PAGEPAGE6第37講熱力學(xué)定律與能量守恒[解密考綱]理解熱力學(xué)第肯定律，知道變更內(nèi)能的兩種方式；知道與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀物理過(guò)程的方向性，了解熱力學(xué)其次定律；駕馭能量守恒定律及應(yīng)用．1．(2024·清遠(yuǎn)高三期末)(多選)下列推斷正確的是()A．肯定質(zhì)量的氣體等溫膨脹時(shí)，氣體分子單位時(shí)間對(duì)氣缸壁單位面積碰撞的次數(shù)將變少B．滿意能量守恒定律的宏觀過(guò)程都可以自發(fā)地進(jìn)行C．肯定質(zhì)量的志向氣體的壓強(qiáng)、體積都增大時(shí)，肯定從外界汲取熱量D．物體溫度上升時(shí)，物體內(nèi)全部分子的速率都肯定增大E．自然石英表現(xiàn)為各向異性，是由于該物質(zhì)的微粒在空間上有規(guī)則的排列ACE解析氣體做等溫膨脹，分子密度減小，氣體分子單位時(shí)間對(duì)氣缸壁單位面積碰撞的次數(shù)將變少，選項(xiàng)A正確；依據(jù)熱力學(xué)其次定律，熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，但不會(huì)自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他方面的變更，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；肯定質(zhì)量的志向氣體，當(dāng)它的壓強(qiáng)、體積都增大時(shí)，依據(jù)氣體方程得溫度增大，所以其內(nèi)能肯定增加，選項(xiàng)C正確；溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)記，物體溫度上升時(shí)，物體內(nèi)的分子平均動(dòng)能增大，但是個(gè)別分子速率可能減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；自然石英表現(xiàn)為各向異性，是由于該物質(zhì)的微粒在空間上有規(guī)則的排列，選項(xiàng)E正確．2．(2024·內(nèi)蒙古集寧一中高三期末)(多選)下列說(shuō)法正確的是()A．氣體的體積指的是氣體的分子所能夠到達(dá)的空間的體積，而不是該氣體全部分子的體積之和B．理論上，其次類永動(dòng)機(jī)并不違反能量守恒定律，所以隨著人類科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，其次類永動(dòng)機(jī)是有可能研制勝利的C．外界對(duì)氣體做功時(shí)，其內(nèi)能可能會(huì)削減D．給自行車打氣，越打越困難主要是因?yàn)樘?nèi)氣體壓強(qiáng)增大，而與分子間的斥力無(wú)關(guān)ACD解析氣體的體積指的是氣體的分子所能夠到達(dá)的空間的體積，而不是該氣體全部分子的體積之和，主要是因?yàn)闅怏w分子間空隙很大，故選項(xiàng)A正確；理論上，其次類永動(dòng)機(jī)并不違反能量守恒定律，但違反熱力學(xué)其次定律，其次類永動(dòng)機(jī)無(wú)法制成，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；外界對(duì)氣體做功時(shí)，假如同時(shí)向外界放熱，內(nèi)能可能削減，故選項(xiàng)C正確；給自行車打氣，越打越困難主要是因?yàn)樘?nèi)氣體壓強(qiáng)增大，與分子間的斥力無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)D正確．3．依據(jù)你學(xué)過(guò)的熱力學(xué)中的有關(guān)學(xué)問(wèn)，下列說(shuō)法正確的是()A．機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也可以全部用來(lái)做功轉(zhuǎn)化成機(jī)械能B．凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都具有方向性，在熱傳遞中，熱量只能從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能從低溫物體傳遞給高溫物體C．盡管科技不斷進(jìn)步，熱機(jī)的效率仍不能達(dá)到100%，制冷機(jī)卻可以使溫度降到－293℃D．第一類永動(dòng)機(jī)違反能量守恒定律，其次類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，其次類永動(dòng)機(jī)可以制造出來(lái)A解析機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能在引起其他變更時(shí)也可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，選項(xiàng)A正確；凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都具有方向性，在熱傳遞中，熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，也能從低溫物體傳遞給高溫物體，但必需借助外界的幫助，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；盡管科技不斷進(jìn)步，熱機(jī)的效率仍不能達(dá)到100%，制冷機(jī)也不能使溫度降到－293℃，只能無(wú)限接近－273.15℃，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；第一類永動(dòng)機(jī)違反能量守恒定律，其次類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，而是違反了熱力學(xué)其次定律，其次類永動(dòng)機(jī)不行能制造出來(lái)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．4．(2024·全國(guó)100所名校高三模擬)(多選)下列說(shuō)法正確的是()A．滿意能量守恒定律的宏觀過(guò)程都是可以自發(fā)進(jìn)行的B．熵是物體內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)無(wú)序程度的量度C．若容器中用活塞封閉著剛好飽和的一些水汽，當(dāng)保持溫度不變向下緩慢壓活塞時(shí)，水汽的質(zhì)量削減，密度不變D．當(dāng)分子間距離增大時(shí)，分子間引力增大，而分子間斥力減小E．當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子力和分子勢(shì)能總是隨分子間距離的減小而增大BCE解析滿意能量守恒定律的宏觀過(guò)程不肯定可以自發(fā)進(jìn)行，比如熱量就不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；熵越大，物體內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性程度越大，故選項(xiàng)B正確；液體的飽和汽壓與溫度有關(guān)，與體積無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)C正確；當(dāng)分子間距增加時(shí)，分子間引力、斥力都減小，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤；當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子力隨著分子間距的減小而增大，在平衡位置分子勢(shì)能具有最小值，故分子間距變更偏離平衡位置時(shí)，分子勢(shì)能增加，故選項(xiàng)E正確．5．(2024·濮陽(yáng)二模)(多選)下列說(shuō)法正確的是()A．大顆粒的鹽磨成細(xì)鹽，就變成了晶體B．兩個(gè)分子的間距從極近漸漸增大到10r0的過(guò)程中，它們的分子勢(shì)能先減小后增大C．空氣的相對(duì)濕度定義為空氣中所含水蒸氣壓強(qiáng)與同溫度水平的飽和蒸汽壓的比值D．給自行車打氣，越打越困難主要是因?yàn)樘?nèi)氣體壓強(qiáng)增大，而與分子間的斥力無(wú)關(guān)E．其次類永動(dòng)機(jī)不違反熱力學(xué)其次定律，但違反了熱力學(xué)第肯定律BCD解析將大顆粒的粗鹽磨成細(xì)鹽，細(xì)鹽仍舊是晶體，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；兩個(gè)分子的間距從極近漸漸增大到10r0的過(guò)程中，分子間表現(xiàn)出先斥力后引力，故分子力先做正功，后做負(fù)功，它們的分子勢(shì)能先減小后增大，選項(xiàng)B正確；空氣的相對(duì)濕度定義為空氣中所含水蒸氣壓強(qiáng)與同溫度水的飽和汽壓的比值，選項(xiàng)C正確；給自行車打氣，越打越困難主要是因?yàn)樘?nèi)氣體壓強(qiáng)增大，與分子間的斥力無(wú)關(guān)，因?yàn)榉肿映饬ζ鹱饔玫木嚯xr<r0，選項(xiàng)D正確；其次類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，但違反了熱力學(xué)其次定律，內(nèi)能在轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過(guò)程中要散熱，所以要引起其它變更，選項(xiàng)E錯(cuò)誤．6．(2024·全國(guó)卷Ⅱ)(多選)對(duì)于實(shí)際的氣體，下列說(shuō)法正確的是()A．氣體的內(nèi)能包括氣體分子的重力勢(shì)能B．氣體的內(nèi)能包括分子之間相互作用的勢(shì)能C．氣體的內(nèi)能包括氣體整體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能D．氣體體積變更時(shí)，其內(nèi)能可能不變E．氣體的內(nèi)能包括氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能BDE解析氣體的內(nèi)能等于全部分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子之間勢(shì)能的總和，故選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤，B、E正確；依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU＝W＋Q知道，變更內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞，所以體積發(fā)生變更時(shí)，內(nèi)能可能不變，故選項(xiàng)D正確．7．(2024·濮陽(yáng)一模)(多選)下列說(shuō)法正確的是()A．當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子力和分子勢(shì)能總是隨分子間距離的減小而增大B．液晶像液體一樣具有流淌性，其光學(xué)性質(zhì)與某些多晶體相像，具有各向同性的光學(xué)性質(zhì)C．其次類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，但違反了熱力學(xué)其次定律D．分子平均速率大的物體的溫度比分子平均速率小的物體的溫度高E．晶體熔化時(shí)汲取熱量，其分子平均動(dòng)能不變ACE解析當(dāng)分子間距小于r0，分子力表現(xiàn)為斥力，隨著分子間距的減小而增大，分子勢(shì)能也隨著分子間距的減小而增大，故選項(xiàng)A正確；液晶一方面像液體具有流淌性，另一方面又像晶體，分子在特定方向排列比較整齊有序，具有各向異性的光學(xué)性質(zhì)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；其次類永動(dòng)機(jī)不能制造出來(lái)的緣由是違反了熱力學(xué)其次定律，不違反能量守恒定律，故選項(xiàng)C正確；氣體溫度是氣體分子的平均動(dòng)能的標(biāo)記，而分子平均動(dòng)能不僅跟分子的平均速率有關(guān)，還跟分子的質(zhì)量有關(guān)，通常認(rèn)為分子運(yùn)動(dòng)越猛烈(即分子的平均速率越大)溫度越高是指同一物體而言，兩種不同氣體(分子質(zhì)量不同)，它們的分子質(zhì)量和平均速率的大小是無(wú)法確定分子平均動(dòng)能的大小的，因而也無(wú)法確定這兩種氣體溫度凹凸，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤；溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)記，晶體熔化時(shí)汲取熱量，但溫度不變，因此分子的平均動(dòng)能不變，故選項(xiàng)E正確．8．(2024·深圳高三調(diào)研)(多選)下列說(shuō)法正確的是()A．液晶具有流淌性，其光學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性B．太空艙中的液滴呈球狀是由于完全失重狀況下液體表面張力的作用C．用打氣筒的活塞壓縮氣體很費(fèi)勁，說(shuō)明分子間有斥力D．其次類永動(dòng)機(jī)是不行能制造出來(lái)的，因?yàn)樗`反了能量守恒定律E．在合適的條件下，某些晶體可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷w，某些非晶體也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫wABE解析液晶具有流淌性，其光學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性，選項(xiàng)A正確；太空艙中的液滴呈球狀是由于完全失重狀況下液體表面張力的作用，選項(xiàng)B正確；用打氣筒的活塞壓縮氣體很費(fèi)勁，這是氣體壓強(qiáng)作用的結(jié)果，不能說(shuō)明分子間有斥力，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；其次類永動(dòng)機(jī)是不行能制造出來(lái)的，因?yàn)樗`反了熱力學(xué)其次定律，不違反能量守恒定律，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；在合適的條件下，某些晶體可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷w，某些非晶體也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫w，例如自然石英是晶體，加工后做成玻璃就是非晶體，選項(xiàng)E正確．9．(2024·武漢高三調(diào)研)(多選)關(guān)于熱現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是()A．在“用油膜法估測(cè)分子的大小”的試驗(yàn)中，油酸分子的直徑(也就是單層油酸分子組成的油膜的厚度)等于一小滴溶液中純油酸的體積與它在水面上攤開(kāi)的面積之比B．兩個(gè)鄰近的分子之間同時(shí)存在著引力和斥力，它們都隨距離的增大而減小，當(dāng)兩個(gè)分子的距離為r0時(shí)，引力與斥力大小相等，分子勢(shì)能最小C．物質(zhì)是晶體還是非晶體，比較牢靠的方法是從各向異性或各向同性來(lái)推斷D．假如用Q表示物體汲取的能量，用W表示物體對(duì)外界所做的功，ΔU表示物體內(nèi)能的增加，那么熱力學(xué)第肯定律可以表達(dá)為Q＝ΔU＋WE．假如沒(méi)有漏氣沒(méi)有摩擦，也沒(méi)有機(jī)體熱量的損失，這樣的熱機(jī)的效率可以達(dá)到100%ABD解析依據(jù)用“油膜法”估測(cè)分子大小的試驗(yàn)原理可知，讓肯定體積的純油酸滴在水面上形成單分子油膜，由于油酸分子是緊密排列的，而且形成的油膜為單分子油膜，然后用每滴油酸酒精溶液所含油酸體積除以油膜面積得出的油膜厚度即為油酸分子直徑，故選項(xiàng)A正確；當(dāng)分子間的距離r＜r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力，減小分子間的距離，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加，當(dāng)分子間的距離r＞r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，增大分子間的距離，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加，所以當(dāng)兩個(gè)分子的距離為r0時(shí)，引力與斥力大小相等，分子勢(shì)能最小，故選項(xiàng)B正確；單晶體具有各向異性，多晶體與非晶體都具有各向同性，所以不能依據(jù)各向異性或各向同性來(lái)推斷物質(zhì)是晶體還是非晶體，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；依據(jù)熱力學(xué)第肯定律可知，假如用Q表示物體汲取的能量，用W表示物體對(duì)外界所做的功，ΔU表示物體內(nèi)能的增加，那么熱力學(xué)第肯定律可以表達(dá)為Q＝ΔU＋W，故選項(xiàng)D正確；依據(jù)熱力學(xué)其次定律可知，熱機(jī)的效率不行能達(dá)到100%，故選項(xiàng)E錯(cuò)誤．10．(2024·全國(guó)卷Ⅰ)(多選)如圖所示，肯定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)a起先，經(jīng)驗(yàn)過(guò)程①、②、③、④到達(dá)狀態(tài)e，對(duì)此氣體，下列說(shuō)法正確的是()A．過(guò)程①中氣體的壓強(qiáng)漸漸減小B．過(guò)程②中氣體對(duì)外界做正功C．過(guò)程④中氣體從外界汲取了熱量D．狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等E．狀態(tài)d的壓強(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)小BDE解析由志向氣體狀態(tài)方程eq\f(paVa,Ta)＝eq\f(pbVb,Tb)可知，pb>pa，即過(guò)程①中氣體的壓強(qiáng)漸漸增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于過(guò)程③中氣體體積增大，所以過(guò)程③中氣體對(duì)外做功，選項(xiàng)B正確；過(guò)程④中氣體體積不變，對(duì)外做功為零，溫度降低，內(nèi)能減小，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律，過(guò)程④中氣體放出熱量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于狀態(tài)c、d的溫度相等，依據(jù)志向氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，可知狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等，選項(xiàng)D正確；由志向氣體狀態(tài)方程eq\f(pdVd,Td)＝eq\f(pbVb,Tb)可知，狀態(tài)d的壓強(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)小，選項(xiàng)E正確．11．(2024·達(dá)州一模)在如圖甲所示的密閉汽缸內(nèi)裝有肯定質(zhì)量的志向氣體，圖乙是它從狀態(tài)A變更到狀態(tài)B的V-T圖象．已知AB的反向延長(zhǎng)線通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，氣體在A點(diǎn)的壓強(qiáng)為p＝1.0×105Pa，在從狀態(tài)A變更到狀態(tài)B的過(guò)程中，氣體汲取的熱量Q＝6.0×102J，求：(1)氣體在狀態(tài)B的體積VB；(2)此過(guò)程中氣體內(nèi)能的增量ΔU.解析(1)由V-T圖象通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，則知從A到B志向氣體發(fā)生等壓變更．由蓋－呂薩克定律得eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)，解得VB＝eq\f(TB,TA)VA＝eq\f(4×102,3×102)×6.0×10－3m3＝8.0×10－3m3.(2)外界對(duì)氣體做的功W＝p(VB－VA)＝－1.0×105×(8.0×10－3－6.0×10－3)J＝－2×102J，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU＝Q＋W，解得ΔU＝6.0×102J－2×102J＝4.0×102J＝400J.答案(1)8.0×10－3m3(2)400J12．(2024·湖南師大附中模擬)如圖所示，一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓柱形汽缸，高度為L(zhǎng)、底面積為S，缸內(nèi)有一個(gè)質(zhì)量為m的活塞，封閉了肯定質(zhì)量的志向氣體．溫度為熱力學(xué)溫標(biāo)T0時(shí)，用繩子系住汽缸底，將汽缸倒過(guò)來(lái)懸掛起來(lái)，汽缸處于豎直狀態(tài)，缸內(nèi)氣體高為L(zhǎng)0.已知重力加速度為g，大氣壓強(qiáng)為p0，不計(jì)活塞厚度及活塞與缸體的摩擦，問(wèn)：(1)采納緩慢升溫的方法使活塞與汽缸脫離，缸內(nèi)氣體的溫度至少要上升到多少？(2)從起先升溫到活塞剛要脫離汽缸，缸內(nèi)氣體壓力對(duì)活塞做功多少？(3)當(dāng)活塞剛要脫離汽缸時(shí)，缸內(nèi)氣體的內(nèi)能增加量為ΔU，則氣體在活塞下移的過(guò)程中汲取的熱量為多少？解析(1)氣體等壓變更，由蓋—呂薩克定律得eq\f(L0S,T0)＝eq\f(LS,T)，解得T＝eq\f(LT0,L0).(2)對(duì)活塞，由平衡條件得mg＋pS＝p0S，氣體做功W＝Fl＝pSl＝pS(L－L0)，解得W＝(p0S－mg)(L－L0)．(3)由熱力學(xué)第肯定律得Δ