第3讲 热力学定律与能量守恒

01
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第15章 热学
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第15章 热学
1．(多选)下列说法正确的是( ) A．第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律 B．第二类永动机违背了能量转化的方向性 C．自然界中的能量是守恒的，所以不用节约能源 D．自然界中的能量尽管是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于 利用，所以要节约能源
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第15章 热学
解析：汽缸开口向上时，则p1S＝mg＋p0S，汽缸开口向下时，则p2S＋mg ＝p0S，则由玻意耳定律可得p1V＝p2V′，解得V′＝3V，气体体积变大，对 外界做功，即W<0，温度不变，则内能不变，ΔU＝0，根据ΔU＝W＋Q 可知Q>0，气体吸热。
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第15章 热学
02
高考第总1复5章习热学物理 教科版 第3讲 热力学定律与能量守恒定律
知识梳理 自主落实
索
考点突破 提升能力
引
课时跟踪练
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第15章 热学
1．理解热力学第一定律，知道改变内能的两种方式，并能用热力学第一 定律解决相关问题。2.理解热力学第二定律，知道热现象的方向性。3.知 道第一类永动机和第二类永动机不可能制成。
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第15章 热学
3．如图甲所示，一开口向上的导热汽缸内封闭了一定质量的理想气体， 气体体积为V、压强为1.5p0，活塞可无摩擦滑动且不漏气，汽缸外大气 压强为p0，环境温度不变。现将汽缸倒立挂起稳定后如图乙所示，该过 程 中 气 体 __吸__热____( 选 填 “ 吸 热 ” 或 “ 放 热 ”) ， 气 体 体 积 变 为 ___3_V____。
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第3讲热力学定律、能量守恒知识巩固练1.(2023年湛江二模)一同学在室内空调显示屏上看到室内的空气温度，为了测出室外的空气温度，他将一近似球形的气球在室内吹大并放置较长一段时间后，测量其直径为L1之后拿到室外并放置较长一段时间后，测量其直径为L2，L2＞L1若不考虑气球表皮的弹力变化，且气球吹大后视为球体，大气压不变，室内、外的温度均保持不变，则()A.气球内气体对外界做负功B.气球内气体对外界不做功C.室外温度比室内温度高D.气球在室外放出了热量【答案】C【解析】气球直径变大，说明气体体积变大，说明气体对外界做功，A、B错误；根据V1T1=V2T2，可知体积变大，温度升高，所以室外温度比室内温度高，C正确；根据热力学第一定律ΔU=W+Q，可知温度升高，气体内能增大；体积变大，气体对外界做功，所以气体从外界吸收热量，D错误.2.某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成.开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示.在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体()A.对外做正功，分子的平均动能减小B.对外做正功，内能增大C.对外做负功，分子的平均动能增大D.对外做负功，内能减小【答案】A3.(2023年北京东城一模)如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经过两个状态变化过程，先后到达状态b和状态c.下列说法正确的是()A.从a 到b 的过程中，气体从外界吸热B.从a 到b 的过程中，气体的内能增加C.从b 到c 的过程中，气体的压强减小D.从b 到c 的过程中，气体对外界做功【答案】C 【解析】从a 到b 的过程中，气体温度不变，内能不变，体积减小，外界对气体做功.ΔU =0，W ＞0，由热力学第一定律ΔU =W +Q ，得Q ＜0，气体向外界放热，A 、B 错误；从b 到c 的过程中，体积不变，气体对外界不做功.从b 到c 的过程中，温度降低，体积不变，由查理定律得，气体的压强减小，C 正确，D 错误.综合提升练4.(2022年辽宁卷)一定质量的理想气体从状态a 变化到状态b ，其体积V 和热力学温度T 变化图像如图所示，此过程中该系统 ( )A.对外界做正功B.压强保持不变C.向外界放热D.内能减少【答案】A 【解析】理想气体从状态a 变化到状态b ，体积增大，理想气体对外界做正功，A 正确；由题图V -T 图像可知V =V 0+kT ，根据理想气体的状态方程有pV T =C ，联立有p =Ck +V 0T ，可看出T 增大，p 增大，B 错误；理想气体从状态a 变化到状态b ，温度升高，内能增大，D 错误；理想气体从状态a 变化到状态b ，A 、D 可知，理想气体对外界做正功且内能增大，则根据热力学第一定律可知气体从外界吸收热量，C 错误.5.(2022年河北卷)如图，绝热密闭容器中装有一定质量的某种理想气体和一个充有同种气体的气球.容器内温度处处相同.气球内部压强大于外部压强.气球慢慢漏气后，容器中气球外部气体的压强将________(填“增大”“减小”或“不变”)；温度将________(填“升高”“降低”或“不变”).【答案】增大 升高 【解析】假设气球内部气体和气球外部气体的温度不变，当气球内部的气体缓慢释放到气球外部，容器中气球外部气体的压强将增大.当气球内部的气体缓慢释放到气球外部，原来气球外部气体绝热压缩，与外界无热交换，即Q =0，外界对气体做功，即W ＞0，根据绝热情况下的热力学第一定律ΔU =W ，可知气体内能增加，温度T 升高.6.如图所示是某种家庭便携式喷雾消毒桶及其原理图，内部可用容积为2 L ，工作人员装入稀释过的1.2 L 药液后旋紧壶盖，关闭喷水阀门，拉动压柄打气，每次打入压强为1 atm ，体积为0.1 L 的气体，此时大气压强为1 atm ，当壶内压强增大到2 atm 时，开始打开喷阀消杀，假设壶内温度保持不变，若不计管内液体体积.下列说法正确的是 ( )A.工作人员共打气9次B.打开阀门，当壶内不再喷出消毒液时，壶内剩余消毒液的体积为0.4 LC.打开阀门，当壶内不再喷出消毒液时，壶内剩余消毒液的体积为0.1 LD.消毒液喷出过程，气体对外做功，对外做功大于从外界吸收热量【答案】B【解析】设工作人员共打气n次，根据玻意耳定律有1 atm×(2 L-1.2 L)+n·1 atm×0.1 L=2 atm×(2 L-1.2 L)，解得n=8，故A错误；打开阀门后，根据玻意耳定律有2 atm×(2 L-1.2 L)=1 atm×V气，解得V气=1.6 L，壶内不再喷出消毒液时，壶内气体的体积为1.6 L，则壶内剩余消毒液的体积为0.4 L，B正确，C错误；由于壶内温度保持不变，则壶内气体的内能不变，则根据热力学第一定律ΔU=Q+W，可知气体对外做的功等于从外界吸收的热量，D错误.。

Ⅰ
1.热力学第二定律的三种表述 (1)克劳修斯表述： 自发地 热量不能________从低温物体传到高温物体。 (2)开尔文表述： 不产生 不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而_______ 其他影响 第二类 _________或表述为________“永动机是不可能制成的。”
(3)用熵的概念表示热力学第二定律。
【解析】(1)选B、C。热力学第一定律是热现象中内能与其他 形式能的转化规律，是能的转化和守恒定律的具体表现，适用
于所有的热学过程，故C正确，D错误。由热力学第二定律可知，
热量不能自发地从低温物体传到高温物体，除非有外界的影响
或帮助。电冰箱把热量从低温的内部传到高温的外部，需要压
缩机的帮助并消耗电能，故B正确，A错误。 (2)由热力学第一定律可知，电冰箱制冷系统从冰箱内吸收了 热量，同时消耗了电能，释放到外界的热量比从冰箱内吸收的 热量多。 答案：(1)B、C (2)见解析
定律名称
热力学第一定律 比较项目 定律揭示的 问题 它从能量守恒的角度揭 它指出自然界中出现的 示了功、热量和内能改 过程是有方向性的 变量三者的定量关系 热力学第二定律
定律名称
热力学第一定律 比较项目 机械能和内能 的转化 热量的传递 当摩擦力做功时，机械 能可以全部转化为内能 热量可以从高温物体自 发传向低温物体 热力学第二定律
违背能量守恒Biblioteka 不违背能量守恒，违背 热力学第二定律
【典例透析2】(2012·新课标全国卷)关于热力学定律，下列 说法正确的是( )
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 E.功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程

图11－3－2
2013-11-27
有志者事竟成
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高考复习· 物理
A．气体温度升高，压强不变 B．气体温度升高，压强变大 C．气体对外界做正功，气体内能增加 D．外界对气体做正功，气体内能减少
2013-11-27
有志者事竟成
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高考复习· 物理
解析
对于一定质量的理想气体，内能仅与温度有关，
在猛推推杆的过程中，外界对气体做功，由于推杆的时间极 短，认为气体与外界无热量交换，内能增加，温度升高，所 以C、D项错误．又由理想气体状态方程可知温度升高，体 积减小，则压强一定变大，A项错误，B项正确．
高考复习· 物理
第十一章 热学
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高考复习· 物理
第三讲
热力学定律与能量守恒
回扣教材
题型归类
误区反思
双基限时练
2013-11-27
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2
高考复习· 物理
回扣教材•自主学习
2013-11-27
有志者事竟成
3
高考复习· 物理
知 识 梳 理
一、改变内能的两种方式 1．做功：外界对物体做了多少功，物体的内能就增加多少； 物体对外界做了多少功，物体的内能就减少多少．
图11－3－1
2013-11-27
有志者事竟成
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高考复习· 物理
(1)热机是一种将内能转化为机械能的装置． W 热机效率η＝ ，其中W为热机对外做的功，Q1为热机 Q1 从热源吸收的热量．热机工作时，必向冷凝器散热Q2，故总 有Q1＞W.故热机效率不可能达到100%.
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有志者事竟成
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