专题79 热力学定律与能量守恒定律 （原稿版）

专题79热力学定律与能量守恒定律专题导航目录TOC\o"1-3"\h\u常考点热力学定律与能量守恒定律 1考点拓展练习 4常考点归纳常考点热力学定律与能量守恒定律【典例1】如图所示，气缸内封闭一定质量的理想气体。现缓慢地向活塞上倒一定质量的细沙，忽略环境的温度变化，在此过程中如果气缸、活塞（）A．导热良好，气缸内气体的内能必增大 B．导热良好，气缸内气体向外放热 C．绝热良好，气缸内气体分子的平均动能不变 D．绝热良好，气缸内所有气体分子的运动速率都变大【典例2】如图，一定质量的理想气体从状态a开始，经历状态b、c、到达状态d，已知一定质量的理想气体的内能与温度满足U＝kT（k为常数）。该气体在状态a时温度为T0，求：①气体在状态d时的温度；②气体从状态a到达状态d过程从外界吸收的热量。【技巧点拨】1．热力学第一定律(1)改变物体内能的两种方式①做功；②热传递。(2)热力学第一定律①内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。②表达式：ΔU＝Q＋W。(3)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(4)几种特殊情况①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；②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；③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。(5)应用注意事项①应用热力学第一定律时要明确研究的对象是哪个物体或者是哪个热力学系统；②应用热力学第一定律计算时，要依照符号法则代入数据，对结果的正、负也同样依照规则来解释其意义；③分析此类问题需要注意两点，“绝热”说明与外界没有热交换，气体向真空扩散时对外不做功。2．热力学第二定律（1）在热力学第二定律的表述中，“自发地”、“不产生其他影响”的涵义①“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助．②“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响．如吸热、放热、做功等．（2）热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性．特别提醒热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但在有外界影响的条件下，热量可以从低温物体传到高温物体，如电冰箱；在引起其他变化的条件下内能可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程．（3）两类永动机的比较第一类永动机第二类永动机不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响的机器违背能量守恒定律，不可能制成不违背能量守恒定律，但违背热力学第二定律，不可能制成3.解答热力学第二定律问题时应注意①热力学第一定律说明发生的任何过程中能量必定守恒，热力学第二定律说明并非所有能量守恒的过程都能实现．②热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但在有外界影响的条件下，热量可以从低温物体传到高温物体，如电冰箱；在引起其他变化的条件下内能可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程．【变式演练1】新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒的喷壶示意图如图所示。闭合阀门K，向下压压杆A可向瓶内储气室充气，多次充气后按下按柄B打开阀门K，消毒液会自动经导管从喷嘴处喷出。储气室内气体可视为理想气体，充气和喷液过程中温度均保持不变，则下列说法正确的是（）A．充气过程中储气室内气体分子数增多且分子运动剧烈程度增加 B．喷液过程中，储气室内气体对外界做功并吸收热量 C．充气过程中，储气室内气体内能不变 D．喷液过程中，储气室内气体分子对器壁单位面积的平均作用力增大【变式演练2】如图，一定质量的理想气体经历了A→B→C的状态变化过程，在此过程中气体的内能增加了135J，外界对气体做了90J的功。已知状态A时气体的体积VA＝600cm3．求：（1）从状态A到状态C的过程中，气体与外界热交换的热量；（2）状态A时气体的压强pA。考点拓展练习1．下列关于分子运动和热现象的说法正确的是（）A．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力的缘故 B．一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能不变 C．对于一定量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热 D．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大2．在热力学中，下列说法正确的是（）A．当分子间的距离变小时，分子间作用力可能减小，也可能增大 B．物体的温度越高，分子热运动越剧烈，每个分子的动能越大 C．一定质量的理想气体吸热后，温度一定升高 D．一定质量的理想气体，对外做功，压强一定减小3．卡诺循环是能体现热机工作时气缸内气体状态循环变化基本特性的理想循环，其循环过程如图所示。卡诺循环包含1、3两个等温过程和2、4两个绝热过程。气缸内气体可看作理想气体，关于卡诺循环，下列说法正确的是（）A．过程1气体放热 B．过程2气体温度升高 C．过程3气体对外界做功 D．经a→b→c→d→a完整循环过程时气体对外界做的功大于外界对气体做的功4．下列说法正确的是（）A．质量和温度都相同的气体，内能一定相同 B．凡是能量守恒的过程一定能够自发地发生 C．当分子间距r＞r0时，分子间的引力随着分子间距的增大而增大，分子间的斥力随着分子间距的增大而减小，所以分子力表现为引力 D．一定量的理想气体在等温膨胀过程中，一定吸收热量5．装有一定质量理想气体的薄铝筒开口向下浸在恒温水槽中，如图所示，现推动铝筒使其缓慢下降，铝筒内气体无泄漏，则铝筒在下降过程中，筒内气体（）A．压强减小 B．内能减小 C．向外界放热 D．分子平均动能变大6．为了更好地利用自然资源，某地区利用风力发电为当地生活生产提供电能，如图所示。已知该地区的风速约为10m/s，空气的密度为约1.3kg/m3。若使风力发电机转动的风通过的截面积约为400m2，且风能的25%可转化为电能，则发电功率约为（）A．6.5×104W B．1.3×105W C．2.6×105W D．1.04×106W7．如图所示，两种不同的金属组成一个回路，接触头1置于热水杯中，接触头2置于冷水杯中，此时回路中电流计发生偏转，这是温差电现象。假设此过程电流做功为W，接触头1从热水中吸收的热量为Q1，冷水从接触头2吸收的热量为Q2，根据热力学第二定律可得（）A．Q1＝W B．Q1＞W C．Q1＜Q2 D．Q1+Q2＝W8．为做好新冠肺炎疫情防控，学校用如图所示的压缩式喷雾器对教室走廊等场所进行消杀工作。给储液罐打足气，打开开关就可以让药液喷洒出来。若罐内气体温度保持不变，随着药液的不断喷出，则罐内气体（）A．内能不断减小 B．压强不断减小 C．外界对气体做功 D．气体对外放热9．如图所示，绝热的汽缸被一个绝热的活塞分成左、右两部分，活塞质量不计，活塞用销钉锁住，活塞与汽缸之间没有摩擦，汽缸左边装有一定质量的理想气体，右边为真空，现在拔去销钉，抽去活塞，让气体向右边的真空做绝热自由膨胀，下列说法正确的是（）A．气体在向真空膨胀的过程中对外做功，气体内能减少 B．气体在向真空膨胀的过程中，分子平均动能变小 C．气体在向真空膨胀的过程中，系统的熵不可能增加 D．若无外界的干预，气体分子不可能自发地退回到左边，使右边重新成为真空10．如图，开口朝下的圆筒形气缸竖直悬挂，处于静止状态，气缸内用横截面积为S的薄活塞封闭着温度为300K的某种理想气体，活塞可在气缸内上下无摩擦滑动。通过电热丝可以对