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1、第106讲.热学热力学定律一、知识提要1.热力学第一定律（能量守恒定律）热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在 转换过程中，能量的总值保持不变。表达式为Q=U+W。（1）能量守恒定律：能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另 一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转移和转化的过程中，能量的总量不变。（2）符号规律：热力学第一定律的数学表达式也适用于物体对外做功，向外界散热和内能 减少的情况，因此在使用：U=-W+Q时，通常有如下规定：外界对系统做功，W0,即W为正值。系统对外界做功，WvO,即W为负值。系统从外界吸收热量，Q0,即
2、Q为正值系统从外界放出热量，Q0,即aU为正值系统内能减少，U0,即aU为负值2.热力学第二定律不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，或不可能从单一热源取热使之 完全转换为有用的功而不产生其他影响，或不可逆热力过程中蜡的微增量总是大于零。克劳修斯表述：热量可以自发地从温度高的物体传递到较冷的物体，但不可能自发地从温度 低的物体传递到温度高的物体；开尔文普朗克表述：不可能从单一热源吸取热量，并将这热量完全变为功，而不产生其他 影响。热力学第三定律通常表述为绝对零度时，所有纯物质的完美晶体的燧值为零。或者绝对零度（T=OK BP-273. 15）不可达到。4.理想气体状态方程：PV=n
3、RT二、例题解析【例1】（2015,重庆卷）某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增 大.若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么（）A.外界对胎内气体做功，气体内能减小B.外界对胎内气体做功，气体内能增大C.胎内气体对外界做功，内能减小D.胎内气体对外界做功，内能增大【例2】（2016,全国卷I ）关于热力学定律，下列说法正确的是A.气体吸热后温度一定升高B.对气体做功可以改变其内能C.理想气体等压膨胀过程一定放热D.热量不可能自发地从低温物体传到高温物体E.如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必 定达到热平衡【例3】（2016,
4、全国卷川）关于气体的内能，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.气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大C.气体被压缩时，内能可能不变D. 一定量的某种理想气体的内能只与温度有关E. 一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加三、课后习题1 .有一个小气泡从水池底缓慢地上升，气泡跟水不发生热传递，而气泡内气体体积不断增甲7777777777/大.在小气泡上升的过程中（）A.由于气泡克服重力做功，则它的内能减少B.由于重力和浮力的合力对气泡做功，则它的内能增加C.由于气泡内气体膨胀做功，则它的内能增加D.由于气泡内气体膨胀做功，则它的内能减少2 .如图所示，气缸放
5、置在水平地面上，质量为m的活塞将气缸分成甲、乙两气室，两气室 中均充有气体，气缸、活塞是绝热的且不漏气.开始活塞被销钉固定，现将销钉拔掉，活塞 最终静止在距原位置下方h处，设活塞移动前后甲气体内能的变化量为AE,不计气体重心 改变的影响，下列说法正确的是（）A. AE=mghB. AEmghC - AEmghD.以上三种情况均有可能3 .（多选题）对于热量、功和内能三者的下列说法中正确的是（）A.三者单位相同，物理意义相同B.热量和功是内能的量度C.热量和功由过程决定，而内能由物体状态决定D.系统内能增加了 100J,可能是外界采用绝热方式对系统做功100 J,也可能是外界 单纯地对系统传热1
6、00 J4 .太阳向地球表面每平方米辐射光能的功率是1.4 kW今要用凹面镜制成的太阳灶烧水，并要使初温为20 质量为5 kg的水在1 200 s内沸腾,则太阳灶中凹面镜 受光照面积的直径至少应该是多少？（设太阳灶的总效率为50%)5. (14分)如图所示，为一汽缸内封闭的一定质量的气体的p V图线，当该系统从状态a 沿过程a-c-b到达状态b时，有335 J的热量传入系统，系统对外界做功126 J,求：(1)若沿adb过程，系统对外做功42 J,则有多少热量传入系统？(2)若系统由状态b沿曲线过程返回状态a时，外界对系统做功84 J,问系统是吸热还是 放热？热量传递是多少？课内例题答案1.
7、D2. BDE3. CDE课后习题答案1 .解析：在小气泡上升的过程中，重力和浮力的合力对气泡做功，或者气泡克服重力 做功，它只能改变气泡的机械能，而不影响气泡内气体的内能，故A、B错；在上升的过程 中，气泡内气体膨胀而对外界做功，使它的内能减少，故C错误，D正确.答案：D2 .解析 气体甲体积减小，外界对它做正功，其中包括mgh和乙气体分子对活塞的力 做功W乙，且为正功，AE=mgh + W乙.答案B3 解析 热量、功和内能三者尽管单位相同，但物理意义有本质区别，A错.热量和 功由过程决定，内能由物体状态决定，热量和功是内能变化的量度，C对，B错.对一个绝 热过程AU = W=100 J,对
8、一个单纯热传递过程AU = Q=100 J, D对.答案CD4.解析 设凹面镜的直径为d,在t=l 200 s内太阳辐射到凹面镜的能量E=PtS=Lxi 400x1 2004= 1.318 8x106d2根据能量守恒可知50%E = cmAt1. 318 8xl06d2x50%=4.2xl03x5x(100-20)d= 1.6 m.答案L6m5.解析沿a-c-b过程AU = W + Q = (-126 + 335)J=209 J.沿a-d-b过程AU=WZ+QS Q=AUW=209(42)J=251 J,即有 251 J 的热量传入系统.(2)由 a-b, AU=209 J由 ba, AU=-AU=209 J.U，=W + Q = 84J + Q,Q = (-209 84)J=-293 J.负号说明系统放出热量.答案251J(2)放热 293 J