PAGEPAGE3第3講熱力學(xué)定律與能量守恒◎基礎(chǔ)鞏固練1．(多選)下列對(duì)熱學(xué)相關(guān)學(xué)問(wèn)的推斷中正確的是________。A．對(duì)肯定質(zhì)量的氣體加熱，其內(nèi)能肯定增大B．物體溫度上升時(shí)，物體內(nèi)的每個(gè)分子的速率都將增大C．對(duì)肯定質(zhì)量的志向氣體，當(dāng)它的壓強(qiáng)、體積都增大時(shí)，其內(nèi)能肯定增大D．功轉(zhuǎn)化為熱的實(shí)際宏觀過(guò)程是不行逆過(guò)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(jié)約能源解析：氣體內(nèi)能變更由做功和熱傳遞共同確定，A錯(cuò)誤；溫度上升，分子的平均動(dòng)能增大，部分分子速率也會(huì)減小，B錯(cuò)誤；志向氣體壓強(qiáng)和體積增大。溫度肯定增大。內(nèi)能肯定增大，C正確；一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都是不行逆的，D正確；自然界中的能量在數(shù)量上是守恒的。但能量在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，品質(zhì)漸漸降低，可利用的能量在漸漸削減，故要節(jié)約能源，E正確。答案：CDE2．(多選)夏天，小明同學(xué)把自行車輪胎上的氣門芯拔出的時(shí)候，會(huì)覺(jué)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(guān)于氣體噴出的過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是________。A．氣體的內(nèi)能削減B．氣體的內(nèi)能不變C．氣體來(lái)不及與外界發(fā)生熱交換，對(duì)外做功，溫度降低D．氣體膨脹時(shí)，熱量散得太快，使氣體溫度降低了E．氣體分子的平均動(dòng)能減小解析：氣體噴出時(shí)，來(lái)不及與外界交換熱量，發(fā)生絕熱膨脹，Q＝0，對(duì)外做功，熱力學(xué)第肯定律的表達(dá)式為W＝ΔU，內(nèi)能削減，溫度降低，溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)記，則A、C、E正確。答案：ACE3．(多選)(2024·河南、河北、山西聯(lián)考)下列說(shuō)法正確的是________。A．分子間距離增大時(shí)，分子間的引力減小，斥力增大B．當(dāng)分子間的作用力表現(xiàn)為引力時(shí)，隨分子間距離的增大分子勢(shì)能增大C．肯定質(zhì)量的志向氣體發(fā)生等溫膨脹。—定從外界汲取熱量D．肯定質(zhì)量的志向氣體發(fā)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(nèi)分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)序程度解析：分子間距離增大時(shí)，分子間的引力和斥力均減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)分子間的作用力表現(xiàn)為引力時(shí)，隨分子間距離的增大分子勢(shì)能增大，選項(xiàng)B正確；肯定質(zhì)量的志向氣體發(fā)生等溫膨脹，溫度不變，內(nèi)能不變，對(duì)外做功，肯定從外界汲取熱量，選項(xiàng)C正確；肯定質(zhì)量的志向氣體發(fā)生等壓膨脹，對(duì)外做功，依據(jù)蓋一呂薩克定律，等壓膨脹，溫度肯定上升，內(nèi)能增大，肯定汲取熱量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；熵是系統(tǒng)內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)無(wú)序性的量度，其大小可以反映物體內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)序程度，選項(xiàng)E正確。答案：BCE4．(多選)下列有關(guān)熱學(xué)的說(shuō)法中正確的是________。A．氣體放出熱量，其分子的平均動(dòng)能肯定減小B．氣體溫度上升，分子的平均動(dòng)能肯定增大C．隨著科技的進(jìn)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(duì)物體做功，物體的內(nèi)能可能減小解析：由熱力學(xué)第肯定律可知，氣體放出熱量，其內(nèi)能不肯定減小，溫度不肯定降低，故分子平均動(dòng)能不肯定減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)記，溫度越高，分子的平均動(dòng)能越大，選項(xiàng)B正確；依據(jù)熱力學(xué)第三定律可知，肯定零度(－273℃)是不行能達(dá)到的，所以－300℃是不行能達(dá)到的，選項(xiàng)C錯(cuò)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(xiàng)D正確；依據(jù)熱力學(xué)第肯定律可知，對(duì)物體做功的同時(shí)，若物體向外界放出熱量，其內(nèi)能可能減小，選項(xiàng)E正確。答案：BDE5．(多選)下列說(shuō)法正確的是________。A．對(duì)于肯定量的氣體，在完全失重的狀況下，氣體對(duì)容器壁的壓強(qiáng)為零B．假如沒(méi)有漏氣、沒(méi)有摩擦，也沒(méi)有機(jī)體熱量的損失，熱機(jī)的效率可以達(dá)到100%C．在各種晶體中，原子(或分子、離子)都是依據(jù)肯定的規(guī)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(yùn)動(dòng)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(jié)果E．肯定量的志向氣體等壓膨脹對(duì)外做功，氣體肯定吸熱解析：依據(jù)氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生緣由，在完全失重的狀況下，氣體的壓強(qiáng)不為零，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；依據(jù)熱力學(xué)其次定律，熱機(jī)的效率不行能達(dá)到100%，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在各種晶體中，原子(或分子、離子)都是依據(jù)肯定的規(guī)則排列的，具有空間上的周期性，選項(xiàng)C正確；宇宙飛船中自由懸浮的水滴處于完全失重狀態(tài)，由于重力引起的液體內(nèi)部的壓力為零，故液滴呈球形是液體表面張力作用的結(jié)果，選項(xiàng)D正確；肯定量的志向氣體等壓膨脹，溫度肯定上升，內(nèi)能肯定增加，ΔU>0，膨脹對(duì)外做功，W<0，由熱力學(xué)第肯定律W＋Q＝ΔU可知，Q>0，說(shuō)明氣體肯定吸熱，故選項(xiàng)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(tài)M可以經(jīng)驗(yàn)過(guò)程1或者過(guò)程2到狀態(tài)N，其pV圖象如圖所示。在過(guò)程1中，氣體始終與外界無(wú)熱量交換；在過(guò)程2中，氣體先經(jīng)驗(yàn)等容變更再經(jīng)驗(yàn)等壓變更。對(duì)于這兩個(gè)過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是________。A．氣體經(jīng)驗(yàn)過(guò)程1，其溫度降低B．氣體經(jīng)驗(yàn)過(guò)程1，其內(nèi)能減小C．氣體在過(guò)程2中始終對(duì)外放熱D．氣體在過(guò)程2中始終對(duì)外做功E．氣體經(jīng)驗(yàn)過(guò)程1的內(nèi)能變更量與經(jīng)驗(yàn)過(guò)程2的相同解析：氣體經(jīng)驗(yàn)過(guò)程1，壓強(qiáng)減小，體積變大，膨脹對(duì)外做功，內(nèi)能減小，故溫度降低，故選項(xiàng)A、B正確；氣體在過(guò)程2中，依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C。則起先時(shí)，體積不變，壓強(qiáng)減小，則溫度降低，對(duì)外放熱，然后壓強(qiáng)不變，體積變大，膨脹對(duì)外做功，則溫度上升，吸熱，故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤；無(wú)論是經(jīng)過(guò)1過(guò)程還是2過(guò)程，初、末狀態(tài)相同，故內(nèi)能變更量相同，故選項(xiàng)E正確。答案：ABE7．(2024·濰坊模擬)如圖所示在絕熱汽缸內(nèi)，有一絕熱輕活塞封閉肯定質(zhì)量的氣體，起先時(shí)缸內(nèi)氣體溫度為27℃，封閉氣柱長(zhǎng)9cm，活塞橫截面積S＝50cm2?，F(xiàn)通過(guò)汽缸底部電阻絲給氣體加熱一段時(shí)間。此過(guò)程中氣體吸熱22J，穩(wěn)定后氣體溫度變?yōu)?27℃。已知大氣壓強(qiáng)等于105Pa，求：(1)加熱后活塞到汽缸底端的距離；(2)此過(guò)程中氣體內(nèi)能變更了多少。解析：(1)取被封閉的氣體為探討的對(duì)象．起先時(shí)氣體的體積為L(zhǎng)1S，溫度為：T1＝(273＋27)K＝300K，末狀態(tài)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(shù)據(jù)得：L2＝12cm。(2)在該過(guò)程中，氣體對(duì)外做功：W＝F·ΔL＝ρ0S(L2－L1)＝105×50×10－4×(12－9)×10－2J＝15J，由熱力學(xué)第肯定律：ΔU＝Q－W＝22J－15J＝7J。答案：(1)12cm(2)7J◎?qū)嵙μ嵘?．(多選)在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，1g水在沸騰時(shí)汲取了2260J的熱量后變成同溫度的水蒸氣，對(duì)外做了170J的功。已知阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.0×1023mol－1，水的摩爾質(zhì)量M＝18g/mol。下列說(shuō)法中正確的是________。A．分子間的平均距離增大B．水分子的熱運(yùn)動(dòng)變得更猛烈了C．水分子總勢(shì)能的變更量為2090JD．在整個(gè)過(guò)程中能量是不守恒的E．1g水所含的分子數(shù)為3.3×1022個(gè)解析：液體變成氣體后，分子間的平均距離增大了，選項(xiàng)A正確；溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)猛烈程度的標(biāo)記，由于兩種狀態(tài)下的溫度是相同的，故兩種狀態(tài)下水分子熱運(yùn)動(dòng)的猛烈程度是相同的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；水發(fā)生等溫變更，分子平均動(dòng)能不變，因水分子總數(shù)不變，分子的總動(dòng)能不變，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU＝Q＋W，可得水的內(nèi)能的變更量ΔU＝2260J－170J＝2090J，即水的內(nèi)能增大2090J，則水分子的總勢(shì)能增大了2090J，選項(xiàng)C正確；在整個(gè)過(guò)程中能量是守恒的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；1g水所含的分子數(shù)為n＝eq\f(m,M)NA＝eq\f(1,18)×6.0×1023＝3.3×1022(個(gè))，選項(xiàng)E正確。答案：ACE9.如圖所示，一根兩端開(kāi)口、橫截面積為S＝2cm2足夠長(zhǎng)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(gè)質(zhì)量不計(jì)的光滑活塞，活塞下封閉著長(zhǎng)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(dāng)于75cm高的汞柱的壓強(qiáng))。(1)若在活塞上放一個(gè)質(zhì)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(zhǎng)？(g＝10m/s2)(2)若保持砝碼的質(zhì)量不變，對(duì)氣體加熱，使其溫度上升到t2＝77℃，此時(shí)氣柱為多長(zhǎng)？(3)若在(2)過(guò)程中，氣體汲取的熱量為10J，則氣體的內(nèi)能增加多少？解析：(1)被封閉氣體的初狀態(tài)為p1＝p0＝1.0×105PaV1＝LS＝42cm3，T1＝280K末狀態(tài)壓強(qiáng)p2＝p0＋eq\f(mg,S)＝1.05×105PaV2＝L2S，T2＝T1＝280K依據(jù)玻意耳定律，有p1V1＝p2V2，即p1L＝p2L2得L2＝eq\f(p1,p2)L＝20cm。(2)對(duì)氣體加熱后，氣體的壓強(qiáng)不變，p3＝p2，V3＝L3S，T3＝350K依據(jù)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(duì)外做的功W＝p2Sh＝p2S(L3－L2)＝1.05J依據(jù)熱力學(xué)第肯定律得ΔU＝W＋Q＝－1.05J＋10J＝8.95J即氣體的內(nèi)能增加8.95J。答案：(1)20cm(2)25cm(3)8.95J10．肯定質(zhì)量的志向氣體經(jīng)驗(yàn)了如圖所示的A→B→C→D→A循環(huán)，該過(guò)程每個(gè)狀態(tài)視為平衡態(tài)，各狀態(tài)參數(shù)如圖所示。A狀態(tài)的壓強(qiáng)為1×105Pa，求：(1)B狀態(tài)的溫度；(2)完成一次循環(huán)，氣體與外界熱交換的熱量。解析：(1)志向氣體從A狀態(tài)到B狀態(tài)的過(guò)程中，壓強(qiáng)保持不變，依據(jù)蓋-呂薩克定律有eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)代入數(shù)據(jù)解得TB＝eq\f(VB,VA)TA＝600K(2)志向氣體從A狀態(tài)到B狀態(tài)的過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功W1＝－pA(VB－VA)解得W1＝－100J氣體從B狀態(tài)到C狀態(tài)的過(guò)程中，體積保持不變，依據(jù)查理定