1、第 5 章熱力學定律r 熱力學第一定律熱力類第一定律及其應用第一類永動機能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化與守恒能量守恒定律應用熱力學定律自然過程的方向性熱力學第二疋律熱力學第二定律的表述(2)符號法貝1外界對物體做功，則W為正；物體對外界做功，貝UW為負。物體從外界吸熱，則Q為正；物體放出熱量，則Q為負。物體內(nèi)能增加，U為正；物體內(nèi)能減少， U為負。(3)三個物理量正負的判斷方法外界對氣體做功W勺正負的判斷：對于氣體一般要看體積如何變化，體積變大，對外做功，W為負；體積變小，外界對氣體做功，W為正。提示：氣體向真空擴散，盡管體積變大，但并不對外做功。夠章末小結(jié)與測評”對應學生用書 P53理上干，加

2、壌點“章末盤點評悅自我!熱力學第一定律應用知識結(jié)構(gòu)圖示知識結(jié)構(gòu)圖示即出1門1血RJ高頻琴點例折高頻琴點例折GA4JP I N K ADU AN L I 1 I熱力學第一定律的表達式：U= Q+W熵一一無序程度的量度!有序與需熵和熵增加原理22在熱傳遞過程中熱量Q的正負的判斷：物體溫度低于外界環(huán)境溫度，物體吸熱，Q為正；物體溫度高于外界環(huán)境溫度，物體放熱，Q為負。33內(nèi)能變化情況的判斷：對于理想氣體要抓住溫度變化是內(nèi)能變化的標志，溫度升高，內(nèi)能增加，U為正；溫度降低，內(nèi)能減少，U為負。例 1帶有活塞的汽缸內(nèi)封閉有一定量的理想氣體，氣體開始處于狀態(tài)a,然后經(jīng)過程ab到達狀態(tài)b或經(jīng)過程ac到達狀態(tài)c

3、,b、c狀態(tài)溫度相同，V-T圖像如圖 1 所示。設氣 體在狀態(tài)b和狀態(tài)c的壓強分別為pb和pc，在過程ab和ac中吸收的熱量分別為Qb和Qc,解析：由題圖知Tb=Tc,V）V：,則由玻意耳定律有pbV=pcU,可知pbpc;又因為Tb= 霍，所以過程ab和ac理想氣體溫度變化相同，其內(nèi)能變化相同，即厶U相同，ab過程體積變大，氣體對外做功，WQc。答案：CmaL1 熱力學第一定律與熱力學第二定律的比較規(guī)律區(qū)別聯(lián)系、.z 熱力學第一定律 心pc,QbQcC. pbQcB.pbpc,QbQcD .pbpc,Qbro時，分子間距離越大，分子勢能越大，r0,所以U0,即UA增大。同理，B氣室中氣體的體

4、積增大，氣體對外界 （活塞）做功，W0,所以UB0,即UB減小。故選 Co二、非選擇題（共 4 小題，共 52 分。將答案填在題中橫線上或按要求作答，解答題應寫8出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計算的要注明單位）9.（10 分）在將空氣壓縮裝入氣瓶的過程中，溫度保持不變，外界做了24 kJ 的功。現(xiàn)潛水員背著該氣瓶緩慢地潛入海底，若在此過程中，瓶中空氣的質(zhì)量保持不變，且放出了5kJ 的熱量。在上述兩個過程中，空氣的內(nèi)能共減小 _kJ，空氣_ （選填“吸收”或“放出”）的總熱量為_ kJ。解析：因為理想氣體的內(nèi)能只跟溫度有關，第一個過程是等溫壓縮，所以內(nèi)能不變，第二個過程中，體積不變，

5、說明只與外界發(fā)生熱傳遞，根據(jù)熱力學第一定律U=W Q所以U= 0 5 kJ =- 5 kJ，故空氣內(nèi)能減小 5 kJ，空氣放出 29 kJ 的熱量。答案：5 放出 2910.（10 分）如圖 3 所示，氣缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞通過定滑輪與一重物m相連并處于靜止狀態(tài)，此時活塞距缸口的距離h= 0.2 m，活塞橫截面積S= 10 cm2, 封閉氣體的壓強p= 5X104Pa。現(xiàn)通過電熱絲對缸內(nèi)氣體加熱，使活塞緩慢上升直至缸口。在此過 程中封閉氣體吸收了 Q= 60 J 的熱量，假設氣缸壁和活塞都是絕熱的，活塞質(zhì)量及一切摩擦不計，則在此過程中氣體的內(nèi)能增加了多少？圖 3解析：活塞在上升過程

6、中，氣體對外做功W=pSh根據(jù)熱力學第一定律U=斜W代入數(shù)據(jù)解得44U= 60 J5X10X10X10X0.2 J=50 J答案：50 J11.（14 分）（山東高考）如圖 4 所示，粗細均勻、導熱良好、裝有適量水銀的U 型管豎直放置，右端與大氣相通，左端圭寸閉氣柱長I1= 20 cm（可視為理想氣體），兩管中水銀面等9高。現(xiàn)將右端與一低壓艙（未畫出）接通，穩(wěn)定后右管水銀面高出左管水銀面h= 10 cm （環(huán)境溫度不變，大氣壓強p0= 75 cmHg）圖 4(1) 求穩(wěn)定后低壓艙內(nèi)的壓強(用“ cmHg 作單位)。(2) 此過程中左管內(nèi)的氣體對外界 _ (填“做正功”“做負功”或“不做功”)，

7、氣體將_ (填“吸熱”或“放熱”)。解析：(1)設 U 型管橫截面積為S,右端與大氣相通時左管中封閉氣體壓強為pi,右端與一低壓艙接通后左管中封閉氣體的壓強為卩2,氣柱長度為|2,穩(wěn)定后低壓艙內(nèi)的壓強為P。左管中封閉氣體發(fā)生等溫變化 ，根據(jù)玻意耳定律得piVi=P2Vpi=poP2=P+PhV=liS7= I2S由幾何關系得h= 2(1211)聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得p= 50cmHg(2)左管內(nèi)氣體膨脹，氣體對外界做正功，溫度不變，U= 0,根據(jù)熱力學第一定律得，U=Q+ W且W0,氣體將吸熱。答案：(i)50 cmHg (2)做正功 吸熱i2. (i8 分)(江蘇高考)如圖 5 所示，一定質(zhì)量的

8、理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A其中，A-B和OD為等溫過程， BTC和DA為絕熱過程(氣體與外 界無熱量交換)。這就是著名的“卡諾循環(huán)”。圖 5(1)該循環(huán)過程中，下列說法正確的是_A. AB過程中，外界對氣體做功B. BC過程中，氣體分子的平均動能增大10C.CTD 過程中，單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多D. DTA過程中，氣體分子的速率分布曲線不發(fā)生變化(2) 該循環(huán)過程中，內(nèi)能減小的過程是 _ (選填“ ATB“B- C“CTD或“DTA”)。若氣體在 ATB過程中吸收 63 kJ 的熱量，在 CTD過程中放出 38 kJ 的熱量，則氣體完成一次循環(huán)對外做的

9、功為 _ kJ。(3) 若該循環(huán)過程中的氣體為1 mol，氣體在A狀態(tài)時的體積為 10 L ,在B狀態(tài)時壓強為A狀態(tài)時的彳。求氣體在B狀態(tài)時單位體積內(nèi)的分子數(shù)。(已知阿伏加德羅常數(shù)NA= 6.0 x1023mol 計算J結(jié)果保留一位有效數(shù)字)解析：(1)考查氣體狀態(tài)變化圖像問題，意在考查考生根據(jù)圖像分析問題的能力。ATBCjL過程中，氣體體積變大，氣體對外做功，A 項錯誤；BTC為絕熱過程，氣體體積增大，氣體對外界做功，內(nèi)能減小，溫度降低，氣體分子的平均動能減小，B 項錯誤；CTD為等溫過程，氣體的溫度不變，體積減小，壓強增大，單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多，C 項正確；DTA過程中，氣體的溫度升高，因此氣體分子的速率分布曲線的最大值向速率大的 方向偏移，D項錯誤。(2)該循環(huán)過程中，BTC氣體溫度降低，內(nèi)能減小。由于一個循環(huán)中氣體的內(nèi)能不變，B-C DTA是絕熱過程，沒有熱量交換，因此整個過程吸收的熱量為63 kJ 38 kJ = 25 kJ ,根據(jù)熱力學第一定