專題79熱力學(xué)定律與能量守恒定律專題導(dǎo)航目錄TOC\o"1-3"\h\u?？键c(diǎn)熱力學(xué)定律與能量守恒定律 1考點(diǎn)拓展練習(xí) 4常考點(diǎn)歸納?？键c(diǎn)熱力學(xué)定律與能量守恒定律【典例1】如圖所示，氣缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體?，F(xiàn)緩慢地向活塞上倒一定質(zhì)量的細(xì)沙，忽略環(huán)境的溫度變化，在此過(guò)程中如果氣缸、活塞（）A．導(dǎo)熱良好，氣缸內(nèi)氣體的內(nèi)能必增大 B．導(dǎo)熱良好，氣缸內(nèi)氣體向外放熱 C．絕熱良好，氣缸內(nèi)氣體分子的平均動(dòng)能不變 D．絕熱良好，氣缸內(nèi)所有氣體分子的運(yùn)動(dòng)速率都變大【典例2】如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷狀態(tài)b、c、到達(dá)狀態(tài)d，已知一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能與溫度滿足U＝kT（k為常數(shù)）。該氣體在狀態(tài)a時(shí)溫度為T0，求：①氣體在狀態(tài)d時(shí)的溫度；②氣體從狀態(tài)a到達(dá)狀態(tài)d過(guò)程從外界吸收的熱量。【技巧點(diǎn)撥】1．熱力學(xué)第一定律(1)改變物體內(nèi)能的兩種方式①做功；②熱傳遞。(2)熱力學(xué)第一定律①內(nèi)容：一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做的功的和。②表達(dá)式：ΔU＝Q＋W。(3)對(duì)公式ΔU＝Q＋W符號(hào)的規(guī)定符號(hào)WQΔU＋外界對(duì)物體做功物體吸收熱量?jī)?nèi)能增加－物體對(duì)外界做功物體放出熱量?jī)?nèi)能減少(4)幾種特殊情況①若過(guò)程是絕熱的，則Q＝0，W＝ΔU，外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加；②若過(guò)程中不做功，即W＝0，則Q＝ΔU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加；③若過(guò)程的始末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＋Q＝0或W＝－Q，外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量。(5)應(yīng)用注意事項(xiàng)①應(yīng)用熱力學(xué)第一定律時(shí)要明確研究的對(duì)象是哪個(gè)物體或者是哪個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)；②應(yīng)用熱力學(xué)第一定律計(jì)算時(shí)，要依照符號(hào)法則代入數(shù)據(jù)，對(duì)結(jié)果的正、負(fù)也同樣依照規(guī)則來(lái)解釋其意義；③分析此類問(wèn)題需要注意兩點(diǎn)，“絕熱”說(shuō)明與外界沒(méi)有熱交換，氣體向真空擴(kuò)散時(shí)對(duì)外不做功。2．熱力學(xué)第二定律（1）在熱力學(xué)第二定律的表述中，“自發(fā)地”、“不產(chǎn)生其他影響”的涵義①“自發(fā)地”指明了熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性，不需要借助外界提供能量的幫助．②“不產(chǎn)生其他影響”的涵義是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過(guò)程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對(duì)周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學(xué)方面的影響．如吸熱、放熱、做功等．（2）熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)熱力學(xué)第二定律的每一種表述，都揭示了大量分子參與宏觀過(guò)程的方向性，進(jìn)而使人們認(rèn)識(shí)到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性．特別提醒熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，但在有外界影響的條件下，熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，如電冰箱；在引起其他變化的條件下內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，如氣體的等溫膨脹過(guò)程．（3）兩類永動(dòng)機(jī)的比較第一類永動(dòng)機(jī)第二類永動(dòng)機(jī)不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能不斷地對(duì)外做功的機(jī)器從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響的機(jī)器違背能量守恒定律，不可能制成不違背能量守恒定律，但違背熱力學(xué)第二定律，不可能制成3.解答熱力學(xué)第二定律問(wèn)題時(shí)應(yīng)注意①熱力學(xué)第一定律說(shuō)明發(fā)生的任何過(guò)程中能量必定守恒，熱力學(xué)第二定律說(shuō)明并非所有能量守恒的過(guò)程都能實(shí)現(xiàn)．②熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，但在有外界影響的條件下，熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，如電冰箱；在引起其他變化的條件下內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，如氣體的等溫膨脹過(guò)程．【變式演練1】新冠肺炎疫情期間，某班級(jí)用于消毒的噴壺示意圖如圖所示。閉合閥門K，向下壓壓桿A可向瓶?jī)?nèi)儲(chǔ)氣室充氣，多次充氣后按下按柄B打開閥門K，消毒液會(huì)自動(dòng)經(jīng)導(dǎo)管從噴嘴處噴出。儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體可視為理想氣體，充氣和噴液過(guò)程中溫度均保持不變，則下列說(shuō)法正確的是（）A．充氣過(guò)程中儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體分子數(shù)增多且分子運(yùn)動(dòng)劇烈程度增加 B．噴液過(guò)程中，儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體對(duì)外界做功并吸收熱量 C．充氣過(guò)程中，儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體內(nèi)能不變 D．噴液過(guò)程中，儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體分子對(duì)器壁單位面積的平均作用力增大【變式演練2】如圖，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了A→B→C的狀態(tài)變化過(guò)程，在此過(guò)程中氣體的內(nèi)能增加了135J，外界對(duì)氣體做了90J的功。已知狀態(tài)A時(shí)氣體的體積VA＝600cm3．求：（1）從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程中，氣體與外界熱交換的熱量；（2）狀態(tài)A時(shí)氣體的壓強(qiáng)pA?？键c(diǎn)拓展練習(xí)1．下列關(guān)于分子運(yùn)動(dòng)和熱現(xiàn)象的說(shuō)法正確的是（）A．氣體如果失去了容器的約束就會(huì)散開，這是因?yàn)闅怏w分子之間存在斥力的緣故 B．一定量100℃的水變成100℃的水蒸氣，其分子之間的勢(shì)能不變 C．對(duì)于一定量的理想氣體，如果壓強(qiáng)不變，體積增大，那么它一定從外界吸熱 D．如果氣體分子總數(shù)不變，而氣體溫度升高，氣體分子的平均動(dòng)能增大，因此壓強(qiáng)必然增大2．在熱力學(xué)中，下列說(shuō)法正確的是（）A．當(dāng)分子間的距離變小時(shí)，分子間作用力可能減小，也可能增大 B．物體的溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，每個(gè)分子的動(dòng)能越大 C．一定質(zhì)量的理想氣體吸熱后，溫度一定升高 D．一定質(zhì)量的理想氣體，對(duì)外做功，壓強(qiáng)一定減小3．卡諾循環(huán)是能體現(xiàn)熱機(jī)工作時(shí)氣缸內(nèi)氣體狀態(tài)循環(huán)變化基本特性的理想循環(huán)，其循環(huán)過(guò)程如圖所示?？ㄖZ循環(huán)包含1、3兩個(gè)等溫過(guò)程和2、4兩個(gè)絕熱過(guò)程。氣缸內(nèi)氣體可看作理想氣體，關(guān)于卡諾循環(huán)，下列說(shuō)法正確的是（）A．過(guò)程1氣體放熱 B．過(guò)程2氣體溫度升高 C．過(guò)程3氣體對(duì)外界做功 D．經(jīng)a→b→c→d→a完整循環(huán)過(guò)程時(shí)氣體對(duì)外界做的功大于外界對(duì)氣體做的功4．下列說(shuō)法正確的是（）A．質(zhì)量和溫度都相同的氣體，內(nèi)能一定相同 B．凡是能量守恒的過(guò)程一定能夠自發(fā)地發(fā)生 C．當(dāng)分子間距r＞r0時(shí)，分子間的引力隨著分子間距的增大而增大，分子間的斥力隨著分子間距的增大而減小，所以分子力表現(xiàn)為引力 D．一定量的理想氣體在等溫膨脹過(guò)程中，一定吸收熱量5．裝有一定質(zhì)量理想氣體的薄鋁筒開口向下浸在恒溫水槽中，如圖所示，現(xiàn)推動(dòng)鋁筒使其緩慢下降，鋁筒內(nèi)氣體無(wú)泄漏，則鋁筒在下降過(guò)程中，筒內(nèi)氣體（）A．壓強(qiáng)減小 B．內(nèi)能減小 C．向外界放熱 D．分子平均動(dòng)能變大6．為了更好地利用自然資源，某地區(qū)利用風(fēng)力發(fā)電為當(dāng)?shù)厣钌a(chǎn)提供電能，如圖所示。已知該地區(qū)的風(fēng)速約為10m/s，空氣的密度為約1.3kg/m3。若使風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)通過(guò)的截面積約為400m2，且風(fēng)能的25%可轉(zhuǎn)化為電能，則發(fā)電功率約為（）A．6.5×104W B．1.3×105W C．2.6×105W D．1.04×106W7．如圖所示，兩種不同的金屬組成一個(gè)回路，接觸頭1置于熱水杯中，接觸頭2置于冷水杯中，此時(shí)回路中電流計(jì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這是溫差電現(xiàn)象。假設(shè)此過(guò)程電流做功為W，接觸頭1從熱水中吸收的熱量為Q1，冷水從接觸頭2吸收的熱量為Q2，根據(jù)熱力學(xué)第二定律可得（）A．Q1＝W B．Q1＞W(wǎng) C．Q1＜Q2 D．Q1+Q2＝W8．為做好新冠肺炎疫情防控，學(xué)校用如圖所示的壓縮式噴霧器對(duì)教室走廊等場(chǎng)所進(jìn)行消殺工作。給儲(chǔ)液罐打足氣，打開開關(guān)就可以讓藥液噴灑出來(lái)。若罐內(nèi)氣體溫度保持不變，隨著藥液的不斷噴出，則罐內(nèi)氣體（）A．內(nèi)能不斷減小 B．壓強(qiáng)不斷減小 C．外界對(duì)氣體做功 D．氣體對(duì)外放熱9．如圖所示，絕熱的汽缸被一個(gè)絕熱的活塞分成左、右兩部分，活塞質(zhì)量不計(jì)，活塞用銷釘鎖住，活塞與汽缸之間沒(méi)有摩擦，汽缸左邊裝有一定質(zhì)量的理想氣體，右邊為真空，現(xiàn)在拔去銷釘，抽去活塞，讓氣體向右邊的真空做絕熱自由膨脹，下列說(shuō)法正確的是（）A．氣體在向真空膨脹的過(guò)程中對(duì)外做功，氣體內(nèi)能減少 B．氣體在向真空膨脹的過(guò)程中，分子平均動(dòng)能變小 C．氣體在向真空膨脹的過(guò)程中，系統(tǒng)的熵不可能增加 D．若無(wú)外界的干預(yù)，氣體分子不可能自發(fā)地退回到左邊，使右邊重新成為真空10．如圖，開口朝下的圓筒形氣缸豎直懸掛，處于靜止?fàn)顟B(tài)，氣缸內(nèi)用橫截面積為S的薄活塞封閉著溫度為300K的某種理想氣體，活塞可在氣缸內(nèi)上下無(wú)摩擦滑動(dòng)。通過(guò)電熱絲可以對(duì)