气体体积变大是否一定对外做功

气体体积变大是否一定对外做功？张晓燕“气体体积变大，气体对外界做功；气体体积变小，外界对气体做功．”这一判断气体做功正、负的依据，并不一定在任何情况下都是正确的．请看下面问题：图甲中A 、B 两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态．当气体自A 状态变化到B 状态时，是气体对外界做功，还是外界对气体做功？作射线OA 、OB 得T p -图上的两条等容线，如图乙所示．通过对同一温度（如T A ）下压强的比较有p A >p B ，可知B A V V <，即气体自A 状态变化到B 状态体积变大．那么， 在这一状态变化过程中是否一定是气体对外界做功呢？答案是：“不一定．”一定质量的理想气体在给定的两个状态间的变化过程可以有多种途径．例如其中的一种情况是：气体从状态A 先等容变化到C ，接着等压变化到D ，再等容变化到E ，最后等压变化到B ，如图丙所示．为了讨论这一过程中气体的做功情况，将p —T 图中的变化过程改画在p —V 图中，如图丁所示．由于气体做功的大小可用p —V 图中图线所围“面积”的大小来表示，所以气体在自A 状态变化到B状态的做功情况是：A 到C 为等容变化，气体不做功，即W AC =0；C 到D 为等压膨胀， 气体对外做功，功的大小W CD 等于矩形CDV C V A 的面积大小；D 到E 为等容变化，气体不做功，即W DE =0；E 到B 为等压压缩，外界对气体做功，功的大小W EB 等于矩形EBV B V C 的面积大小．全过程气体所做的功W AB =W AC +W CD +W DE -W EB = W CD -W EB ，也就是W AB 由矩形CDV C V A 的面积和矩形EBV B V C 的面积的差值来决定．该差值可能为正值、也可能为负值、也可能为零，即气体体积变大可能是气体对外界 做功、也可能是外界对气体做功，也可能不做功．反之，气体体积变小也可能是外 界对气体做功、或气体对外界做功、或不做功．综上所述，认定“气体体积变大，气体对外界做功；气体体积变小，外界对气 体做功．”是不对的．错误的原因是：体积是状态量，功是过程量，气体膨胀或压缩 是非保守力做功，而在两个给定的状态之间非保守力做功是与过程有关的．该判断只有在气体体积作“单调”变化时才正确．T T C B A p p p V丁 T。

2热力学第一定律3能量守恒定律[学习目标] 1.理解热力学第一定律，并会运用于分析和计算.2.理解并会运用能量守恒定律.3.知道什么是第一类永动机及其不可能制成的原因．一、热力学第一定律1．改变内能的两种方式：________与________．两者对改变系统的内能是________．2．热力学第一定律：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的________与外界对它所________的和．3．热力学第一定律的表达式：ΔU＝________.4．热力学第一定律的应用：(1)W的正负：外界对系统做功时，W取______值；系统对外界做功时，W取______值．(均选填“正”或“负”)(2)Q的正负：外界对系统传递的热量Q取____值；系统向外界传递的热量Q取______值．(均选填“正”或“负”)二、能量守恒定律1．探索能量守恒的足迹2．能量守恒定律能量既不会凭空______，也不会凭空________，它只能从一种形式________为其他形式，或者从一个物体________到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量____________．3．永动机不可能制成(1)第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地____________的机器．(2)第一类永动机由于违背了______________，所以不可能制成．1．判断下列说法的正误．(1)一个系统的内能增加量等于外界向它传递的热量．()(2)物体与外界没有热交换，物体的内能也可能是增加的．()(3)运动的物体在阻力作用下会停下来，说明机械能凭空消失了．()(4)违背能量守恒定律的过程是不可能发生的．()2．气体膨胀对外做功80 J，同时从外界吸收了100 J的热量，则它的内能()A．减小20 J B．增大20 JC．减小220 J D．增大220 J一、热力学第一定律导学探究如图所示，快速推动活塞对汽缸内气体做功10 J，气体内能改变了多少？若保持气体体积不变，汽缸向外界传递10 J的热量，气体内能改变了多少？若推动活塞对汽缸内气体做功10 J 的同时，汽缸向外界传递10 J的热量，气体的内能改变了多少？知识深化1．对公式ΔU＝Q＋W符号的规定符号W Q ΔU＋体积减小，外界对热力学系统做功热力学系统吸收热量内能增加－体积增大，热力学系统对外界做功热力学系统放出热量内能减少2.气体状态变化的几种特殊情况(1)绝热过程：Q＝0，则ΔU＝W，系统内能的增加(或减少)量等于外界对系统(或系统对外界)做的功．(2)等容过程：W＝0，则ΔU＝Q，系统内能的增加量(或减少量)等于系统从外界吸收(或系统向外界放出)的热量．(3)等温过程：一定质量理想气体的内能不变，即ΔU＝0，则W＝－Q(或Q＝－W)，外界对系统做的功等于系统向外界放出的热量(或系统从外界吸收的热量等于系统对外界做的功)．3．判断气体是否做功的方法一般情况下看气体的体积是否变化．(1)若气体体积增大，表明气体对外界做功，W<0.(2)若气体体积减小，表明外界对气体做功，W>0.例1(2021·舟曲县第一中学高二期末)一定质量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104 J的功，气体的内能减少了1.2×105 J，则下列各式正确的是()A．W＝8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝4×104 JB．W＝8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－2×105 JC．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝2×104 JD．W＝－8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－4×104 J例2(2021·济南市期中)如图所示，内壁光滑的绝热汽缸固定在水平面上，其右端由于有挡板，厚度不计的绝热活塞不能离开汽缸，汽缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞距汽缸右端的距离为0.2 m．现对封闭气体加热，活塞缓慢移动，一段时间后停止加热，此时封闭气体的压强变为2×105 Pa.已知活塞的横截面积为0.04 m2，外部大气压强为1×105 Pa，加热过程中封闭气体吸收的热量为2 000 J，则封闭气体的内能变化量为()A．400 J B．1 200 JC．2 000 J D．2 800 J二、能量守恒定律永动机不可能制成导学探究如图为一种所谓“全自动”的机械手表，既不需要上发条，也不用任何电源，却能不停地走下去．这是不是一种永动机？如果不是，维持表针走动的能量是从哪儿来的？知识深化1．能量的存在形式及相互转化(1)各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有电磁能、化学能、核能等．(2)各种形式的能，通过某种方式可以相互转化．例如：利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧，化学能转化为内能；列车刹车后，轮子温度升高，机械能转化为内能．2．能量守恒的两种表达(1)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等．(2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等．3．第一类永动机不可能制成的原因分析如果没有外界供给热量而对外做功，由ΔU＝W＋Q知，系统内能将减小．若想源源不断地做功，在无外界能量供给的情况下是不可能的．例3(多选)下列对能量守恒定律的认识正确的是()A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——第一类永动机是不可能制成的D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了例4如图所示，上端开口、粗细均匀的U形管的底部中间有一阀门，开始阀门关闭，两管中的水面高度差为h.现将阀门打开，最终两管水面相平，则这一过程中()A．大气压做正功，重力做负功，水的内能不变B．大气压不做功，重力做正功，水的内能增大C．大气压不做功，重力做负功，水的内能增大D．大气压做负功，重力做正功，水的内能不变三、气体实验定律和热力学第一定律的综合应用导学探究如图所示，一定质量的理想气体由a状态变化到b状态，请在图像基础上思考以下问题：(1)在变化过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？(2)在变化过程中气体吸热，还是向外放热？气体内能如何变化？知识深化热力学第一定律与理想气体状态方程结合问题的分析思路：(1)利用体积的变化分析做功情况．气体体积增大，气体对外界做功；气体体积减小，外界对气体做功．(2)利用温度的变化分析理想气体内能的变化．一定质量的理想气体的内能仅与温度有关，温度升高，内能增加；温度降低，内能减少．(3)利用热力学第一定律判断是吸热还是放热．由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，则Q＝ΔU－W，若已知气体的做功情况和内能的变化情况，即可判断气体状态变化是吸热过程还是放热过程．例5一定质量的理想气体，状态从A→B→C→D→A的变化过程可用如图所示的p－V图线描述，其中D→A为等温线，气体在状态A时温度为T A＝300 K，试求：(1)气体在状态C时的温度T C；(2)若气体在A→B过程中吸热1 000 J，则在A→B过程中气体内能如何变化？变化了多少？例6(2021·南京市高二期末)如图所示，一个开口向下内壁光滑的汽缸竖直吊在天花板上．汽缸口设有卡口，厚度不计的活塞横截面积S＝2×10－3 m2，质量m＝4 kg，活塞只能在汽缸内活动，活塞距汽缸底部h1＝20 cm，距缸口h2＝10 cm.汽缸内封闭一定质量的理想气体．已知环境的温度为T1＝300 K，大气压强p0＝1.0×105 Pa，g＝10 m/s2，汽缸与活塞导热性能良好．升高环境温度使活塞缓慢下降到缸口，继续升高温度至T2＝900 K时．(1)求此时气体压强；(2)在此过程中气体从外界吸收Q＝30 J的热量，求气体内能的增加量ΔU.针对训练1(2021·盐城市高二期末)如图所示，粗细均匀的玻璃管，长为L、内横截面积为S，将其固定在水平面上并保持平衡状态，A端封闭，B端开口，在B端用厚度不计的轻质活塞进行封闭，用力推活塞缓慢向里移动x时停止，该过程推力对活塞做功为W F.设整个过程管内气体温度不变，管内气体视为理想气体，活塞与玻璃管壁间的摩擦不计，外界大气压强为p0.求：(1)活塞移动x时，管内气体压强p x；(2)活塞移动x过程，气体与外界传递的热量Q.针对训练2(2022·南通市高二期末)如图所示，一绝热汽缸质量m＝20 kg、深度H＝25 cm，放在水平地面上，汽缸与地面的动摩擦因数μ＝0.5.轻质绝热活塞面积S＝100 cm2与轻杆连接固定在竖直墙上，轻杆保持水平，光滑活塞与汽缸内壁密封一定质量的理想气体，气体温度为t0＝27 ℃，活塞到汽缸底的距离为h＝22 cm，杆中恰无弹力．现用缸内的加热装置对缸内气体缓慢加热，气体的内能满足关系式U＝aT(a＝2.0 J/K)，汽缸与地面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，外界大气压强p0＝1.0×105 Pa，取g＝10 m/s2.求：(1)汽缸相对地面刚开始滑动时，缸内气体的温度T；(2)汽缸滑动后，继续缓慢加热，汽缸缓慢移动，直至活塞恰到汽缸口，求这个过程气体吸收的热量Q.。

单元质检十三热学(选修3-3)(时间:45分钟满分:90分)1.(15分)(2020·全国卷Ⅲ)(1)(5分)(多选)如图所示,一开口向上的导热汽缸内,用活塞封闭了一定质量的理想气体,活塞与汽缸壁间无摩擦。

现用外力作用在活塞上,使其缓慢下降。

环境温度保持不变,系统始终处于平衡状态。

在活塞下降过程中。

?A.气体体积逐渐减小,内能增加B.气体压强逐渐增大,内能不变C.气体压强逐渐增大,放出热量D.外界对气体做功,气体内能不变E.外界对气体做功,气体吸收热量(2)(10分)如图所示,两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为h=18 cm的U形管,左管上端封闭,右管上端开口。

右管中有高h0=4 cm的水银柱,水银柱上表面离管口的距离l=12 cm。

管底水平段的体积可忽略。

环境温度为T1=283 K,大气压强p0相当于76 cm水银柱产生的压强。

(ⅰ)现从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱之间无气隙),恰好使水银柱下端到达右管底部。

此时水银柱的高度为多少?(ⅱ)再将左管中密封气体缓慢加热,使水银柱上表面恰与右管口平齐,此时密封气体的温度为多少?答案:(1)BCD(2)(ⅰ)12.9 cm(ⅱ)363 K解析:(1)本题以汽缸为背景,意在考查气体实验定律和热力学定律。

一定质量理想气体的内能仅与温度有关,温度不变,气体内能不变,选项A错误;根据p1V1=p2V2,气体体积变小,压强增大,选项B正确;外界对气体做功W>0,内能不变ΔU=0,由ΔU=W+Q,可得Q<0,气体放出热量,选项C、D正确,选项E错误。

(2)本题以U形管为背景,意在考查气体实验定律。

(ⅰ)设密封气体初始体积为V1,压强为p1,左、右管的横截面积均为S,密封气体先经等温压缩过程体积变为V2,压强变为p2。

由玻意耳定律有p1V1=p2V2①设注入水银后水银柱高度为h',水银的密度为ρ,按题设条件有p1=p0+ρgh0②p2=p0+ρgh'③V1=(2h-l-h0)S,V2=hS④联立①②③④式并代入题给数据得h'=12.9cm。

绝热过程对外做功公式
绝热过程是指在不与外界进行热交换的条件下进行的过程。

对于绝热过程来说，热量不会流入或流出系统，因此没有热交换功。

绝热过程的功主要来自于对外做的体积功。

根据绝热过程的特点，可以利用理想气体的状态方程来推导绝热过程对外做功的公式。

对于单原子理想气体来说，状态方程可以表示为 PV^(γ) = 常数，其中 P 是气体的压强，V 是气体的体积，γ是气体的绝热指数（对于单原子理想气体来说，γ约等于 5/3）。

在绝热过程中，气体的体积发生改变，但由于没有热交换，气体内部能量的改变主要由于对外做功引起。

根据热力学第一定律，绝热过程的能量变化等于对外做的功。

因此，可以通过计算气体的内能变化来求解绝热过程对外做功的公式。

对于绝热膨胀（体积增大）过程来说，由状态方程可知PV^(γ) = 常数。

如果初始状态为 P1、V1，末态为 P2、V2，则有 P1V1^(γ) = P2V2^(γ)。

根据绝热指数的定义γ = C_p / C_v，其中 C_p 是定压热容，C_v 是定容热容。

对于单原子理想气体，C_p = (5/2)R，C_v = (3/2)R，其中 R 是气体的气体常数。

由此可得绝热过程对外做功的公式为：
W = C_v * (T2 - T1)，其中 T1 和 T2 分别是初始和末态
的温度。

需要注意的是，以上公式只适用于单原子理想气体的绝热过程。

对于其他气体或复杂系统，可能需要考虑更多的因素来计算绝热过程对外做功。

2024全国高考真题物理汇编热力学定律章节综合一、单选题1．（2024北京高考真题）一个气泡从恒温水槽的底部缓慢上浮，将气泡内的气体视为理想气体，且气体分子个数不变，外界大气压不变。

在上浮过程中气泡内气体（）A．内能变大B．压强变大C．体积不变D．从水中吸热2．（2024重庆高考真题）某救生手环主要由高压气罐密闭。

气囊内视为理想气体。

密闭气囊与人一起上浮的过程中。

若气囊内气体温度不变，体积增大，则（）A．外界对气囊内气体做正功B．气囊内气体压强增大C．气囊内气体内能增大D．气囊内气体从外界吸热3．（2024山东高考真题）一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→a过程是等温过程。

下列说法正确的是（）A．a→b过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功B．b→c过程，气体对外做功，内能增加C．a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功D．a→b过程，气体从外界吸收的热量等于c→a过程放出的热量二、多选题4．（2024河北高考真题）如图，水平放置的密闭绝热汽缸被导热活塞分成左右两部分，左侧封闭一定质量的理想气体，右侧为真空，活塞与汽缸右壁中央用一根轻质弹簧水平连接。

汽缸内壁光滑且水平长度大于弹簧自然长度，弹簧的形变始终在弹性限度内且体积忽略不计。

活塞初始时静止在汽缸正中间，后因活塞密封不严发生缓慢移动，活塞重新静止后（）A．弹簧恢复至自然长度B．活塞两侧气体质量相等C．与初始时相比，汽缸内气体的内能增加D．与初始时相比，活塞左侧单位体积内气体分子数减少5．（2024海南高考真题）一定质量的理想气体从状态a开始经ab、bc、ca三个过程回到原状态，已知ab 垂直于T轴，bc延长线过O点，下列说法正确的是（）A ．bc 过程外界对气体做功B ．ca 过程气体压强不变C ．ab 过程气体放出热量D ．ca 过程气体内能减小6．（2024全国高考真题）如图，一定量理想气体的循环由下面4个过程组成：1→2为绝热过程（过程中气体不与外界交换热量），2→3为等压过程，3→4为绝热过程，4→1为等容过程。

2022年江苏省新高考物理试卷1.高铁车厢里的水平桌面上放置一本书，书与桌面间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度。

若书不滑动，则高铁的最大加速度不超过()A. B. C.D.2.如图所示，电路中灯泡均正常发光，阻值分别为，，，，电源电动势，内阻不计．四个灯泡中消耗功率最大的是()A.B.C.D.3.如图所示，两根固定的通电长直导线a 、b 相互垂直，a 平行于纸面，电流方向向右，b 垂直于纸面，电流方向向里，则导线a 所受安培力方向()A.平行于纸面向上B.平行于纸面向下C.左半部分垂直纸面向外，右半部分垂直纸面向里D.左半部分垂直纸面向里，右半部分垂直纸面向外4.光源通过电子-光子散射使光子能量增加，光子能量增加后()A.频率减小B.波长减小C.动量减小D.速度减小5.如图所示，半径为r 的圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度B 随时间t 的变化关系为，、k为常量，则图中半径为R 的单匝圆形线圈中产生的感应电动势大小为()A.B.C.D.6.自主学习活动中，同学们对密闭容器中的氢气性质进行讨论，下列说法中正确的是()A.体积增大时，氢气分子的密集程度保持不变B.压强增大是因为氢气分子之间斥力增大C.因为氢气分子很小，所以氢气在任何情况下均可看成理想气体D.温度变化时，氢气分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化7.如图所示，一定质量的理想气体分别经历和两个过程，其中为等温过程，状态b、c的体积相同．则()A.状态a的内能大于状态bB.状态a的温度高于状态cC.过程中气体吸收热量D.过程中外界对气体做正功8.某滑雪赛道如图所示，滑雪运动员从静止开始沿斜面下滑，经圆弧滑道起跳．将运动员视为质点，不计摩擦力及空气阻力，此过程中，运动员的动能与水平位移x的关系图像正确的是()A. B.C. D.9.如图所示，正方形ABCD四个顶点各固定一个带正电的点电荷，电荷量相等，O是正方形的中心，将A处的点电荷沿OA 方向移至无穷远处，则()A.移动过程中，O点电场强度减少B.移动过程中，C点电荷所受静电力变大C.移动过程中，移动电荷所受静电力做负功D.移动到无穷远处时，O点的电势高于A点电势10.如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与物块A连接在一起，处于压缩状态．A由静止释放后沿斜面向上运动到最大位移时，立即将物块B轻放在A右侧，A、B由静止开始一起沿斜面向下运动，下滑过程中A、B始终不分离，当A回到初始位置时速度为零．A、B与斜面间的动摩擦因数相同、弹簧未超过弹性限度，则()A.当上滑到最大位移的一半时，A的加速度方向沿斜面向下B.A上滑时，弹簧的弹力方向不发生变化C.下滑时，B对A的压力先减小后增大D.整个过程中A、B克服摩擦力所做的总功大于B的重力势能减小量11.小明利用手机测量当地的重力加速度，实验场景如图1所示，他将一根木条平放在楼梯台阶边缘，小球放置在木条上，打开手机的“声学秒表”软件，用钢尺水平击打木条使其转开后，小球下落撞击地面，手机接收到钢尺的击打声开始计时，接收到小球落地的撞击声停止计时，记录下击打声与撞击声的时间间隔多次测量不同台阶距离地面的高度h及对应的时间间隔现有以下材质的小球，实验中应当选用______.A.钢球B.乒乓球C.橡胶球用分度值为1mm的刻度尺测量某级台阶高度h的示数如图2所示，则______作出图线，如图3所示，则可得到重力加速度______在图1中，将手机放在木条与地面间的中点附近进行测量．若将手机放在地面A点，设声速为v，考虑击打声的传播时间，则小球下落时间可表示为______用h、t和v表示有同学认为，小明在实验中未考虑木条厚度，用图像法计算的重力加速度g必然有偏差．请判断该观点是否正确，简要说明理由．12.如图所示，两条距离为D的平行光线，以入射角从空气射入平静水面，反射光线与折射光线垂直。

高中物理理想气体练习题学校:___________姓名：___________班级：___________一、单选题1．下列关于气体分子热运动特点的说法中正确的是（）A．气体分子的间距比较大，所以不会频繁碰撞B．气体分子的平均速率随温度升高而增大C．气体分子的运动速率可由牛顿运动定律求得D．当温度升高时，气体分子的速率将偏离正态分布2．关于分子动理论，下列描述正确的是（）A．布朗运动说明悬浮在液体中的固体颗粒分子永不停息地做无规则的运动B．分子间同时存在引力和斥力，分子间距离小于平衡位置时，分子力表现为斥力C．气体压强是气体分子间斥力的宏观表现D．布朗运动和扩散现象都是分子运动3．如图所示，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分。

已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空。

抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态。

在此过程中（）A．气体对外界做功，内能减少B．气体不做功，内能不变C．气体压强变小，温度降低D．单位时间内和容器壁碰撞的分子数目不变4．如图所示为某同学设计的一个简易温度计，一根透明吸管插入导热良好的容器，连接处密封，在吸管内注入一小段油柱，外界大气压保持不变。

将容器放入热水中，观察到油柱缓慢上升，下列说法正确的是（）A ．气体对外做的功小于气体吸收的热量B ．气体对外做的功等于气体吸收的热量C ．容器内壁的单位面积上受到气体分子的平均作用力增大D ．容器内壁的单位面积上受到气体分子的平均作用力减小5．一定质量的气体从状态a 经历如图所示的过程，最后到达状态c ，设a 、b 、c 三状态下的密度分别为a ρ、b ρ、c ρ，则（ ）A ．a b c ρρρ>>B ．a b c ρρρ==C ．a b c ρρρ>=D ．a b c ρρρ<=6．一定质量的理想气体从状态A 变化到状态B ，其过程如V T -图上的线段所示，则气体在这个过程中（ ）A ．气体压强不断变大B ．分子平均动能减小C ．外界对气体做功D ．气体从外界吸收的热量大于其增加的内能7．在被抓出水面后河鲀会通过吸气使体内的气囊迅速膨胀，假设某河鲀吸气前总体积为是3108cm V = ，吸气后整体近似为半径5cmr = 的球体，河鲀皮肤的张力系数为70N /m ，河鲀内压强差与半径R 、张力系数α的关系为2Δp Rα=。

一、单选题1.下列说法中正确的是（）A. 所有的能量守恒过程都能自发地发生B. 世界上有多种形式的能量如煤、石油、生物能等都来自太阳辐射的能量C. 热传递、摩擦生热和气体自由膨胀都是可逆过程D. 能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机【答案】B【解析】A．与热现象有关的能量守恒过程，还要满足热力学第二定律，才能自发地发生，A不符合题意；B. 世界上有多种形式的能量如煤、石油、生物能等都来自太阳辐射的能量，B符合题意；C. 热传递、摩擦生热和气体自由膨胀都是不可逆过程，C不符合题意；D. 能的转化过程符合能量守恒定律，能量的形式发生改变，可以利用的能量越来越少，因此会发生能源危机，D不符合题意。

故答案为：B。

2.教室内的气温会受到室外气温的影响，如果教室内上午10时的温度为15℃，下午2时的温度为25℃，假设大气压强无变化，则下午2时与上午10时相比较，关于房间内的空气，下列说法中正确的是（）A. 空气分子数密度增大 B. 空气分子的平均速率增大C. 空气分子的速率都增大D. 空气质量增大【答案】B【解析】ABD．温度升高，气体分子的平均速率增大，平均每个分子对器壁的冲力将变大，但气压并未改变，可见单位体积内的分子数密度一定减小，A、D不符合题意，B符合题意；C．温度升高，并不是所有空气分子的速率都增大，C不符合题意。

故答案为：B。

13.下列说法正确的是（）A. 液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的B. 食盐熔化的过程中温度不变，说明食盐是非晶体C. 热运动的宏观过程会有一定的方向性D. 系统对外做功，内能一定减少【答案】C【解析】A.扩散现象是由于分子无规则热运动形成的，A不符合题意．B.食盐熔化的过程中温度不变，说明食盐是晶体，B不符合题意．C.根据热力学第二定律可知，热运动的宏观过程会有一定的方向性，C符合题意．D.系统对外做功，但不确定系统吸放热情况，所以内能无法判断，D不符合题意．故答案为：C4.五颜六色的气球是很多小孩非常喜欢的玩具。

第二节热力学第一定律第三节能量守恒定律[学习目标］1。

理解热力学第一定律并会运用于分析和计算.2.理解能量守恒定律，知道能量守恒是自然界普遍遵从的基本规律。

3.知道第一类永动机是不可能造成的．一、热力学第一定律［导学探究］一根金属丝经过某一物理过程，温度升高了，除非事先知道，否则根本无法判定是经过做功的方法还是使用了热传递的方法使它的内能增加．因为单纯地对系统做功和单纯地对系统传热都能改变系统的内能．既然它们在改变系统内能方面是等效的，那么当外界对系统做功为W,又对系统传热为Q时，系统内能的增量ΔU应该是多少?答案系统内能的增量ΔU＝Q＋W.［知识梳理］1．热力学第一定律：如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么，物体内能的增加ΔU就等于物体吸收的热量Q和外界对物体做的功W之和．2．热力学第一定律的表达式：ΔU＝Q＋W.3．对公式ΔU＝Q＋W符号的规定符W QΔU4.三种特殊情况(1)若过程是绝热的，即Q＝0，则W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加．(2)若过程中外界没有对物体做功,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．二、热力学第一定律应用举例[导学探究］1．理想气体的内能与什么因素有关？答案由于理想气体忽略了分子间的作用力,即忽略了分子势能，所以理想气体的内能只跟气体的温度和物质的量有关，与气体的体积无关．2．你能应用热力学第一定律讨论理想气体在等压膨胀过程中的能量转换关系吗？答案设一定质量的理想气体,保持压强不变,由（V1，T1)变为（V2,T2)，而且V1＜V2。

由盖·吕萨克定律错误!＝错误!及V1＜V2知T1＜T2.因气体膨胀（V1＜V2）,则气体对外做功,W＜0。

因气体温度升高(T1＜T2)，则气体的内能增加ΔU＞0。

由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知Q＝ΔU－W＞0.即系统由外界吸收热量，系统吸收的热量一部分用来增加内能，一部分转化为气体对外所做的功．[知识梳理]1．等压过程中的能量转换（1）等压膨胀:由于W＜0，ΔU＞0，则Q＝ΔU－W＞0，即气体吸收的热量一部分用来增加内能，另一部分转化为气体对外所做的功．(2）等压压缩：由于W＞0，ΔU＜0，则Q＝ΔU－W＜0，即气体向外界放热，放出的热量等于外界对气体所做的功与气体内能减小量之和．2．等容过程中的能量转换（1）温度升高：由于ΔU＞0，W＝0,则Q＝ΔU,即气体从外界吸收的热量全部用于增加气体的内能．（2)温度降低，由于ΔU＜0,W＝0，则Q＝ΔU,即气体向外界放出的热量等于气体内能的减少量．3．等温过程中的能量转化(1）等温膨胀：由于W＜0，ΔU＝0，则Q＝－W＞0,即气体从外界吸收的热量全部转换为气体对外所做的功．(2)等温压缩：由于W＞0，ΔU＝0，则Q＝－W＜0，即外界对气体所做的功全部转换为气体传给外界的热量．三、能量守恒定律[导学探究］使热力学系统内能改变的方式是做功和热传递．做功的过程是其他形式的能转化为内能的过程,热传递是把其他物体的内能转移为系统的内能．在能量发生转化或转移时,能量的总量会减少吗？答案能量的总量保持不变．[知识梳理］1．能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失,它只能从一种形式转化成为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体；在转化和转移过程中其总量不变．2．对能量守恒定律的理解(1）某种形式的能量减少,一定有其他形式的能量增加，且减少量和增加量一定相等．(2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加,且减少量和增加量一定相等．3．能量的存在形式及相互转化各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有诸如电磁能、化学能、原子能等．各种形式的能通过某种力做功可以相互转化．4．第一类永动机(1）定义：不需要任何动力或燃料却能不断对外做功的机器．(2）不可能制成的原因：违背了能量守恒定律．[延伸思考]热力学第一定律、机械能守恒定律是能量守恒定律的具体体现吗？答案是一、热力学第一定律例1(多选)关于物体内能的变化情况，下列说法中正确的是(）A．吸热的物体，其内能一定增加B．体积膨胀的物体,其内能一定减少C．放热的物体，其内能也可能增加D．绝热压缩的气体，其内能一定增加答案CD解析做功和热传递都能改变物体的内能，不能依据一种方式的变化就判断内能的变化．例2空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了2×105J的功，同时空气的内能增加了1.5×105J,这一过程中空气向外界传递的热量是多少？答案5×104 J解析选择被压缩的空气为研究对象,根据热力学第一定律有ΔU ＝W＋Q.由题意可知W＝2×105 J，ΔU＝1。

三、简答题：热学部分：1、等压摩尔热容和等容摩尔热容的物理含义是什么？它们分别决定于哪些因素？答：等压摩尔热容：1mol物质在等压过程中温度升高1K时所吸收的热量，Cp=（i+2）R/2，只与气体的自由度有关；等容摩尔热容：1mol物质在等容过程中温度升高1K时所吸收Cv=iR/2，只与气体的自由度有关。

2、理想气体等压过程的特征是什么？在此过程中热量、作功和内能如何表示？答：等压过程中，热力学第一定律的三个量（热能，内能和功）都在变化。

当气体等压膨胀时，气体体积增大，系统对外界做正功，同时温度升高，气体的内能增大，系统从外界吸收能量；当气体等压压缩时，气体体积减小，外界对系统做功，即系统对外界做负功，气体温度降低，系统内能减小，此时，系统向外界放出热量。

Qp= W= E=3、理想气体等容过程的特征是什么？在此过程中热量、作功和内能如何表示？答：等容过程中，理性气体对外做功为零热量等于内能的增量。

当气体等容降压时，气体温度降低，内能减小，系统向外界放出热量。

当气体等容升压时，气体温度升高，内能增大，系统从外界吸收热量。

Qv= W= E=4、理想气体等温过程的特征是什么？在此过程中热量、作功和内能如何表示？答：等温过程中，理想气体内能保持不变，内能增量为零，系统吸收的热量等于系统对外做的功。

等温膨胀时，气体体积增大，气体对外界做正功，从外界吸收热量；等温压缩式时，气体体积减小，外界对系统做功，即系统对外界做负功，系统向外界放出热量。

Qt= W= E=5、简述卡诺循环过程；提高热机效率的途径有哪些？答：卡诺循环包括四个步骤：一、等温膨胀，在这个过程中，系统从高温热源吸收热量，对外做功；二、绝热膨胀，在这个过程中，系统对环境做功，温度降低；三、等温压缩，在这个过程中，系统向环境放出热量，体积压缩；四、绝热压缩，在这个过程中，系统恢复原来状态。

提高热机效率的途径：一、提高高温热库的温度；二、降低低温热库的温度。