1、第3讲热力学定律与能量守恒定律一、单项选择题：在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1(2020河南重点高中联考)下列说法不正确的是(A)A一定质量的理想气体放出热量，则分子平均动能一定减少B热力学第二定律是反映宏观自然过程的方向性的定律C根据热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100%D一定质量的理想气体膨胀时对外界做了功，它的内能可能减少解析本题考查分子动理论和热力学定律。根据热力学第一定律UWQ可知，一定质量的理想气体放出热量，Q为负值，但若外界同时对气体做功，W为正，则其内能不一定减少，分子平均动能不一定减少，选项A错误；一定质量的理想气体膨胀时对外界做功，W为负值，
2、当QW时内能增大，当QW时内能不变，故它的内能可能减少，选项D正确；热力学第二定律就是反映宏观自然过程的方向性的定律，选项B正确；由热力学第二定律的开尔文表述可知不可能从单一热库吸收热量，使之全部变为功，而不产生其他影响，所以热机的效率不可能达到100%，选项C正确，本题选错误的，故选A。2(2019重庆一中月考)下列说法正确的是(A)A一定质量的气体，在体积不变时，分子每秒钟与容器壁平均碰撞次数随着温度降低而减少B晶体熔化时吸收热量，分子平均动能一定增大C干湿泡湿度计的湿泡显示的温度高于干泡显示的温度D外界对气体做功时，其内能一定会增大完成解析本题考查热力学第一、第二定律，物体变化等知识点。
3、一定质量的气体，在体积不变时，温度降低，压强减小，根据气体压强的微观解释可知分子每秒钟与容器壁平均碰撞次数也减小，故选项A正确；晶体都有固定的熔点，熔化时温度不变，分子平均动能不变，故选项B错误；干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，是因为湿泡外纱布中的水蒸发吸热，故选项C错误；根据热力学第一定律可知，当外界对气体做功时，若气体同时对外放热，其内能可能会增大，也可能减小，还可能不变，故选项D错误。二、多项选择题：在每小题给出的四个选项中，有多项是符合题目要求的。3(2019上海宝山区期末)关于能量的转化，下列说法中正确的是(AD)A满足能量守恒定律的物理过程不一定都能自发地进行B自然
4、界中能量的总量保持不变，而且能量的可利用性在逐步提高C空调机既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性D热量不可能由低温物体传给高温物体而不发生其他变化解析本题考查热力学第一、第二定律。根据热力学第二定律，满足能量守恒定律的物理过程不一定都能自发地进行，选项A正确；能量在转化过程会由高品质能源转化为低品质的能源，故可利用性会降低，选项B错误；空调机既能制热又能制冷，但是要耗电，即热传递有方向性，热量只能自发地由高温物体传向低温物体，相反方向不能自发进行，选项C错误；根据热力学第二定律，热量不可能由低温物体传给高温物体而不发生其他变化，选项D正确。4(2020福建莆田月考)如图，一定质量的理想气体
5、从状态a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到状态a。下列说法正确的是(ABD)A在过程ab中气体的内能增加B在过程ca中外界对气体做功C在过程ab中气体对外界做功D在过程bc中气体从外界吸收热量解析ab过程，气体压强增大，体积不变，则温度升高，内能增加，A项正确；ab过程发生等容变化，气体对外界不做功，C项错误；一定质量的理想气体内能仅由温度决定，bc过程发生等温变化，内能不变，bc过程，气体体积增大，气体对外界做正功，根据热力学第一定律可知气体从外界吸热，D项正确；ca过程发生等压变化，气体体积减小，外界对气体做正功，B项正确。5(2019重
6、庆主城六区调研)对于热力学定律，下列说法正确的是(ACD)A第一类永动机不可能实现，因为违背了热力学第一定律B热力学第一定律指出，绝对零度不可能达到C热力学第一定律指出，一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做功的和D热力学第二定律指出，从单一热源吸热不能全部用来对外做功而不产生其他影响解析本题考查热力学第一、第二、第三定律。“第一类永动机”是不需要能源的热机，不可能制成，因为它违背了热力学第一定律，故A正确；由热力学第三定律可知，绝对零度无法达到，故B错误；根据热力学第一定律有UQW，可知一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做功的和，故C正确；根据热
7、力学第二定律可知不可能从单一热库吸热，并全部用来对外做功，而不引起其他变化，故D正确。6(2020福建莆田一中模拟)下列说法正确的是(AD)A熵较大的宏观状态就是无序程度较大的宏观状态B内能可以全部转化为机械能而不引起其他变化C根据热力学第二定律可知，各种形式的能可以相互转化D外界对物体做功，同时物体向外界放出热量，物体的内能可能不变解析本题考查对热力学第一、第二定律的理解。根据熵的定义，熵较大的宏观状态就是无序程度较大的宏观状态，选项A正确；根据热力学第二定律可知，内能不可以全部转化为机械能而不引起其他变化，选项B错误；根据能量守恒定律可知，各种形式的能可以相互转化而热力学第二定律是反映宏观
8、自然的过程都具有方向性的定律，选项C错误；根据热力学第一定律可知，若外界对物体做功的大小等于物体向外界放出热量的大小，物体的内能不变，选项D正确。7(2019江西临川一中模拟)热现象无处不在，发电制造、安装维护、航空航天、科研发明、烧水做饭、取暖纳凉等日常所见无不与“热”有关。下列与“热”有关的说法正确的是(AD)A空调在制冷和制热的过程中都存在热传递B冰箱不能为房间制冷是因为违背了能量守恒定律C水的流速越大，水分子的热运动越剧烈D气体被压缩的过程中外界对气体做功解析本题考查热力学第一、第二定律。空调无论是制冷还是制热，其工作过程中都存在热传递，只是传递的方向不同，选项A正确；电冰箱的制冷系统
9、能不断把冰箱内的热量传到外界，压缩机做功，不违背能量守恒定律，选项B错误；水的流速是宏观的运动描述，与水分子的热运动无关，选项C错误；气体被压缩时体积减小，外界对气体做功，选项D正确。8(2019河南郑州质检)一定质量的理想气体由状态a经状态b、c到状态d，其体积V与热力学温度T的关系如图所示，O、a、d三点在同一直线上，ab和cd平行于横轴，bc平行于纵轴，则下列说法正确的是(AD)A由状态a变到状态b过程中，气体吸收热量B由状态a变到状态b过程中，每个气体分子的动能都会增大C从状态b到c，气体对外做功，内能减小D从状态c到d，气体密度不变解析本题考查理想气体的VT图象。由状态a变到状态b过
10、程中，气体体积不变，则W0，温度升高，则U0，根据UWQ可知气体吸收热量，选项A正确；由状态a变到状态b过程中，气体的温度升高，则气体分子的平均动能变大，但不是每个气体分子的动能都会增大，选项B错误；从状态b到c，气体温度不变，则内能不变，体积变大，则气体对外做功，选项C错误；从状态c到d，气体体积不变，则气体的密度不变，选项D正确。三、非选择题9(2020西南名校联盟月考)一定质量的理想气体由C经状态B变化到状态A的pV图象如图所示。(1)若已知在状态C时，理想气体的温度为127 ，求处于状态B时气体的摄氏温度；(2)从状态C变化到状态A气体是吸热还是放热？并求出吸收或放出的热量的数值。(已
11、知1 atm1105 Pa)答案(1)627 (2)放热900 J解析本题通过pV图象考查气体实验定律与热力学定律。(1)B到C过程由理想气体状态方程得，解得TB900 K，所以tB627 。(2)由C可知状态A、C温度相同，C到A，气体等温压缩，U0，W0，由UWQ知Q0，所以从C到A过程放热，由热力学第一定律有QW，而W等于pV图线与V轴围成的面积，则W(31)1105103 J(34)2105103 J900 J。10(2019山东乐陵一中测试)绝热汽缸倒扣在水平地面上，缸内装有一电热丝，电热丝下方用一光滑的绝热活塞封闭一定质量的理想气体，活塞下吊着一重为G的重物，活塞重为G0，活塞的横
12、截面积为S，开始时封闭气柱的高为h，气体的温度为T1，大气压强为p0。现用电热丝缓慢加热，若气体吸收热量Q时，活塞下降了h，则：(1)气体的温度升高多少？(2)气体的内能增加多少？答案(1)T1(2)Q(GG0)hp0Sh解析本题考查气体实验定律及热力学第一定律的应用。(1)气体初状态的体积为V1Sh；气体末状态的体积为V22Sh，气体发生等压变化，由盖吕萨克定律得，解得T22T1，故气体升高的温度TT2T1T1。(2)对活塞受力分析，由平衡条件可得封闭气体的压强为pp0，则加热过程气体对外做功为WpSh(p0SGG0)h，由热力学第一定律得UWQQ(GG0)hp0Sh。11(2020广东肇庆
13、一模)如图所示，一根上粗下细、粗端与细端都粗细均匀的玻璃管上端封闭、下端开口，横截面积S14S2，下端与大气连通。粗管中有一段水银柱封闭了一定质量的理想气体，水银柱下表面恰好与粗管和细管的交界处齐平，粗管中气柱和水银柱长度均为h4 cm。现在细管口连接一抽气机(图中未画出)，对细管内气体进行缓慢抽气，最终使一半水银进入细管中，且水银没有流出细管。已知大气压强为p076 cmHg。(1)求抽气结束后细管内气体的压强；(2)抽气过程中粗管内气体吸热还是放热？请说明原因。答案(1)58 cmHg(2)吸热，见解析解析本题考查理想气体状态方程和热力学第一定律的应用。(1)缓慢抽气过程，粗管内气体温度不变，设抽气后粗管内气体压强为p1，细管内气体压强为p2，由题意可知一半水银流进细管后，细管内水银柱高度为L，由玻意耳定律对粗管内气体有(p0hg)hS1p1(h)S1，式中为水银密度，g为重力加速度，对细管内气体受力分析可得p2p1(hL)gcmHg，解得p258 cmHg；(2)抽气过程中，粗管内气体温度不变，内能不变，UWQ0，气体体积增大，对外做功，W0，即气体需要吸热。