PAGEPAGE1第3節熱力學第肯定律、能量守恒定律[對點訓練]考點1熱力學第肯定律的應用1.一個氣泡從恒溫水槽的底部緩慢向上浮起，(若不計氣泡內空氣分子勢能的改變)則()A.氣泡內空氣對外做功，內能不變，同時放熱B.氣泡內空氣對外做功，內能不變，同時吸熱C.氣泡內空氣內能削減，同時放熱D.氣泡內空氣內能不變，不吸熱也不放熱答案B解析氣泡上升過程中，由于水對氣泡的壓強減小，氣泡的體積增大，故氣泡內空氣對外做功，緩慢上升指有時間發生熱傳遞，可認為氣泡內空氣溫度是不變的。不計氣泡內空氣分子勢能的改變，內能不變，故須從外界汲取熱量，且汲取的熱量等于對外界所做的功。答案為B。2.在一個大氣壓下，1kg100℃的水變為1kg100℃的水蒸氣的過程，下列說法中正確的是()A.內能不變，對外界做功，肯定是吸熱過程B.內能增加，汲取的熱量等于內能的增加C.內能不變，汲取的熱量等于對外界做的功D.內能增加，從外界吸熱，汲取的熱量等于對外界做的功和增加的內能答案D解析水變成同溫度的水蒸氣時，分子間距從r0增大到約10r0，體積要擴大約1000倍，故需克服大氣壓力對外做功，同時克服分子力做功，分子勢能增加，內能增加，由熱力學第肯定律ΔU＝Q＋W，則Q＝ΔU－W，其中W為負值，故選項D正確。3.如圖所示，直立容器內部有被隔板隔開的A、B兩部分氣體，A的密度小，B的密度大，抽去隔板，加熱氣體，使兩部分氣體勻稱混合，設在此過程中氣體吸熱Q、氣體內能增量為ΔU，則()A.ΔU＝Q B．ΔU<QC.ΔU>Q D．無法比較答案B解析兩部分氣體混合后，因B的密度大，重心上升，重力做負功，由熱力學第肯定律W＋Q＝ΔU，得ΔU<Q，故選B。4.(多選)以下過程不行能發生的是()A.對物體做功，同時物體放熱，物體的溫度不變B.對物體做功，同時物體吸熱，物體的溫度不變C.物體對外做功，同時放熱，物體的內能不變D.物體對外做功，同時吸熱，物體的內能不變答案BC解析依據熱力學第肯定律W＋Q＝ΔU可知，對A：W>0，Q<0，可能出現ΔU>0、ΔU<0或ΔU＝0，所以A有可能，不符合題意；對B：W>0、Q>0，只能出現ΔU>0，不行能出現ΔU＝0，即B不行能，B符合題意；對C：W<0，Q<0，只能出現ΔU<0，不行能出現ΔU＝0，即C不行能，C符合題意；對D:W<0，Q>0，可能出現ΔU>0、ΔU<0或ΔU＝0，所以D有可能，不符合題意。考點2能量守恒定律的應用5.在一個與外界沒有熱交換的房間里打開冰箱門，冰箱正常工作，過一段時間房間內的溫度將如何改變()A.降低B．上升C．不變D．無法確定答案B解析冰箱消耗電能使冰箱內外發生熱交換而達到內部制冷，把冰箱與房間看做一個系統，打開冰箱門后，冰箱與房間內的熱交換發生在系統內，系統內部無法使系統總能量發生改變。但系統消耗電能增加了系統的總能量，依據能的轉化與守恒定律，系統增加的能量轉化為內能使房間的溫度上升。B項正確。6.如圖所示，一演示用的“永動機”轉輪由5根輕桿和轉軸構成，輕桿的末端裝有用形態記憶合金制成的葉片。輕推轉輪后，進入熱水的葉片因伸展而“劃水”，推動轉輪轉動。離開熱水后，葉片形態快速復原，轉輪因此能較長時間轉動。下列說法正確的是()A.轉輪依靠自身慣性轉動，不須要消耗外界能量B.轉輪轉動所需能量來自形態記憶合金自身C.轉動的葉片不斷攪動熱水，水溫上升D.葉片在熱水中汲取的熱量肯定大于在空氣中釋放的熱量答案D解析形態記憶合金從熱水中汲取熱量后，伸展劃水時一部分熱量轉變為水和轉輪的動能，另一部分釋放到空氣中，依據能量守恒定律可知只有D項正確。7.某同學想要估測每秒鐘太陽輻射到地球表面上的能量，他用一個橫截面積S＝3.2×10－2m2的保溫圓筒，內裝有質量為m＝0.4kg的水，讓太陽光垂直照耀t＝3min，水上升的溫度Δt＝2.2℃。已知水的比熱容c＝4.2×103J/(kg·℃)，地球半徑為R＝6400km，試求出太陽向地球表面輻射能量的功率。答案8.2×1016W解析太陽以熱輻射的方式向地球表面傳遞熱量。依據公式Q＝cmΔt先求出單位時間內輻射到地球表面單位面積上的功率，再求總功率。太陽輻射到水中的能量Q＝cmΔt＝4.2×103×0.4×2.2J≈3.7×103J，太陽光在1s內垂直照耀到1m2面積上的功率P＝eq\f(Q,St)＝eq\f(3.7×103,3.2×10－2×3×60)W/m2≈6.4×102W/m2，太陽輻射到地球表面上能量的功率P′＝P×πR2＝6.4×102×3.14×(6400×103)2W＝8.2×1016W。[綜合訓練]8.(多選)對于肯定質量的志向氣體，下列說法正確的是()A.若氣體的壓強和體積都不變，其內能也肯定不變B.若氣體的內能不變，其狀態也肯定不變C.若氣體的溫度隨時間不斷上升，其壓強也肯定不斷增大D.氣體溫度每上升1K所汲取的熱量與氣體經驗的過程有關E.當氣體溫度上升時，氣體的內能肯定增大答案ADE解析肯定質量的志向氣體，eq\f(pV,T)＝常量，p、V不變，則T不變，分子平均動能不變，又志向氣體分子勢能為零，故氣體內能不變，A項正確；志向氣體內能不變，則溫度T不變，由eq\f(pV,T)＝常量知，p及V可以改變，故狀態可以改變，B項錯誤；等壓改變過程，溫度上升、體積增大，故C錯誤；由熱力學第肯定律ΔU＝Q＋W知，溫度每上升1K，內能增量ΔU肯定，而外界對氣體做的功W與經驗的過程可能有關(如體積改變時)，因此汲取的熱量與氣體經驗的過程也有關，D項正確；溫度上升，分子平均動能增大，分子勢能為零，內能肯定增大，E項正確。9．帶有活塞的汽缸內封閉肯定質量的志向氣體，氣體起先處于狀態a，然后經過過程ab到達狀態b或經過過程ac到達狀態c，b、c狀態溫度相同，如圖所示。設氣體在狀態b和狀態c的壓強分別為pb和pc，在過程ab和ac中汲取的熱量分別為Qab和Qac，則()A.pb>pc，Qab>Qac B．pb>pc，Qab<QacC.pb<pc，Qab>Qac D．pb<pc，Qab<Qac答案C解析肯定質量的志向氣體內能只與溫度有關，從狀態a到狀態b，和到狀態c，兩過程溫度上升相同，即內能增加相同，但b狀態體積比a狀態大，所以從a狀態到b狀態氣體要對外界做功，由熱力學第肯定律知Qab>Qac，由于b、c狀態溫度相同，由玻意耳定律，pb<pc，故C正確。10.(多選)如圖所示，a、b、c、d表示肯定質量的志向氣體狀態改變過程中的四個狀態，圖中ad平行于橫坐標軸，ab的延長線過原點，以下說法正確的是()A.從狀態d到c，氣體不吸熱也不放熱B.從狀態c到b，氣體放熱C.從狀態a到d，氣體對外做功D.從狀態b到a，氣體吸熱答案BCD解析從狀態d到c，溫度不變，志向氣體內能不變，但是由于壓強減小，所以體積增大，對外做功，還要保持內能不變，肯定要汲取熱量，故A錯誤；氣體從狀態c到狀態b是一個降壓、降溫過程，同時體積減小，外界對氣體做功，而氣體的內能還要減小(降溫)就肯定要伴隨放熱的過程，故B正確；氣體從狀態a到狀態d是一個等壓、升溫的過程，同時體積增大，所以氣體要對外做功，C正確；氣體從狀態b到狀態a是個等容改變過程，隨壓強的增大，氣體的溫度上升，內能增大，而在這個過程中氣體的體積沒有改變，就沒有做功，氣體內能的增大是因為氣體吸熱的結果，故D正確。11.(多選)如圖所示，內壁光滑、導熱良好的汽缸中用活塞封閉有肯定質量的志向氣體。當環境溫度上升時，缸內氣體()A.內能增加B.對外做功C.壓強增大D.分子間的引力和斥力都增大答案AB解析因汽缸導熱良好，故環境溫度上升時封閉氣體溫度亦上升，而肯定質量的志向氣體內能只與溫度有關，故封閉氣體內能增大，A正確。因汽缸內壁光滑，由活塞受力平衡有p0S＋mg＝pS，即缸內氣體的壓強p＝p0＋eq\f(mg,S)不變，C錯誤。由蓋—呂薩克定律eq\f(V,T)＝恒量，可知氣體體積膨脹，對外做功，B正確。志向氣體分子間除碰撞瞬間外無相互作用力，故D錯誤。12.在一個標準大氣壓下，水在沸騰時，1g的水由液態變成同溫度的水汽，其體積由1.043cm3變為1676cm3。已知水的汽化熱為2263.8J/g。一個標準大氣壓p＝1.013×105Pa。求：(1)體積膨脹時氣體對外界做的功W；(2)氣體汲取的熱量Q；(3)氣體增加的內能ΔU。答案(1)169.7J(2)2263.8J(3)2094.1J解析取1g水為探討系統，把大氣視為外界。1g沸騰的水變