a和b.气体分子之间相互作用势能可忽略 .现通过电热丝对气体 a加热一段时间后,a,b各自达到新的平衡(BC)A.a的体积增大了,压强变小了B.b的温度升高了C.加热后a的分子热运动比 b的分子热运动更剧烈D.a增加的内能小于 b增加的内能解析:a气体吸收热量,体积增大,使隔板K压缩b气体,由热力学第一定律可知,b气体内能增加,即温度升高,选项B正确;对a,b两部分气体来说,加热前p,V,T皆相等,加热后,pa=pb,Va>Vb,由=C可知压强增大,Ta>Tb,选项C正确,A,D错误.6.(2017·广东汕头一模)(多选)如图所示,一定质量的理想气体从状态a变化到状态b,在这一过程中,下列表述正确的是(AD)气体从外界吸收热量气体分子的平均动能减小C.外界对气体做正功D.气体分子撞击器壁的作用力增大解析:a→b气体体积增大,对外做功,W<0,选项C错误;pV增大,温度升高,分子平均动能增大,分子撞击器壁的作用力增大,选项B错误,D正确;根据U=W+Q,Q>0,气体吸热,选项A正确.7.(2018·湖南邵阳模拟)(多选)下列说法正确的是(ACE)A.饱和汽压随温度升高而增大,与体积无关B.气体分子热运动的平均动能减少 ,气体的压强一定减小C.在任何一个自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小D.单位体积内气体分子数增加 ,气体的压强一定增大E.对于一定质量的理想气体 ,如果压强不变,体积增大,那么它一定从外界吸热解析:饱和汽压与液体的种类和温度有关,随温度升高而增大,选项A正确;气体分子热运动的平均动能减少,即气体温度降低,根据公式=C,压强不一定减小,选项B错误;自然界的宏观热过程都具有方向性,在任何一个自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小 ,选项C正确;单位体积内气体分子数增加,根据=C,p不一定增加,选项D错误;对于一定质量的理想气体,如果压强不变,体积增大,根据=C,温度升高,故内能增加,由于对外做功,根据U=W+Q,气体一定吸收热量,选项E正确.8.(多选)对一定质量的理想气体 ,下列现象可能发生的有 ( BCE)A.外界对气体做功,气体的温度升高,气体的压强降低B.气体从外界吸热,气体的温度降低,气体的压强降低C.气体对外界做功,气体的温度升高,气体的压强不变D.气体对外界放热,气体的温度不变,气体的压强不变E.气体经历一缓慢的绝热膨胀过程 ,气体分子的平均动能减小解析:外界对气体做功,说明气体体积减小,气体的温度升高,根据理想气体状态方程=C,则压强p一定增大,选项A错误;气体从外界吸热,温度降低,根据热力学第一定律气体一定对外界做了功,即体积增大,根据理想气体状态方程,V增大,T降低,则p一定降低,选项B正确;气体对外界做功,气体的温度升高,根据理想气体状态方程,V增大,T升高,则p可能不变,选项C正确;气体对外界放热,气体的温度不变,根据热力学第一定律,外界对气体做了功,即体积减小,根据理想气体状态方程,V减小,T不变,压强必然增大,选项D错误;绝热膨胀,Q=0,对外做功W<0,内能必然减少,不考虑气体的分子势能,分子平均动能一定减小,选项E正确.9.(2018·辽宁丹东模拟)(多选)对于一定质量的理想气体 ,下列说法正确的是( BCE)A.保持气体的压强不变,改变其温度,可以实现其内能不变B.若气体的温度逐渐升高,则其压强可以保持不变C.气体温度每升高 1K所吸收的热量与气体经历的过程有关D.当气体体积逐渐增大时,气体的内能一定减小E.一定质量的物质,在一定的温度和压强下 ,汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等解析:因为一定质量的理想气体的内能仅决定于温度 ,所以选项A错误;一定质量的理想气体可以经历等压膨胀的过程,选项B正确;因为做功和热传递都是指过程,选项C正确;气体体积增大的过程中,温度可能不变,可能升高,也可能降低,选项D错误;在一定温度和压强下,一定质量的物质,汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等,选项E正确.导学号58826274(2018·河北唐山模拟)(多选)封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D,其体积V与热力学温度T的关系如图所示,该气体的摩尔质量为M,状态A的体积为V0,温度为T0,O,A,D三点在同一直线上,阿伏伽德罗常量为 NA.由状态A变到状态D过程中( ABE)A.气体从外界吸收热量,内能增加B.气体体积增大,单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少C.气体温度升高,每个气体分子的动能都会增大D.气体的密度不变E.A点和D点的压强相等解析:由状态A到状态D,温度升高,内能增加,体积变大,对外做功,由热力学第一定律知,气体一定从外界吸收热量,选项A正确;气体体积增大,单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少,选项B正确;温度升高,气体分子的平均动能增大 ,但每个气体分子的动能不一定增大,选项C错误;因气体体积增大了,所以气体的密度减小了,选项D错误.O,A,D在同一直线上,A,D两点压强相等,选项E正确.11.(2018·山西临汾模拟)如图中A,B汽缸的长度为L=30cm,横截面积为

S=20cm2,C

是可在汽缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞

,D

为阀门

.

整个装置均由导热材料制成

.

起初阀门关闭

,A

内有压强

pA=5

52.0×10Pa的氮气,B内有压强pB=1.0×10Pa的氧气,活塞C在B汽缸左侧.阀门打开后,活塞C向右移动,最后达到平衡.求活塞C移动的距离及平衡后B中气体的压强;活塞C移动过程中A中气体对外做功为25J,则A中气体是吸热还是放热?吸收或者放出的热量为多少?(假定氧气和氮气均为理想气体,连接汽缸的管道体积可忽略)解析:(1)由玻意耳定律对A部分气体有pALS=p(L+x)S对B部分气体有pBLS=p(L-x)S代入相关数据解得 x=10cm,p=1.5×105Pa.气体发生等温变化,内能不变,U=0活塞C向右移动的过程中 A中气体对外做功 25J,W=-25J根据热力学第一定律 U=W+Q所以Q=-W=25J,故A中气体从外界吸热,吸收的热量为25J.答案:(1)10cm 1.5×105Pa (2)吸热 25J导学号58826275(2017·河南新乡二模)如图所示,ABC为粗细均匀的“L”形细玻璃管,A端封闭,C端开口.开始时AB竖直,BC水平,BC内紧靠B端有一段长l1=30cm的水银柱,AB内理想气体长度l2=20cm.现将玻璃管以B点为轴在竖直面内逆时针缓慢旋转90°,使AB水平.环境温度不变,大气压强p0=75cmHg,求:旋转后水银柱进入AB管的长度;玻璃管旋转过程中,外界对封闭气体做正功还是做负功?气体吸热还是放热?解析:(1)对封闭气体,初态压强为p0,末态为p1,设玻璃管截面积为 S,水银进入AB管的长度为x,根据玻意耳定律p0Sl2=p1S(l2-x)p1=p0+pl1-px代入数据得x=5cm.外界对气体做正功,而气体的温度不变,即内能不变,由热力学第一定律可知,气体放热.答案:(1)5cm(2)正功放热13.如图所示,一定质量的理想气体从状态A经状态B到状态C,此过程中气体吸收的热量2Q=7.0×10J.已知在状态A时气体温度为T=A300K,求:在状态B,C时气体的温度;此过程中气体内能的增量.解析:(1)从状态A到状态B,气体发生等压变化,则=,解得TB=400K,从状态B到状态C,气体发生等容变化,则=,解得TC=800K.理想气体从状态A到状态B,对外做的功W=pA(VB-VA)=1.0×105×(8.0-6.0) ×10-3J=2.0×102J,根据热力学第一定律有 U=Q-W,代入数据得

U=5.0×102

J.答案:(1)400K

800K

(2)5.0

×102

J14.(2018·安徽合肥模拟)如图所示,为厚度和质量不计,横截面积为2S=10cm的绝热汽缸倒扣在水平桌面上,汽缸内有一绝热的“T”形活塞固定在桌面上,活塞与汽缸封闭一定质量的理想气体,开始时,气体的温度为T0=300K,压强为p=0.5×105Pa,活塞与汽缸底的距离为h=10cm,活塞与汽缸可无摩擦滑动且不漏气,大气压强为p0=1.0×105Pa.求:此时桌面对汽缸的作用力FN.(2)现通过电热丝给气体缓慢加热到 T,此过程中气体吸收热量为