PAGEPAGE3第3講熱力學定律與能量守恒◎基礎鞏固練1．(多選)下列對熱學相關學問的推斷中正確的是________。A．對肯定質量的氣體加熱，其內能肯定增大B．物體溫度上升時，物體內的每個分子的速率都將增大C．對肯定質量的志向氣體，當它的壓強、體積都增大時，其內能肯定增大D．功轉化為熱的實際宏觀過程是不行逆過程E．自然界中的能量雖然是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要節約能源解析：氣體內能變更由做功和熱傳遞共同確定，A錯誤；溫度上升，分子的平均動能增大，部分分子速率也會減小，B錯誤；志向氣體壓強和體積增大。溫度肯定增大。內能肯定增大，C正確；一切涉及熱現象的宏觀過程都是不行逆的，D正確；自然界中的能量在數量上是守恒的。但能量在轉化過程中，品質漸漸降低，可利用的能量在漸漸削減，故要節約能源，E正確。答案：CDE2．(多選)夏天，小明同學把自行車輪胎上的氣門芯拔出的時候，會覺得從輪胎里噴出的氣體涼，假如把輪胎里的氣體視為志向氣體，則關于氣體噴出的過程，下列說法正確的是________。A．氣體的內能削減B．氣體的內能不變C．氣體來不及與外界發生熱交換，對外做功，溫度降低D．氣體膨脹時，熱量散得太快，使氣體溫度降低了E．氣體分子的平均動能減小解析：氣體噴出時，來不及與外界交換熱量，發生絕熱膨脹，Q＝0，對外做功，熱力學第肯定律的表達式為W＝ΔU，內能削減，溫度降低，溫度是分子平均動能的標記，則A、C、E正確。答案：ACE3．(多選)(2024·河南、河北、山西聯考)下列說法正確的是________。A．分子間距離增大時，分子間的引力減小，斥力增大B．當分子間的作用力表現為引力時，隨分子間距離的增大分子勢能增大C．肯定質量的志向氣體發生等溫膨脹。—定從外界汲取熱量D．肯定質量的志向氣體發生等壓膨脹，肯定向外界放出熱量E．熵的大小可以反映物體內分子運動的無序程度解析：分子間距離增大時，分子間的引力和斥力均減小，選項A錯誤；當分子間的作用力表現為引力時，隨分子間距離的增大分子勢能增大，選項B正確；肯定質量的志向氣體發生等溫膨脹，溫度不變，內能不變，對外做功，肯定從外界汲取熱量，選項C正確；肯定質量的志向氣體發生等壓膨脹，對外做功，依據蓋一呂薩克定律，等壓膨脹，溫度肯定上升，內能增大，肯定汲取熱量，選項D錯誤；熵是系統內分子運動無序性的量度，其大小可以反映物體內分子運動的無序程度，選項E正確。答案：BCE4．(多選)下列有關熱學的說法中正確的是________。A．氣體放出熱量，其分子的平均動能肯定減小B．氣體溫度上升，分子的平均動能肯定增大C．隨著科技的進步，物體的溫度可以降低到－300℃D．熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體E．對物體做功，物體的內能可能減小解析：由熱力學第肯定律可知，氣體放出熱量，其內能不肯定減小，溫度不肯定降低，故分子平均動能不肯定減小，選項A錯誤；溫度是分子平均動能的標記，溫度越高，分子的平均動能越大，選項B正確；依據熱力學第三定律可知，肯定零度(－273℃)是不行能達到的，所以－300℃是不行能達到的，選項C錯誤；在肯定的條件下，熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體，選項D正確；依據熱力學第肯定律可知，對物體做功的同時，若物體向外界放出熱量，其內能可能減小，選項E正確。答案：BDE5．(多選)下列說法正確的是________。A．對于肯定量的氣體，在完全失重的狀況下，氣體對容器壁的壓強為零B．假如沒有漏氣、沒有摩擦，也沒有機體熱量的損失，熱機的效率可以達到100%C．在各種晶體中，原子(或分子、離子)都是依據肯定的規則排列的，具有空間上的周期性D．在圍繞地球做勻速圓周運動的宇宙飛船中，自由懸浮的水滴呈球形，這是液體表面張力作用的結果E．肯定量的志向氣體等壓膨脹對外做功，氣體肯定吸熱解析：依據氣體壓強的產生緣由，在完全失重的狀況下，氣體的壓強不為零，選項A錯誤；依據熱力學其次定律，熱機的效率不行能達到100%，選項B錯誤；在各種晶體中，原子(或分子、離子)都是依據肯定的規則排列的，具有空間上的周期性，選項C正確；宇宙飛船中自由懸浮的水滴處于完全失重狀態，由于重力引起的液體內部的壓力為零，故液滴呈球形是液體表面張力作用的結果，選項D正確；肯定量的志向氣體等壓膨脹，溫度肯定上升，內能肯定增加，ΔU>0，膨脹對外做功，W<0，由熱力學第肯定律W＋Q＝ΔU可知，Q>0，說明氣體肯定吸熱，故選項E正確。答案：CDE6．(多選)(2024·海南單科·15)肯定量的志向氣體從狀態M可以經驗過程1或者過程2到狀態N，其pV圖象如圖所示。在過程1中，氣體始終與外界無熱量交換；在過程2中，氣體先經驗等容變更再經驗等壓變更。對于這兩個過程，下列說法正確的是________。A．氣體經驗過程1，其溫度降低B．氣體經驗過程1，其內能減小C．氣體在過程2中始終對外放熱D．氣體在過程2中始終對外做功E．氣體經驗過程1的內能變更量與經驗過程2的相同解析：氣體經驗過程1，壓強減小，體積變大，膨脹對外做功，內能減小，故溫度降低，故選項A、B正確；氣體在過程2中，依據志向氣體狀態方程eq\f(pV,T)＝C。則起先時，體積不變，壓強減小，則溫度降低，對外放熱，然后壓強不變，體積變大，膨脹對外做功，則溫度上升，吸熱，故選項C、D錯誤；無論是經過1過程還是2過程，初、末狀態相同，故內能變更量相同，故選項E正確。答案：ABE7．(2024·濰坊模擬)如圖所示在絕熱汽缸內，有一絕熱輕活塞封閉肯定質量的氣體，起先時缸內氣體溫度為27℃，封閉氣柱長9cm，活塞橫截面積S＝50cm2。現通過汽缸底部電阻絲給氣體加熱一段時間。此過程中氣體吸熱22J，穩定后氣體溫度變為127℃。已知大氣壓強等于105Pa，求：(1)加熱后活塞到汽缸底端的距離；(2)此過程中氣體內能變更了多少。解析：(1)取被封閉的氣體為探討的對象．起先時氣體的體積為L1S，溫度為：T1＝(273＋27)K＝300K，末狀態的體積為：L2S，溫度為：T2＝(273＋127)K＝400K氣體做等壓變更，則eq\f(L1S,T1)＝eq\f(L2S,T2)代入數據得：L2＝12cm。(2)在該過程中，氣體對外做功：W＝F·ΔL＝ρ0S(L2－L1)＝105×50×10－4×(12－9)×10－2J＝15J，由熱力學第肯定律：ΔU＝Q－W＝22J－15J＝7J。答案：(1)12cm(2)7J◎實力提升練8．(多選)在一個標準大氣壓下，1g水在沸騰時汲取了2260J的熱量后變成同溫度的水蒸氣，對外做了170J的功。已知阿伏加德羅常數NA＝6.0×1023mol－1，水的摩爾質量M＝18g/mol。下列說法中正確的是________。A．分子間的平均距離增大B．水分子的熱運動變得更猛烈了C．水分子總勢能的變更量為2090JD．在整個過程中能量是不守恒的E．1g水所含的分子數為3.3×1022個解析：液體變成氣體后，分子間的平均距離增大了，選項A正確；溫度是分子熱運動猛烈程度的標記，由于兩種狀態下的溫度是相同的，故兩種狀態下水分子熱運動的猛烈程度是相同的，選項B錯誤；水發生等溫變更，分子平均動能不變，因水分子總數不變，分子的總動能不變，依據熱力學第肯定律ΔU＝Q＋W，可得水的內能的變更量ΔU＝2260J－170J＝2090J，即水的內能增大2090J，則水分子的總勢能增大了2090J，選項C正確；在整個過程中能量是守恒的，選項D錯誤；1g水所含的分子數為n＝eq\f(m,M)NA＝eq\f(1,18)×6.0×1023＝3.3×1022(個)，選項E正確。答案：ACE9.如圖所示，一根兩端開口、橫截面積為S＝2cm2足夠長的玻璃管豎直插入水銀槽中并固定(插入水銀槽中的部分足夠深)。管中有一個質量不計的光滑活塞，活塞下封閉著長L＝21cm的氣柱，氣體的溫度為t1＝7℃，外界大氣壓取p0＝1.0×105Pa(相當于75cm高的汞柱的壓強)。(1)若在活塞上放一個質量為m＝0.1kg的砝碼，保持氣體的溫度t1不變，則平衡后氣柱為多長？(g＝10m/s2)(2)若保持砝碼的質量不變，對氣體加熱，使其溫度上升到t2＝77℃，此時氣柱為多長？(3)若在(2)過程中，氣體汲取的熱量為10J，則氣體的內能增加多少？解析：(1)被封閉氣體的初狀態為p1＝p0＝1.0×105PaV1＝LS＝42cm3，T1＝280K末狀態壓強p2＝p0＋eq\f(mg,S)＝1.05×105PaV2＝L2S，T2＝T1＝280K依據玻意耳定律，有p1V1＝p2V2，即p1L＝p2L2得L2＝eq\f(p1,p2)L＝20cm。(2)對氣體加熱后，氣體的壓強不變，p3＝p2，V3＝L3S，T3＝350K依據蓋·呂薩克定律，有eq\f(V2,T2)＝eq\f(V3,T3)，即eq\f(L2,T2)＝eq\f(L3,T3)得L3＝eq\f(T3,T2)L2＝25cm。(3)氣體對外做的功W＝p2Sh＝p2S(L3－L2)＝1.05J依據熱力學第肯定律得ΔU＝W＋Q＝－1.05J＋10J＝8.95J即氣體的內能增加8.95J。答案：(1)20cm(2)25cm(3)8.95J10．肯定質量的志向氣體經驗了如圖所示的A→B→C→D→A循環，該過程每個狀態視為平衡態，各狀態參數如圖所示。A狀態的壓強為1×105Pa，求：(1)B狀態的溫度；(2)完成一次循環，氣體與外界熱交換的熱量。解析：(1)志向氣體從A狀態到B狀態的過程中，壓強保持不變，依據蓋-呂薩克定律有eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)代入數據解得TB＝eq\f(VB,VA)TA＝600K(2)志向氣體從A狀態到B狀態的過程中，外界對氣體做功W1＝－pA(VB－VA)解得W1＝－100J氣體從B狀態到C狀態的過程中，體積保持不變，依據查理定