1、【 精品教育资源文库 】 课时达标 第 36 讲 热力学定律与能量守恒 解密考纲 理解热力学第一定律，知道改变内能的两种方式；知道与热现象有关的宏观物理过程的方向性，了解热力学第二定律；掌握能量守恒定律及应用 1地球上有很多的海水，它的总质量约为 1.410 18吨，如果这些海水的温度降低 0.1 ，将要放出 5.810 23焦耳的热量，有人曾设想利用海水放出的热量使它完全变成机械能来解决能源危机，但这种机器是不能制成的，其原因是 ( C ) A内能不能转化成机械能 B内能转化成机械能不满足热力学第一定律 C只从单一热源吸收热量 并完全转化成机械能的机器不满足热力学第二定律 D上述三种原因都
2、不正确 解析 内能可以转化成机械能，如热机，选项 A 错误；内能转化成机械能的过程满足热力学第一定律，即能量守恒定律，选项 B 错误；热力学第二定律告诉我们：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化，选项 C 正确， D 错误 2重庆出租车常以天然气作为燃料加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中，若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐内气体 (可视为理想气体 )( B ) A压强增大，内能减小 B吸收热量，内能增大 C压强减小， 分子平均动能增大 D对外做功，分子平均动能减小 解析 储气罐中气体体积不变，气体不做功，当温度升高时，气体压强增大，气体内能增大，分子平均动能
3、增大；由热力学第一定律可知，气体一定吸热，故选项 B 正确 3一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量 2.510 4 J，气体对外界做功1.010 4 J，则该理想气体的 ( D ) A温度降低，密度增大 B温度降低，密度减小 C温度升高，密度增大 D温度升高，密度减小 解析 从外界吸热， Q 2.510 4 J，对外界做功， W 1.010 4 J，由 U Q W 可得， U 1.510 4 J，内能增大，这说明温度升高；又由于气体对外界做功，体积增大，由 mV可知，密度减小选项 D 正确 4 (多选 )如图为某同学设计的喷水装置内部装有 2 L 水，上部密封 1 atm 的空气 0.
4、5 L，保持阀门关闭，再充入 1 atm 的空气 0.1 L，设在所有过程中空气可看作理想气体，且温度不变，下列说法正确的有 ( AC ) A充气后，密封气体压强增加 B充气后，密封气体的分子平均动能增加 C打开阀门后，密封气体对外界做正功 【 精品教育资源文库 】 D打开阀门后，不再充气 也能把水喷光 解析 温度不变，分子平均动能不变，充气后由于气体的质量增大，温度、体积基本不变，气体的压强增大，选项 A 正确、 B 错误；打开阀门后，水减少，气体膨胀，密封气体对水做正功，选项 C 正确；如果水全排出，气体压强为 p3， p3(2 L 0.5 L) p1(0.5 L 0.1 L)得 p3
5、0.24p10，下滑过程不与外界发生热交换， Q 0，由热力学第一定律 U W Q 可知内能增大，选项 A 正确，选项 B、C、 D 错误 7如图所示，内壁光滑的圆柱形金属容器内有一个质量为 m、面积为 S 的活塞容器固定放置在倾角为 的斜面上一定量的理想气体被密封在容器内，温度为 T0，活塞底面与容器底面平行，距离为 h.已知大气压强为 p0，重力加速度为 g 【 精品教育资源文库 】 (1)容器内气体压强为 _p0 mgcos S _ (2)由于环境温度变化，活塞缓慢下移 h2时气体温度为 _T02_，此过程中容器内气体 _放热 _(选填 “ 吸热 ” 或 “ 放热 ”) ，气体分子的平
6、均速率 _减小 _.(选填 “ 增大 ”“ 减小 ” 或“ 不变 ”) 解析 (1)容器内气体的压强与大气压和活塞的重力有关活塞对气体产生的压强为p mgcos S ，则容器内气体的压强 p p0 p p0 mgcos S . (2)环境温度变化，活塞缓慢下移，可认为是等压变化，则 V0T0 V1T1，且 V0 2V1，解得 T1 T02 在此等压变化过程中，理想气体温度降低，内能减少，气体体积减小，外界对气体做功，由热力学第一律 U Q W 知气体放出热量，气体分子的平均速率减小 8我国 “ 蛟龙 ” 号深海探测船载人下潜超过 7 000 m，再创载人深潜新纪录在某次深潜实验中， “ 蛟龙
7、” 号探测到 990 m 深处的海水温度为 280 K某同学利用该数据来研究气体状态随海水深度的变化如图所示，导热良好的气缸内封闭一定质量的气体，不计活塞的质量和摩擦，气缸所处海平面的温度 T0 300 K，压强 p0 1 atm，封闭气体的体积 V0 3 m3，如果将该气缸下潜至 990 m 深处，此过程中封闭气体可视为理想气体 (1)在 990 m 深处封闭气体的体积为 _2.810 2_m3_.(1 atm 相当于 10 m 深的海水产生的压强 ) (2)下潜过程中封闭气体 _放热 _(选填 “ 吸热 ” 或 “ 放热 ”) ，传递的热量 _大于 _(选填 “ 大于 ” 或 “ 小于 ”
8、) 外界对气体所做的功 解析 (1)当气缸下潜至 990 m 时，设封闭气体的压强为 p，温度为 T，体积为 V，由题意可知 p 100 atm 根据理想气体状态方程得： p0V0T0 pVT 代入数据得 V 2.810 2 m3 【 精品教育资源文库 】 9 (1)在装有食品的包装袋中充人氮气，可以起到保质作用某厂家为检测包装袋的密封性，在包装袋中充满一定量的氮气，然后密封进行加压测试测试时，对包装袋缓慢地施加压力将袋内的氮气视为理想气体，则加压测试过程中，包装袋内壁单位面积上所受气体分子撞击的作用力 _增大 _，包装袋内氮气的内能 _不变 _.(均选填 “ 增大 ”“ 减小 ” 或“ 不
9、变 ”) (2)给某包装袋充入氮气后密封，在室温下，袋中气体压强为 1 个标准大气压、体积为1 L将其缓慢压缩到压强为 2 个标准大气压 时，气体的体积变为 0.45 L请通过计算判断该包装袋是否漏气 解析 (1)压强增加，包装袋内壁单位面积的撞击分子数变多，所受气体分子撞击作用力增大；温度不变，包装袋内氮气的内能不变 (2)若不漏气，设加压后的体积为 V1，由等温过程得 p0V0 p1V1， 代入数据得 V1 0.5 L 因为 0.45 L0.5 L，故包装袋漏气 答案 (2)漏气 10如图所示， A、 B 两个气缸中装有体积均为 10 L、压强均为 1 atm(标准大气压 )、温度均为 2
10、7 的空气，中间用细管连接，细管容积不计细管中有一绝热 活塞，现将 B 气缸中的气体升温到 127 ，若要使细管中的活塞仍停在原位置 (不计摩擦， A 气缸中的气体温度保持不变， A 气缸截面积为 500 cm2) (1)求 A 中左边活塞应向右移动的距离； (2)A 中气体是吸热还是放热，为什么？ 解析 (1)对 B：由 pBTB p BTB得 p B T BTBpB 400300pB 43pB， 对 A：由 pAVA p AV A 得 V A pApAVA， 且： pA pB， p A p B 解得 V A 34VA， 所以 l14VAS 5 cm (2)放热，在向右推活塞过程中， A 中气体温度不变，气体内能不变；体积减小，外界【 精品教育资源文库 】 对气体做功，由热力学第一定律 U W Q 可知气体应放热 答案 (1)5 cm (2)见解析
