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1、热力学定律与能量守恒第1页，共38页，编辑于2022年，星期日 (2)(2)公式公式:U U=WW+Q Q2.2.热力学第二定律热力学第二定律 表述一表述一:_:_ 热传导的方向性热传导的方向性.表述二表述二:_:_ _ _机械能和内能转化过机械能和内能转化过 程的方向性程的方向性.正值负值U内能增加内能减少Q吸收热量放出热量W外界对系统做功系统对外界做功热量不能自发地从低温物体传到高温物体热量不能自发地从低温物体传到高温物体 不可能从单一热库吸收热量不可能从单一热库吸收热量,使之完全变使之完全变成功成功,而不产生其他影响而不产生其他影响第2页，共38页，编辑于2022年，星期日3.3.能量守
2、恒定律能量守恒定律 能量既不会凭空产生能量既不会凭空产生,也不会凭空消失，它只能从也不会凭空消失，它只能从 一种形式转化为另一种形式一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移或者从一个物体转移 到别的物体到别的物体,在转化或转移的过程中其总量不变在转化或转移的过程中其总量不变.4.4.永动机永动机 由能量守恒定律知由能量守恒定律知,_,_永动机不可能制成永动机不可能制成.由热力学第二定律知由热力学第二定律知,_,_永动机不可能制成永动机不可能制成.5.5.能源与环境能源与环境 (1)(1)常规能源常规能源:_:_，常规能源带来，常规能源带来 环境污染问题环境污染问题,如温室效应、酸雨、光化学
3、烟雾等如温室效应、酸雨、光化学烟雾等.(2)(2)新能源的开发新能源的开发:风能、水能、太阳能、沼气、核风能、水能、太阳能、沼气、核 能等能等.第一类第一类第二类第二类煤、石油、天然气煤、石油、天然气第3页，共38页，编辑于2022年，星期日热点一热点一 改变物体内能的两种方式的比较改变物体内能的两种方式的比较热点聚焦热点聚焦做功热传递内能变化外界对物体做功,物体的内能增加,物体对外做功,物体的内能减小物体吸收热量,内能增加物体放出热量,内能减小本质其他形式的能与内能之间的转化不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移相互联系做一定量的功或传递一定量的热在改变内能的效果上是相同的第4页，共38
4、页，编辑于2022年，星期日特别提示特别提示 1.1.要使物体改变同样的内能，通过做功或者热传递要使物体改变同样的内能，通过做功或者热传递 都可以实现都可以实现,若不知道过程若不知道过程,我们无法分辨出是做功还我们无法分辨出是做功还是热传递实现的这种改变是热传递实现的这种改变.2.2.做功是宏观的机械运动向物体的微观分子热运动做功是宏观的机械运动向物体的微观分子热运动的转化的转化.热传递则是通过分子之间的相互作用热传递则是通过分子之间的相互作用,使不同使不同物体间分子热运动变化物体间分子热运动变化,是内能的转移是内能的转移.前者能的性质前者能的性质发生了变化发生了变化,后者能的性质不变后者能的
5、性质不变.3.3.物体的内能增加与否物体的内能增加与否,不能单纯地只看做功或热传不能单纯地只看做功或热传递递,两个过程需要全面考虑两个过程需要全面考虑.第5页，共38页，编辑于2022年，星期日热点二热点二 对热力学第一定律的理解对热力学第一定律的理解 1.1.热力学第一定律不仅热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方反映了做功和热传递这两种方 式改式改变内能的过程是等效的变内能的过程是等效的,而且给出了内能的变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化量和做功与热传递之间的定量关系.此定律是标此定律是标 量式量式,应用时热量的单位应统一为国际单位制中的应用时热量的单位应统一为
6、国际单位制中的 焦耳焦耳.2.2.对公式对公式U U=Q Q+WW符号的规定符号的规定符号WQU+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第6页，共38页，编辑于2022年，星期日3.3.几种特殊情况几种特殊情况 (1)(1)若过程是绝热的若过程是绝热的,则则Q Q=0,=0,WW=U U,外界对物体做外界对物体做 的功等于物体内能的增加的功等于物体内能的增加.(2)(2)若过程中不做功若过程中不做功,即即WW=0,=0,则则Q Q=U U,物体吸收的物体吸收的 热量等于物体内能的增加热量等于物体内能的增加.(3)(3)若过程的始末状态物体的内能不变若过程的始末状
7、态物体的内能不变,即即U U=0,=0,则则WW+Q Q=0=0或或WW=-=-Q Q.外界对物体做的功等于物体放出外界对物体做的功等于物体放出 的热量的热量.特别提示特别提示 1.1.应用热力学第一定律时要明确研究的对象是哪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个物体或者是哪个热力学系统.2.2.应用热力学第一定律计算时应用热力学第一定律计算时,要依照符号法则代入要依照符号法则代入 数据数据.对结果的正、负也同样依照规则来解释其意义对结果的正、负也同样依照规则来解释其意义.第7页，共38页，编辑于2022年，星期日热点三热点三 对热力学第二定律的理解对热力学第二
8、定律的理解1.1.在热力学第二定律的表述中在热力学第二定律的表述中,“,“自发地自发地”、“不产不产 生其他影响生其他影响”的涵义的涵义.(1)“(1)“自发地自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的指明了热传递等热力学宏观现象的 方向性方向性,不需要借助外界提供能量的帮助不需要借助外界提供能量的帮助.(2)“(2)“不产生其他影响不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏的涵义是发生的热力学宏 观过程只在本系统内完成观过程只在本系统内完成,对周围环境不产生热力对周围环境不产生热力 学方面的影响学方面的影响.如吸热、放热、做功等如吸热、放热、做功等.2.2.热力学第二定律的实质热力学第二定律的实质
9、热力学第二定律的每一种表述热力学第二定律的每一种表述,都揭示了大量分子都揭示了大量分子 参与宏观过程的方向性参与宏观过程的方向性,进而使人们认识到自然界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中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性.第8页，共38页，编辑于2022年，星期日3.3.热力学过程方向性实例热力学过程方向性实例:(1)(1)高温物体高温物体 低温物体低温物体(2)(2)功功 热热(3)(3)气体体积气体体积V V1 1 气体体积气体体积V V2 2(较大较大)(4)(4)不同气体不同气体A A和和B B 混合气体混合气体ABAB热量热量Q Q能自发传给能自发
10、传给热量热量Q Q不能自发传给不能自发传给能自发地完全转化为能自发地完全转化为不能自发地且不能完全转化为不能自发地且不能完全转化为能自发膨胀到能自发膨胀到不能自发收缩到不能自发收缩到能自发混合成能自发混合成 不能自发分离成不能自发分离成第9页，共38页，编辑于2022年，星期日 特别提示特别提示 热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但在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有外界影响的条件下，热量可以从低温物体传到高 温物体温物体,如电冰箱如电冰箱;在引起其他变化的条件下内能可在引起其他变化的条件下内能可 以全部转化为机械能以全部转化为机
11、械能,如气体的等温膨胀过程如气体的等温膨胀过程.第10页，共38页，编辑于2022年，星期日题型题型1 1 热力学第一定律的应用热力学第一定律的应用 【例例1 1】一定质量的气体，在从一个状态变化到另一一定质量的气体，在从一个状态变化到另一 个状态的过程个状态的过程中中,吸收热量吸收热量280 280 J J,并对外做功并对外做功120 120 J J.试问试问:(1)(1)这些气体的内能发生了怎样的变化这些气体的内能发生了怎样的变化?(2)(2)如果这些气体又返回原来的状态，并放出了如果这些气体又返回原来的状态，并放出了 240 240 J J热量，那么在返回的过程中是气体对外界做热量，那么
12、在返回的过程中是气体对外界做 功功,还是外界对气体做功还是外界对气体做功?做功多少做功多少?题型探究题型探究第11页，共38页，编辑于2022年，星期日思路点拨思路点拨 求解此题应把握以下两点求解此题应把握以下两点:(1)(1)用热力学第一定律求解内能变化用热力学第一定律求解内能变化,注意热量注意热量Q Q、功、功 WW的正负的正负.(2)(2)气体从末态到初态与从初态到末态的气体从末态到初态与从初态到末态的U U的大小的大小相同相同,结合热力学第一定律计算结合热力学第一定律计算,并做出判断并做出判断.解析解析 (1)(1)由热力学第一定律可得由热力学第一定律可得U U=WW+Q Q=-120
13、=-120 J J+280+280 J J=160=160 J J内能增加了内能增加了160 160 J J(2)(2)由于气体的内能仅与状态有关由于气体的内能仅与状态有关,所以气体从所以气体从状态状态回到回到状态过程中内能的变化应等于从状态过程中内能的变化应等于从状态到状态到状状态过程中内能的变化态过程中内能的变化,则从则从状态到状态到状态的内能应状态的内能应减少减少160 J,160 J,第12页，共38页，编辑于2022年，星期日即即U U=-160=-160 J J,又又Q Q=-240=-240 J J 根据热力学第一定律得根据热力学第一定律得U U=WW+Q Q所以所以WW=U U
14、-Q Q=-160=-160 J J-(-240-(-240 J J)=80)=80 J J即外界对气体做功即外界对气体做功80 80 J J答案答案 (1)(1)增加了增加了160 160 J J (2)(2)外界对气体做功外界对气体做功80 80 J J 1.1.当做功和热传递两种过程同时发生时当做功和热传递两种过程同时发生时,内能的变化就是要用热力学第一定律进行综合分析内能的变化就是要用热力学第一定律进行综合分析.2.2.做功情况看气体的体积做功情况看气体的体积:体积增大体积增大,气体对外做功气体对外做功,WW为负为负;体积缩小体积缩小,外界对气体做功外界对气体做功,WW为正为正.若与外
15、界若与外界绝热绝热,则不发生热传递则不发生热传递,此时此时Q Q=0.=0.规律总结规律总结第13页，共38页，编辑于2022年，星期日变式练习变式练习1 1 一定质量的气体从外界吸收了一定质量的气体从外界吸收了4.2104.2105 5 J J 的热量的热量,同时气体对外做了同时气体对外做了6106105 5 J J的功的功.问问:(1)(1)物体的内能增加还是减少物体的内能增加还是减少?变化量是多少变化量是多少?(2)(2)分子势能是增加还是减少分子势能是增加还是减少?(3)(3)分子的平均动能是增加还是减少分子的平均动能是增加还是减少?解析解析 (1)(1)因为气体从外界吸热因为气体从外
16、界吸热,所以所以Q Q=+4.2 =+4.2 10 105 5 J J,又因气体对外做功又因气体对外做功,所以所以WW=-610=-6105 5 J J 由热力学第一定律由热力学第一定律:U U=WW+Q Q 有有:U U=WW+Q Q=(-610=(-6105 5)J J+(4.210+(4.2105 5)J J =-1.810 =-1.8105 5 J J U U为负为负,说明气体的内能减少了说明气体的内能减少了1.8101.8105 5 J J.第14页，共38页，编辑于2022年，星期日(2)(2)因为气体对外做功因为气体对外做功,所以气体的体积膨胀所以气体的体积膨胀,分子间分子间 的
17、距离增大了的距离增大了,分子力做负功分子力做负功,气体分子势能增加气体分子势能增加.(3)(3)因为气体内能减少因为气体内能减少,同时气体分子势能增加同时气体分子势能增加,说明说明气体分子的平均动能一定减少了气体分子的平均动能一定减少了.答案答案 (1)(1)减少减少 1.8101.8105 5 J J(2)(2)增加增加 (3)(3)减少减少 第15页，共38页，编辑于2022年，星期日题型题型2 2 热力学第二定律的理解热力学第二定律的理解【例例2 2】图图1 1为电冰箱的工作原理示意图为电冰箱的工作原理示意图.压缩机工作压缩机工作 时时,强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环强迫制冷剂在冰
18、箱内外的管道中不断循环.在在 蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量,经过冷凝经过冷凝 器时制冷剂液化器时制冷剂液化,放出热量到箱体外放出热量到箱体外.图图1 1 第16页，共38页，编辑于2022年，星期日(1)(1)下列说法正确的是下列说法正确的是 ()()A.A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B.B.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到 外界外界,是因为其消耗了电能是因为其消耗了电能C.C.电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律D.D.电冰
19、箱的工作原理违反热力学第一定律电冰箱的工作原理违反热力学第一定律(2)(2)电冰箱的制冷系统从冰箱内吸收的热量与释放到电冰箱的制冷系统从冰箱内吸收的热量与释放到外界的热量相比外界的热量相比,有怎样的关系有怎样的关系?结合热力学第一定律、热力学第二定律的结合热力学第一定律、热力学第二定律的相关知识进行研究分析相关知识进行研究分析.思路点拨思路点拨第17页，共38页，编辑于2022年，星期日解析解析 (1)(1)热力学第一定律是热现象中内能与其他形热力学第一定律是热现象中内能与其他形 式能的转化规律式能的转化规律,是能的是能的转化和守恒定律转化和守恒定律的具体表现的具体表现,适用于所有的热学过程适
20、用于所有的热学过程,故故C C正确正确,D D错误错误.由热力学第由热力学第二定律可知二定律可知,热量不能自发地从低温物体传给高温物热量不能自发地从低温物体传给高温物体体,除非有外界的影响或帮助除非有外界的影响或帮助.电冰箱把热量从低温的电冰箱把热量从低温的内部传到高温的外部内部传到高温的外部,需要压缩机的帮助并消耗电能需要压缩机的帮助并消耗电能,故应选故应选B B、C C.(2)(2)由热力学第一定律可知由热力学第一定律可知,电冰箱从冰箱内吸收了热电冰箱从冰箱内吸收了热量量,同时消耗了电能同时消耗了电能,释放到外界的热量比从冰箱内吸释放到外界的热量比从冰箱内吸收的热量多收的热量多.答案答案
21、(1)(1)BCBC (2)(2)见解析见解析 第18页，共38页，编辑于2022年，星期日规律总结规律总结 涉及热力学第二定律的问题分析技巧涉及热力学第二定律的问题分析技巧:(1)(1)理解热力学第二定律的实质理解热力学第二定律的实质,清楚热力学第二定律清楚热力学第二定律的两种表述形式的两种表述形式.(2)(2)掌握热力学第二定律的一些等效说法掌握热力学第二定律的一些等效说法.如如:“第二类第二类永动机不可能制成永动机不可能制成”“不可能制成效率为百分之百的热不可能制成效率为百分之百的热机机”等等.第19页，共38页，编辑于2022年，星期日变式练习变式练习2 2 图图2 2甲是根据热力学第
22、二定律的第一种甲是根据热力学第二定律的第一种 表述画出的示意图表述画出的示意图:外界对致冷机做功外界对致冷机做功,使热量从低使热量从低 温物体传递到高温物体温物体传递到高温物体,请你根据第二种表述完成请你根据第二种表述完成 示意图乙示意图乙.根据你的理解根据你的理解,热力学第二定律的实质是热力学第二定律的实质是 什么？什么？图图2 2 第20页，共38页，编辑于2022年，星期日答案答案 如下图所示如下图所示实质实质:一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性 第21页，共38页，编辑于2022年，星期日题型题型3 3 热学问题与能量观点的结合热学问题与能量观
23、点的结合 【例例3 3】如图如图3 3所示所示,内壁光滑的圆柱形汽缸竖直固定内壁光滑的圆柱形汽缸竖直固定 在水平地面上在水平地面上,汽缸开口向上汽缸开口向上,一面积为一面积为0.01 0.01 m m2 2的的 活塞密封了一定的空气活塞密封了一定的空气,在活塞的上方竖直固定一在活塞的上方竖直固定一 支架支架,在支架的在支架的O O点通过细线系一质量为点通过细线系一质量为m m=8=8 kgkg的的 球球,球心到球心到O O点的距离为点的距离为L L=2=2 m m.活塞与支架的总质活塞与支架的总质 量为量为MM=12=12 kgkg,已知当地的重力加速度已知当地的重力加速度g g=10=10
24、m/sm/s2 2,大大 气压强气压强p p0 0=1.010=1.0105 5 PaPa,汽缸和活塞都是绝热的汽缸和活塞都是绝热的.现现 将细线拉直到水平将细线拉直到水平,稳定后由静止释放球稳定后由静止释放球,当球第一当球第一 次运动到最低点时次运动到最低点时,活塞下降了活塞下降了h h=0.2=0.2 m m且恰好速且恰好速 度为零度为零,此时细线中的拉力为此时细线中的拉力为F F=252=252 N N.求球由静止求球由静止 释放到第一次运动到最低点的过程中汽缸中的气体释放到第一次运动到最低点的过程中汽缸中的气体 增加的内能增加的内能E E.第22页，共38页，编辑于2022年，星期日
25、图图3 3 解析解析 以球与支架以球与支架(含活塞含活塞)整体为研究对整体为研究对象象,对此整体受力分析如右图所示对此整体受力分析如右图所示,从细线从细线水平至活塞下降水平至活塞下降h h=0.2=0.2 m m速度为零的过程速度为零的过程,v v表示小球的水平速度表示小球的水平速度,WW气体气体表示气体对表示气体对活塞压力的功活塞压力的功,用动能定理用动能定理:第23页，共38页，编辑于2022年，星期日mgmg(L L+h h)+)+MghMgh+p p0 0S Sh h-WW气体气体=再对小球在最低点受力分析可知再对小球在最低点受力分析可知,小球受到自身的重小球受到自身的重 力及向上绳的
26、拉力力及向上绳的拉力F F,此时悬点此时悬点O O的速度为零的速度为零,所以有所以有F F-mgmg=联立以上两式联立以上两式,代入数据解得代入数据解得WW气体气体=228=228 J J 气体与外界绝热气体与外界绝热,改变气体内能的方式只有做功，由改变气体内能的方式只有做功，由牛顿第三定律知气体对活塞牛顿第三定律知气体对活塞,和活塞对气体的力是一和活塞对气体的力是一对作用力与反作用力对作用力与反作用力,且力的位移相等且力的位移相等,故活塞对气体故活塞对气体做的功做的功(外界对气体做功外界对气体做功)WW=E E=228=228 J J.答案答案 228 228 J J 第24页，共38页，编
27、辑于2022年，星期日【评分标准评分标准】本题共本题共1212分分.其中其中式各式各4 4分分,式各式各2 2分分.【名师异析名师异析】本题有两个突破点本题有两个突破点.其一是求解内能变其一是求解内能变 化的方法化的方法,通过对外力做功通过对外力做功,本题的作用力较多本题的作用力较多,对气对气 体而言体而言,只有活塞的外力对其做功，汽缸的作用力不只有活塞的外力对其做功，汽缸的作用力不 做功，因此改变物体内能的功是活塞对气体的力的做功，因此改变物体内能的功是活塞对气体的力的 功功;其二是研究对象的选取其二是研究对象的选取,选取球与支架选取球与支架(含活塞含活塞)整体为研究对象，巧妙地回避了整体内
28、部相互作用整体为研究对象，巧妙地回避了整体内部相互作用 力力,这些作用力分析其做功较复杂这些作用力分析其做功较复杂,选取选取“整体整体”为研为研 究对象究对象,恰好解决了活塞对气体做功的数值问题恰好解决了活塞对气体做功的数值问题,这这 也是突破本题难点重要一步也是突破本题难点重要一步.第25页，共38页，编辑于2022年，星期日自我批阅自我批阅 (10(10分分)重重1 000 1 000 kgkg的气锤从的气锤从2.5 2.5 m m高处落下高处落下,打在打在 质量为质量为200 200 kgkg的铁块上的铁块上,要使铁块的温度升高要使铁块的温度升高40,40,气锤至少应落下多少次气锤至少应
29、落下多少次?(?(设气锤撞击铁块时做的功设气锤撞击铁块时做的功 有有60%60%用来使铁块温度升高用来使铁块温度升高,且铁的比热且铁的比热 c c=0.11=0.11 cal/(gcal/(g),1),1 calcal=4.2=4.2 J J,g g取取10 10 m/sm/s2 2)解析解析 气锤下落过程中只有重力做功气锤下落过程中只有重力做功,机械能守恒机械能守恒,因而气锤撞击铁块时动能为因而气锤撞击铁块时动能为 E Ek k=mghmgh=10=103 3102.5 102.5 J J=2.510=2.5104 4 J J (2(2分分)由动能定理知气锤撞击铁块所做的功为由动能定理知气锤
30、撞击铁块所做的功为 WW=E Ek k-0=2.510-0=2.5104 4 J J (2(2分分)第26页，共38页，编辑于2022年，星期日使铁块温度升高使铁块温度升高4040的热量的热量Q Q=cmcmt t=0.1120010=0.11200103 340 40 calcal=3.69610=3.696106 6 J J (2(2分分)设气锤下落设气锤下落n n次才能使铁块温度升高次才能使铁块温度升高40,40,由能的转化由能的转化和守恒定律有和守恒定律有:n nWW=Q Q (2(2分分)故气锤至少要下落故气锤至少要下落247247次次.答案答案 247247次次 第27页，共38页
31、，编辑于2022年，星期日1.1.如图如图4 4所示所示,某同学将空的薄金属某同学将空的薄金属 筒开口向下压入水中筒开口向下压入水中.设水温均匀设水温均匀 且恒定且恒定,筒内空气无泄漏筒内空气无泄漏,不计气不计气 体分子间相互作用体分子间相互作用,则被淹没的金则被淹没的金 属筒在缓慢下降过程中属筒在缓慢下降过程中,筒内空气筒内空气 图图4 4 体积减小体积减小,同时同时 ()()A.A.从外界吸热从外界吸热 B.B.内能增大内能增大 C.C.向外界放热向外界放热 D.D.内能减小内能减小 素能提升素能提升第28页，共38页，编辑于2022年，星期日解析解析 缓慢下降的过程中缓慢下降的过程中,筒
32、内空气的温度与水温始筒内空气的温度与水温始 终相同终相同,即空气温度不变即空气温度不变.由于不计气体分子间的相互由于不计气体分子间的相互作用作用,分子势能始终不变分子势能始终不变,筒内空气分子的平均动能不筒内空气分子的平均动能不变变,所以筒内空气的内能不变所以筒内空气的内能不变.筒内空气的体积减小筒内空气的体积减小,外界对气体做功外界对气体做功,根据热力学第一定律根据热力学第一定律:U U=WW+Q Q,可可知筒内空气向外放热知筒内空气向外放热.答案答案 C第29页，共38页，编辑于2022年，星期日2.2.下列关于热力学三定律的表述中正确的是下列关于热力学三定律的表述中正确的是 ()()A.
33、A.热力学零度不可达到热力学零度不可达到 B.B.不可能使热量由低温物体传递到高温物体不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不而不 引起其他变化引起其他变化 C.C.其数学表达式是其数学表达式是U U=Q Q+W W D.D.能量在转化或转移的过程中总量保持不变能量在转化或转移的过程中总量保持不变 解析解析 热力学零度只可接近不能达到热力学零度只可接近不能达到,A A正确正确;B B是是 热力学第二定律的内容，热力学第二定律的内容，C C是热力学第一定律的表是热力学第一定律的表 达式达式,D D是能量守恒定律内容是能量守恒定律内容.A第30页，共38页，编辑于2022年，星期日3.3.如图如
34、图5 5所示所示,绝热隔板绝热隔板K K把绝热把绝热 的汽缸分隔成体积相等的两的汽缸分隔成体积相等的两 部分部分,K K与汽缸壁的接触是光与汽缸壁的接触是光 滑的滑的.两部分中分别盛有相同两部分中分别盛有相同 图图5 5 质量、相同温度的同种气体质量、相同温度的同种气体a a和和b b.气体分子之间相气体分子之间相 互作用势能可忽略互作用势能可忽略.现通过电热丝对气体现通过电热丝对气体a a加热一段加热一段 时间后时间后,a a、b b各自达到新的平衡各自达到新的平衡 ()()A.A.a a的体积增大了的体积增大了,压强变小了压强变小了 B.B.b b的温度升高了的温度升高了 C.C.加热后加
35、热后a a的分子热运动比的分子热运动比b b分子热运动更激烈分子热运动更激烈 D.D.a a增加的内能大于增加的内能大于b b增加的内能增加的内能 第31页，共38页，编辑于2022年，星期日解析解析 a a气体受热膨胀，通过活塞压缩气体气体受热膨胀，通过活塞压缩气体b b，对，对b b做做 功功,气体气体b b体积减小体积减小,由热力学第一定律由热力学第一定律,b b内能增加内能增加,温温度升高度升高,则则b b气体压强增大，最终达到平衡时气体压强增大，最终达到平衡时,a a气体和气体和b b气体压强相等气体压强相等,而而a a气体体积变大，所以气体体积变大，所以a a气体的温度气体的温度大
36、于大于b b气体的温度气体的温度,所以所以B B、C C、D D选项正确选项正确.答案答案 BCD第32页，共38页，编辑于2022年，星期日4.4.下列关于分子运动和热现象的说法正确的是下列关于分子运动和热现象的说法正确的是()()A.A.气体如果失去了容器的约束就会散开气体如果失去了容器的约束就会散开,这是因为这是因为 气体分子之间存在势能的缘故气体分子之间存在势能的缘故 B.B.一定量一定量100100的水变成的水变成100100的水蒸气的水蒸气,其分子其分子 之间的势能增加之间的势能增加 C.C.对于一定量的气体对于一定量的气体,如果压强不变如果压强不变,体积增大体积增大,那那 么它一
37、定从外界吸热么它一定从外界吸热 D.D.如果气体分子总数不变如果气体分子总数不变,而气体温度升高而气体温度升高,气体气体 分子的平均动能增大分子的平均动能增大,因此压强必然增大因此压强必然增大 E.E.一定量气体的内能等于其所一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和有分子热运动动能和 分子之间势能的总和分子之间势能的总和 F.F.如果气体温度升高如果气体温度升高,那么所有分子的速率都增加那么所有分子的速率都增加 第33页，共38页，编辑于2022年，星期日解析解析 气体分子是做无规则运动的气体分子是做无规则运动的,故失去容器后就故失去容器后就 会散开会散开,A A错误错误;B B分子平均动能
38、不变分子平均动能不变,但要吸热来增加但要吸热来增加分子势能分子势能,B B正确正确;根据气体状态方程根据气体状态方程,C C选项温度一定选项温度一定要升高要升高,又对外做功又对外做功,故一定吸热故一定吸热,C C正确正确;D D选项中没选项中没考虑气体的体积对压强的影响；根据内能定义知考虑气体的体积对压强的影响；根据内能定义知E E正正确确;F F选项中气温升高选项中气温升高,分子平均动能增大、平均速率分子平均动能增大、平均速率增大增大,但不是每个分子速率都增大但不是每个分子速率都增大,对单个分子的研究对单个分子的研究是毫无意义的是毫无意义的.答案答案 BCE第34页，共38页，编辑于2022
39、年，星期日5.5.某同学家新买了一台双门电冰箱，冷藏室容积为某同学家新买了一台双门电冰箱，冷藏室容积为 107 107 L L,冷冻室容积为冷冻室容积为118 118 L L,假设室内空气为理想假设室内空气为理想 气体气体.(1)(1)若室内空气摩尔体积为若室内空气摩尔体积为22.51022.510-3-3 m m3 3/molmol,阿阿 伏加德罗常数为伏加德罗常数为6.0106.0102323 molmol-1-1,在家中关闭冰箱在家中关闭冰箱 门密封后门密封后,电冰箱的冷藏室和冷冻室内大约共有多电冰箱的冷藏室和冷冻室内大约共有多 少个空气分子少个空气分子.(2)(2)若室内温度为若室内温
40、度为27,27,大气压为大气压为1101105 5 PaPa,关闭冰关闭冰 箱门通电工作一段时间后箱门通电工作一段时间后,冷藏室内温度降为冷藏室内温度降为6,6,若冷冻室温度降为若冷冻室温度降为-9,-9,此时冷藏室与冷冻室中空此时冷藏室与冷冻室中空 气的压强差多大气的压强差多大.第35页，共38页，编辑于2022年，星期日(3)(3)冰箱工作时把热量从温度较低的冰箱内部传到温冰箱工作时把热量从温度较低的冰箱内部传到温 度较高的冰箱外部度较高的冰箱外部,请分析说明这是否违背热力学第请分析说明这是否违背热力学第二定律二定律.解析解析 (1)(1)(2)(2)设气体初始温度为设气体初始温度为t t
41、0 0,压强为压强为p p0 0;后来冷藏室与冷后来冷藏室与冷冻室中的温度和压强分别为冻室中的温度和压强分别为t t1 1、p p1 1和和t t2 2、p p2 2,由于两部由于两部分气体分别做等容变化分气体分别做等容变化,根据查理定律根据查理定律第36页，共38页，编辑于2022年，星期日代入数据得代入数据得p p=5.010=5.0103 3 PaPa(3)(3)不违背热力学第二定律不违背热力学第二定律,因为热量不是自发地由因为热量不是自发地由低温向高温传递低温向高温传递,冰箱工作过程中要消耗电能冰箱工作过程中要消耗电能.答案答案 (1)6.010(1)6.0102424个个 (2)5.010(2)5.0103 3 Pa Pa (3)(3)见解析见解析 第37页，共38页，编辑于2022年，星期日反思总结反思总结返回返回 第38页，共38页，编辑于2022年，星期日