第3章 熱力學(xué)定律與能量守恒
【考綱知識(shí)梳理】
一、 溫度、內(nèi)能、熱量、功的理解
二、改變內(nèi)能的兩種方式
1、 改變物體的內(nèi)能通常有兩種方式：做功和熱傳遞。
（1）做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的，但有本質(zhì)的區(qū)別。
（2）做功涉及到的是內(nèi)能與其它能間的轉(zhuǎn)達(dá)化；而熱傳遞則只涉及到內(nèi)能在不同物體間的轉(zhuǎn)移。
三、 對(duì)熱力學(xué)第一定律的理解
1、 熱力學(xué)第一定律（第一類永動(dòng)機(jī)不能制成）
做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能。也就是說(shuō)，做功和熱傳遞對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的。但從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)看又是有區(qū)別的：做功是其他能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化，功是內(nèi)能轉(zhuǎn)化的量度；而熱傳遞是內(nèi)能間的轉(zhuǎn)移，熱量是內(nèi)能轉(zhuǎn)移的量度。
（1）內(nèi)容: 外界對(duì)物體所做的功W加上物體從外界吸收的熱量Q等于物體內(nèi)能的增加ΔE，
（2）表達(dá)式: ΔE=Q+W 這在物理學(xué)中叫做熱力學(xué)第一定律。
表達(dá)式中符號(hào)法則: W為正值，表達(dá)外界對(duì)物體做功； W為負(fù)值，表示物體對(duì)外界做功；
Q為正值，表示物體從外界吸熱； Q為負(fù)值，表示物體對(duì)外界放熱；
ΔE為正值，表示物體內(nèi)能增加；ΔE為負(fù)值，表示物體內(nèi)能減少.
2、 能的轉(zhuǎn)化和守恒定律
能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消滅或消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，但總能量保持不變。這就是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律.
(1)能量守恒定律是自然界普遍適用的規(guī)律之一，違背該定律的第一類永動(dòng)機(jī)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的.
(2)物質(zhì)的不同運(yùn)動(dòng)形式對(duì)應(yīng)不同形式的能,各種形式的能在一定的條件下可以轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移,在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過(guò)程中,能的總量守恒.
四、對(duì)熱力學(xué)第二定律的理解
1、 熱傳導(dǎo)的方向性:熱傳導(dǎo)的過(guò)程是有方向性的，這個(gè)過(guò)程可以向一個(gè)方向自發(fā)地進(jìn)行（熱量會(huì)自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體），但是向相反的方向卻不能自發(fā)地進(jìn)行。
2、 機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性:機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,而內(nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其它的變化.
3、 熱力學(xué)第二定律
(1)表述：
①不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化（按熱傳導(dǎo)的方向性表述）。
②不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)做功，而不引起其他變化（按機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過(guò)程的方向性表述）�；虻诙�類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的。
(2)意義：自然界種進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性。它揭示了有大量分子參與的宏觀過(guò)程的方向性.
(3)能量耗散:自然界的能量是守恒的，但是有的能量便于利用，有些能量不便于利用。很多事例證明，我們無(wú)法把流散的內(nèi)能重新收集起來(lái)加以利用。這種現(xiàn)象叫做能量的耗散。它從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀現(xiàn)象具有方向性。
3、 永動(dòng)機(jī)
（1）第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成:不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對(duì)外做功，這種機(jī)器被稱為第一類永動(dòng)機(jī)，這種永動(dòng)機(jī)是不可能制造成的，它違背了能量守恒定律。
（2）第二類永動(dòng)機(jī)：沒有冷凝器，只有單一熱源，并從這個(gè)單一熱源吸收的熱量，可以全部用來(lái)做功，而不引起其他變化的熱機(jī)叫做第二類永動(dòng)機(jī)。第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成，它雖然不違背能量守恒定律，但違背了熱力學(xué)第二定律。 也是不可能制成的。因?yàn)闄C(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程具有方向性，機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而不引起其他變化。熱機(jī)的效率不可能達(dá)到100%。
4、熱力學(xué)第三定律：熱力學(xué)零度不可達(dá)到｛宇宙溫度下限：－273.15攝氏度（熱力學(xué)零度）｝
【要點(diǎn)名師透析】
類型一 熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用
【例1】(2010?江蘇高考)(1)為了將空氣裝入氣瓶?jī)?nèi)，現(xiàn)將一定質(zhì)量的空氣等溫壓縮，空氣可視為理想氣體.下列圖象能正確表示該過(guò)程中空氣的壓強(qiáng)p和體積V關(guān)系的是_____.
(2)在將空氣壓縮裝入氣瓶的過(guò)程中，溫度保持不變，外界做了24 kJ的功.現(xiàn)潛水員背著該氣瓶緩慢地潛入海底，若在此過(guò)程中，瓶中空氣的質(zhì)量保持不變，且放出了5 kJ的熱量.在上述兩個(gè)過(guò)程中，空氣的內(nèi)能共減小__________kJ，空氣_______(選填“吸收”或“放出”)的總熱量為_____kJ.
(3)已知潛水員在岸上和海底吸入空氣的密度分別為
1.3 kg/m3和2.1 kg/m3，空氣的摩爾質(zhì)量為0.029 kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023 mol-1.若潛水員呼吸一次吸入2 L的空氣，試估算潛水員在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空氣的分子數(shù).(結(jié)果保留一位有效數(shù)字).
【詳解】 (1)由玻意耳定律知pV=C,p與 成正比，選B.
(2)根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q，第一階段W1=24 kJ，ΔU1=0,所以Q1=-24 kJ，故放熱；第二階段W2=0，Q2=-5 kJ，由熱力學(xué)第一定律知，ΔU2=-5 kJ，故在上述兩個(gè)過(guò)程中，空氣的內(nèi)能共減少ΔU=ΔU1+ΔU2=-5 kJ；兩過(guò)程共放出熱量Q=Q1+Q2=
-29 kJ，故空氣放出的總熱量為29 kJ.
(3)設(shè)空氣的摩爾質(zhì)量為M，在海底和岸上的密度分別為ρ海和ρ岸，一次吸入空氣的體積為V，則有 代入數(shù)據(jù)得Δn=3×1022.
類型二　熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用
【例2】如圖為電冰箱的工作原理示意圖.壓縮機(jī)工作時(shí)，強(qiáng)迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán).在蒸發(fā)器中制冷劑汽化吸收箱體內(nèi)的熱量，經(jīng)過(guò)冷凝器時(shí)制冷劑液化，放出熱量到箱體外.
(1)下列說(shuō)法正確的是 _______
A.熱量可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外
B.電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，是因?yàn)槠湎�耗了電�?br>C.電冰箱的工作原理不違反熱力學(xué)第一定律
D.電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)第一定律
(2)電冰箱的制冷系統(tǒng)從冰箱內(nèi)吸收的熱量與釋放到外界的熱量相比，有怎樣的關(guān)系？
【詳解】(1)選B、C.熱力學(xué)第一定律是熱現(xiàn)象中內(nèi)能與其他形式能的轉(zhuǎn)化規(guī)律，是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的具體表現(xiàn)，適用于所有的熱學(xué)過(guò)程，故C正確，D錯(cuò)誤；
由熱力學(xué)第二定律可知，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，除非有外界的影響或幫助.電冰箱把熱量從低溫的內(nèi)部傳到高溫的外部，需要壓縮機(jī)的幫助并消耗電能，故B正確，A錯(cuò)誤.
(2)由熱力學(xué)第一定律可知，電冰箱制冷系統(tǒng)從冰箱內(nèi)吸收了熱量，同時(shí)消耗了電能，釋放到外界的熱量比從冰箱內(nèi)吸收的熱量多.
類型三 氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)定律綜合
【例3】(2010?海南高考)如圖，體積為V、內(nèi)壁光滑的圓柱形導(dǎo)熱汽缸頂部有一質(zhì)量和厚度均可忽略的活塞；汽缸內(nèi)密封有溫度為2.4 T0、壓強(qiáng)為1.2 p0的理想氣體，p0和T0分別為大氣的壓強(qiáng)和溫度.已知：氣體內(nèi)能U與溫度T的關(guān)系為U=αT,α為正的常量；容器內(nèi)氣體的所有變化過(guò)程都是緩慢的.求：
(1)汽缸內(nèi)氣體與大氣達(dá)到平衡時(shí)的體積V1;
(2)在活塞下降過(guò)程中，汽缸內(nèi)氣體放出的熱量Q.
【詳解】(1)在氣體由p=1.2p0下降到p0的過(guò)程中，氣體體積不變，溫度由T=2.4 T0變?yōu)門1，由查理定律得 在氣體溫度由T1變?yōu)門0的過(guò)程中，體積由V減小到V1，氣體壓強(qiáng)不變，由蓋—呂薩克定律得 解得
(2)在活塞下降過(guò)程中，活塞對(duì)氣體做的功為W=p0(V-V1)在這一過(guò)程中，氣體內(nèi)能的減少為ΔU=α(T1-T0)由熱力學(xué)第一定律得，汽缸內(nèi)氣體放出的熱量為Q=W+ΔU,解得Q= p0V+αT0
【感悟高考真題】
1.（2011?福建理綜?T28（2））一定量的理想氣體在某一過(guò)程中，從外界吸收熱量2.5×104J，氣體對(duì)外界做功1.0×104J，則該理想氣體的_______。（填選項(xiàng)前的字母）
A.溫度降低，密度增大 B.溫度降低，密度減小
C.溫度升高，密度增大 D.溫度升高，密度減小
【答案】選D.
【詳解】由熱力學(xué)第一定律 ，Q=2.5×104J，W=-1.0×104J可知 大于零，氣體內(nèi)能增加，溫度升高，A、B錯(cuò)；氣體對(duì)外做功，體積增大，密度減小，C錯(cuò)D對(duì).
2.（2011?大綱版全國(guó)?T14）關(guān)于一定量的氣體，下列敘述正確的是
A.氣體吸收的熱量可以完全轉(zhuǎn)化為功
B.氣體體積增大時(shí)，其內(nèi)能一定減少
C．氣體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加
D．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能可能減少
【答案】 選AD
【詳解】如果氣體等溫膨脹，則氣體的內(nèi)能不變，吸收熱量全部用來(lái)對(duì)外做功，Ａ正確；當(dāng)氣體體積增大時(shí)，對(duì)外做功，若同時(shí)吸收熱量，且吸收的熱量大于或等于對(duì)外做功的數(shù)值時(shí)，內(nèi)能不會(huì)增加，所以Ｂ錯(cuò)誤；若氣體吸收熱量同時(shí)對(duì)外做功，其內(nèi)能也不一定增加，C錯(cuò)誤；若外界對(duì)氣體做功同時(shí)氣體向外放出熱量， 且放出的熱量多于外界對(duì)氣體所做的功，則氣體內(nèi)能減少，所以D正確．
3.（2011?江蘇物理?T12.A）如題12A-1圖所示，一演示用的“永動(dòng)機(jī)”轉(zhuǎn)輪由5根輕桿和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，輕桿的末端裝有用形狀記憶合金制成的葉片，輕推轉(zhuǎn)輪后，進(jìn)入熱水的葉片因伸展而“劃水”，推動(dòng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。離開熱水后，葉片形狀迅速恢復(fù)，轉(zhuǎn)輪因此能較長(zhǎng)時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是
A．轉(zhuǎn)輪依靠自身慣性轉(zhuǎn)動(dòng)，不需要消耗外界能量
B．轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)所需能量來(lái)自形狀記憶合金自身
C．轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片不斷攪動(dòng)熱水，水溫升高
D．葉片在熱水中吸收的熱量一定大于在空氣中釋放的熱量
(2)如題12A-2圖所示，內(nèi)壁光滑的氣缸水平放置。一定質(zhì)量的理想氣體被活塞密封在氣缸內(nèi)，外界大氣壓強(qiáng)為P0�，F(xiàn)對(duì)氣缸緩慢加熱，氣體吸收熱量Q后，體積由V1增大為V2。則在此過(guò)程中，氣體分子平均動(dòng)能_________(選填“增大”、“不變”或“減小”)，氣體內(nèi)能變化了_____________。
(3)某同學(xué)在進(jìn)行“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)前，查閱數(shù)據(jù)手冊(cè)得知：油酸的摩爾質(zhì)量M=0.283kg?mol-1，密度ρ=0.895×103kg?m-3.若100滴油酸的體積為1ml，則1滴油酸所能形成的單分子油膜的面積約是多少？(取NA=6.02×1023mol-1.球的體積V與直徑D的關(guān)系為 ，結(jié)果保留一位有效數(shù)字)
【答案】(1)D(2)增大， （3）
【詳解】（1）該永動(dòng)機(jī)葉片進(jìn)入水中，吸收熱量而伸展劃水，推動(dòng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，離開水面后向空氣中放熱，葉片形狀迅速恢復(fù)，所以轉(zhuǎn)動(dòng)的能量來(lái)自熱水，由于不斷向空氣釋放熱量，所以水溫逐漸降低，ABC錯(cuò)，D對(duì)。
（2）氣體做等壓變化，體積變大，溫度升高，平均動(dòng)能增大，內(nèi)能的變化為
（3）一個(gè)油酸分子的體積
分子直徑為D=
最大面積 帶入數(shù)據(jù)得：S=
4．（2010?重慶?1５）給旱區(qū)送水的消防車停于水平面，在緩緩放水的過(guò)程中，若車胎不漏氣，胎內(nèi)氣體溫度不變，不計(jì)分子勢(shì)能，則胎內(nèi)氣體
A．從外界吸熱 B.對(duì)外界做負(fù)功
B.分子平均動(dòng)能減少 D.內(nèi)能增加
【答案】 A
【解析】胎內(nèi)氣體經(jīng)歷了一個(gè)溫度不變，壓強(qiáng)減小，體積增大的過(guò)程。溫度不變，分子平均動(dòng)能和內(nèi)能不變。體積增大氣體對(duì)外界做正功。根據(jù)熱力學(xué)第一定律氣體一定從外界吸熱。A正確
【考點(diǎn)模擬演練】
1．關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．在一定條件下物體的溫度可以降到0 K
B．物體從單一熱源吸收的熱量可全部用于做功
C．吸收了熱量的物體，其內(nèi)能一定增加
D．壓縮氣體總能使氣體的溫度升高
【答案】B
【詳解】根據(jù)熱力學(xué)第三定律的絕對(duì)零度不可能達(dá)到可知A錯(cuò)誤；物體從外界吸收熱量、對(duì)外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知內(nèi)能可能增加、減小和不變，C錯(cuò)誤；壓縮氣體，外界對(duì)氣體做正功，可能向外界放熱，內(nèi)能可能減少、溫度降低，D錯(cuò)誤；物體從單一熱源吸收的熱量可全部用于做功而引起其他變化是可能的，B正確．
2．下面說(shuō)法正確的是
(　　)
A．如果物體從外界吸收了熱量，則物體的內(nèi)能一定增加
B．我們可以制造一種熱機(jī)，將流散到周圍環(huán)境中的內(nèi)能重新收集起來(lái)加以利用而不引起其他變化
C．假設(shè)兩個(gè)液體分子從緊靠在一起開始相互遠(yuǎn)離，直到無(wú)窮遠(yuǎn)處，在這一過(guò)程中分子力先做正功后做負(fù)功
D．空調(diào)制冷，雖然是人為的使熱量由低溫處傳到高溫處，但這不違背熱力學(xué)第二定律
【答案】CD
【詳解】根據(jù)熱力學(xué)第一定律，物體吸收熱量但同時(shí)對(duì)外做功時(shí)，物體內(nèi)能有可能減少，A錯(cuò)；
B選項(xiàng)中描述的現(xiàn)象要實(shí)現(xiàn)必須引起其他變化．否則就違背了熱力學(xué)第二定律，B錯(cuò)；
開始分子力表現(xiàn)為斥力，越過(guò)r0位置后分子力表現(xiàn)為引力，所以分子力先做正功后做負(fù)功，C選項(xiàng)正確；
雖然熱量由低溫處向高溫處傳遞，但這引起了其他變化，就是消耗了電能，所以D選項(xiàng)正確．
3.關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說(shuō)法正確的是( )
A.在一定條件下物體的溫度可以降到0 K
B.物體從單一熱源吸收的熱量可全部用于做功
C.吸收了熱量的物體，其內(nèi)能一定增加
D.壓縮氣體總能使氣體的溫度升高
【答案】選B.
【詳解】由熱力學(xué)第三定律知，絕對(duì)零度不可能達(dá)到，A錯(cuò)；由熱力學(xué)第二定律知，物體從單一熱源吸收的熱量可全部用于做功，但是將產(chǎn)生其他影響，B對(duì)；物體吸收了熱量，若全部用于對(duì)外做功，其內(nèi)能不變，C錯(cuò)；壓縮氣體，若氣體對(duì)外放熱，氣體的溫度不一定升高，D錯(cuò).
4．溫室效應(yīng)嚴(yán)重威脅著人類生態(tài)環(huán)境的安全，為了減少溫室效應(yīng)造成的負(fù)面影響，有的科學(xué)家受到了啤酒在較高壓強(qiáng)下能夠溶解大量的二氧化碳的啟發(fā)，設(shè)想了一個(gè)辦法：可以用壓縮機(jī)將二氧化碳送入深海底，永久貯存起來(lái)．海底深處，壓強(qiáng)很大，溫度很低，海底深水肯定能夠溶解大量的二氧化碳，這樣就為溫室氣體二氧化碳找到了一個(gè)永遠(yuǎn)的“家”，從而避免溫室效應(yīng)．在將二氧化碳送入深海底的過(guò)程中，以下說(shuō)法正確的是
(　　)
A．壓縮機(jī)對(duì)二氧化碳做功，能夠使其內(nèi)能增大
B．二氧化碳與海水間的熱傳遞能夠使其內(nèi)能減少
C．二氧化碳分子平均動(dòng)能會(huì)減少
D．每一個(gè)二氧化碳分子的動(dòng)能都會(huì)減少
【答案】ABC
【詳解】考查熱力學(xué)第一定律．壓縮機(jī)壓縮氣體對(duì)氣體做功，氣體溫度升高，內(nèi)能增大，A對(duì)；二氧化碳?jí)喝牒５讜r(shí)比海水溫度高，因此將熱量傳遞給海水而內(nèi)能減小，B是對(duì)的．二氧化碳溫度降低，分子平均動(dòng)能減小，但不是每個(gè)分子的動(dòng)能都減小，C正確，D錯(cuò)．
5．用兩種不同的金屬絲組成一個(gè)回路，接觸點(diǎn)1插在熱水中，接觸點(diǎn)2插在冷水中，如圖所示，電流計(jì)指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這就是溫差發(fā)電現(xiàn)象，這一實(shí)驗(yàn)是否違反熱力學(xué)第二定律？熱水和冷水的溫度是否會(huì)發(fā)生變化？簡(jiǎn)述這一過(guò)程中能的轉(zhuǎn)化情況．
【答案】不違反　熱水溫度降低，冷水溫度升高．轉(zhuǎn)化效率低于100%
【詳解】溫差發(fā)電現(xiàn)象中產(chǎn)生了電能是因?yàn)闊崴�中的�?nèi)能減少，一部分轉(zhuǎn)化為電能，一部分傳遞給冷水，不違反熱力學(xué)第二定律．
6．(2011?淮州月考)如圖所示，將完全相同的A、B兩球，分別浸沒在初始溫度相同的水和水銀的同一深度處，已知A、B兩球用同一種特殊的制成，當(dāng)溫度稍微升高時(shí)，球的體積會(huì)明顯地變大．現(xiàn)讓兩種液體的溫度同時(shí)緩慢地升高到同一值，發(fā)現(xiàn)兩球膨脹后，體積相等。若忽略繩子、水和水銀由于溫度的變化而引起的體積膨脹，則以下判斷正確的是(　　)
A．因?yàn)橥�一深度處水的壓�?qiáng)較小，所以A球膨脹過(guò)程中對(duì)外做的功較多
B．因?yàn)橥�一濃度處水銀的壓強(qiáng)較大，所以B球膨脹過(guò)程中內(nèi)能增加較多
C．膨脹過(guò)程中，A球吸引的熱量較多
D．膨脹過(guò)程中，B球吸收的熱量較多
【答案】D
【詳解】本題考查的是熱力學(xué)第一定律的主要內(nèi)容．A、B兩球所處的環(huán)境初末狀態(tài)一致，故兩球的體積增量和溫度增量均相同，所以內(nèi)能增量相同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．但A球位于水中，B球位于水銀中，由于同一深度處水的壓強(qiáng)較小，故A球膨脹過(guò)程中對(duì)外做功較少，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，由ΔV＝W＋Q的關(guān)系可知，B球膨脹過(guò)程中對(duì)外做功較多，故B球膨脹過(guò)程中吸收熱量較多，選項(xiàng)D正確．
7．某一密閉容器中密封著一定質(zhì)量的某種實(shí)際氣體，氣體分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力．關(guān)于實(shí)際氣體的下列說(shuō)法中正確的是(　　)
A．在完全失重的情況下，密閉容器內(nèi)的氣體對(duì)器壁的頂部沒有作用力
B．若氣體膨脹對(duì)外界做功，則分子勢(shì)能一定增大
C．若氣體被壓縮，外界對(duì)氣體做功，則氣體內(nèi)能一定增加
D．若氣體從外界吸收的熱量等于膨脹對(duì)外界做的功，則氣體分子的動(dòng)能一定不變
【答案】B
【詳解】在完全失重的情況下，密閉容器內(nèi)的氣體仍然有壓強(qiáng)，氣體對(duì)器壁的頂部有作用力，所以A錯(cuò)誤；體積膨脹，分子間距離增大，分子力做負(fù)功，氣體的分子勢(shì)能增加，B正確；外界對(duì)氣體做功，但氣體有可能向外界放熱，所以內(nèi)能的變化情況不能確定，C錯(cuò)誤；氣體從外界吸收的熱量等于膨脹對(duì)外界做的功，所以內(nèi)能不變，但分子勢(shì)能增大了，所以分子動(dòng)能一定減小，即D錯(cuò)誤．
8．(2011?通州檢測(cè))把一定的熱量傳給一定量的氣體，則(　　)
A．該氣體的內(nèi)能一定增加
B．該氣體的內(nèi)能有可能減小
C．該氣體的壓強(qiáng)一定不會(huì)減小
D．該氣體的體積一定不會(huì)減小
【答案】B
【詳解】氣體吸收一定的熱量，可能同時(shí)對(duì)外做功．若氣體吸收的熱量小于氣體對(duì)外做的功，則內(nèi)能將減少，所以A錯(cuò)誤，B正確．氣體吸收熱量，可能同時(shí)對(duì)外做功，則氣體體積將增大，氣體分子密集程度變小，所以氣體壓強(qiáng)可能減小，C、D均錯(cuò)誤．
9．(1)蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等熱機(jī)以及電冰箱工作時(shí)都利用了氣體狀態(tài)變化來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化，我們把這些氣體稱為工質(zhì)．某熱機(jī)經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)后，工質(zhì)從高溫?zé)嵩次鼰酫1，對(duì)外做功W，又對(duì)低溫?zé)嵩捶艧酫2，工質(zhì)完全恢復(fù)初始狀態(tài)，內(nèi)能沒有變化．根據(jù)熱力學(xué)第一定律，在工質(zhì)的一個(gè)循環(huán)中，Q1、Q2、W三者之間滿足的關(guān)系是________．熱機(jī)的效率η＝WQ1不可能達(dá)到100%，從能量轉(zhuǎn)換的角度，說(shuō)明________能不能完全轉(zhuǎn)化為________能．
(2)如圖表示一定質(zhì)量的某氣體在不同溫度下的兩條等溫線．圖中等溫線Ⅰ對(duì)應(yīng)的溫度比等溫線Ⅱ?qū)��?yīng)的溫度要________(填“高”或“低”)．在同一等溫線下，如果該氣體的壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則氣體的體積應(yīng)變?yōu)樵瓉?lái)的________倍．
【答案】 (1)Q1－Q2＝W　內(nèi)　機(jī)械　(2)低　1/2
【詳解】(1)本題考查熱力學(xué)第一定律．由熱力學(xué)第一定律可得，ΔU＝W＋Q，Q1－W－Q2＝0，Q1－Q2＝W.
(2)本題考查氣體定律．在兩等溫線上取體積相等的兩個(gè)狀態(tài)，可見等溫線Ⅰ的壓強(qiáng)小于等溫線Ⅱ的壓強(qiáng)，由pVT＝C可得，等溫線Ⅰ的溫度低于等溫線Ⅱ的溫度；在等溫條件下，可得如果氣體的壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則氣體的體積變?yōu)樵瓉?lái)的1/2倍．
10．內(nèi)壁光滑的導(dǎo)熱汽缸豎直浸入在盛有冰水混合物的水槽中，用不計(jì)質(zhì)量的活塞封閉壓強(qiáng)為1.0×105 Pa，體積為2.0×10－3 m3的理想氣體，現(xiàn)在活塞上緩慢倒上沙子，使封閉氣體的體積變?yōu)樵瓉?lái)的一半．
(1)求汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)；
(2)若封閉氣體的內(nèi)能僅與溫度有關(guān)，在上述過(guò)程中外界對(duì)氣體做功145 J，封閉氣體吸收還是放出熱量？熱量是多少？
【答案】(1)2.0×105 Pa　(2)放出熱量　145 J
【詳解】(1)封閉氣體做等溫變化，由玻意耳定律p1V1＝p2V2，
得氣體的壓強(qiáng)p2＝p1V1V2＝1×105×2×10－31×10－3 Pa＝2.0×105 Pa.
(2)因?yàn)闅怏w做等溫變化，所以內(nèi)能不變，即ΔU＝0
根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，
得熱量Q＝－W＝－145 J


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