1、学案 7 章末总结一、热力学第一定律的综合应用热力学第一定律揭示了内能的增量(U)与外界对物体做功(W)和物体从外界吸收热量(Q)之间的关系，即 UWQ，正确理解公式的意义及符号含义是解决本类问题的关键(1)外界对物体做功，W0；物体对外做功，W0；物体放出热量，Q0，物体的内能增加；U0，则内能增加U；U0，则内能减少|U|.例 1 如图 1 所示，一定质量的理想气体从状态 A 经等压过程到状态 B.此过程中，气体压强 p1.0105 Pa 不变，吸收的热量 Q7.0102 J，求此过程中气体内能的增量图 1解析 等压变化过程有VATAVBTB，对外做的功 Wp(VBVA)根据热力学第一定律
2、有 UQW，代入数据解得 U5.0102 J.答案 5.0102 J针对训练 1 如图 2 所示，pV 图中，一定质量的理想气体由状态 A 经过程变至状态 B时，从外界吸收热量 420 J，同时膨胀对外做功 300 J当气体从状态 B 经过程回到状态 A时，外界压缩气体做功 200 J，判断此过程中气体是吸热还是放热，并求出热量变化的多少图 2答案 放热 320 J解析 一定质量的理想气体由状态 A 经过程变至状态 B 时，从外界吸收的热量 Q1 大于气体膨胀对外做的功 W1，气体内能增加，由热力学第一定律可知，气体内能的增加量为UQ1W1420 J300 J120 J气体由状态 B 经过程回
3、到状态 A 时，气体内能将减少 120 J，而此过程中外界又压缩气体做了 W2200 J 的功，因而气体必向外界放热，放出的热量为Q2UW2(120 J)200 J320 J即此过程中气体放出的热量是 320 J.二、热力学第二定律1热力学第二定律的两种表述(1)按照热传递的方向性表述为：热量不能自发地从低温物体传到高温物体，这是热力学第二定律的克劳修斯表述(2)按照机械能与内能转化的方向性表述为：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响这是热力学第二定律的开尔文表述2热力学第二定律的微观意义(1)一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行(2)用熵来表示热力学第二
4、定律：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小3分析此类问题的方法掌握热力学第二定律时，要注意理解其本质，即热力学第二定律是对宏观自然过程进行方向性的说明凡是对这种宏观自然过程进行方向性的说明，都可以作为热力学第二定律的表述本章对热力学第二定律的表述很多，这些不同形式的表述都是等价的例 2 下列有关热力学第二定律的说法正确的是()A气体自发地扩散运动总是向着更为无序的方向进行，是可逆过程B第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的C空调既能制冷又能制热，说明热传递不具有方向性D一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵减小答案 B解析 与温度有关的一切热现象的宏观过程都是
5、不可逆的，A 项错误；热量不能自发地由高温物体传到低温物体，空调机里的压缩机工作，消耗了电能，产生了其他影响，C 项错误；一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵增大，D 项错误只有 B 项正确针对训练 2 热力学第二定律指出：内能与机械能的转化具有方向性请结合熵的变化加以解释答案 见解析解析 机械运动是宏观情况下物体在空间位置上的变化，物体运动状态的变化完全遵循牛顿运动定律，这是一种有序的运动热运动是大量分子的无序运动，机械运动向热运动的转化，属于从有序向无序的转化，熵增加，符合热力学规律，因此机械能可以全部转化为内能反过程是熵减小，不符合熵增加原理，因此内能不能全部转化为机械能，而
6、不引起其他变化.1(热力学第一定律)在大气中，空气团竖直运动经过各气层的时间很短，因此，运动过程中空气团与周围空气热量交换极少，可看作绝热过程潮湿空气团在山的迎风坡上升时，水汽凝结成云，到山顶后变得干燥，然后沿着背风坡下降时升温，气象上称这股干热的气流为焚风空气团在山的迎风坡上升时温度降低，原因是空气团_(选填“对外放热”或“对外做功”)；设空气团的内能 U 与温度 T 满足 UCT(C 为一常数)，空气团沿着背风坡下降过程中，外界对空气团做的功为 W，则此过程中空气团升高的温度 T_.答案 对外做功 WC解析 空气团在山的迎风坡上升时温度降低，空气团内能减小，又绝热，根据热力学第一定律可知空
7、气团对外做功；根据 UCT 得：UCT由根据热力学第一定律得：UCTQ0联立解得：TWC2(热力学第一定律)一定质量的理想气体从状态 a 开始，经历三个过程 ab、bc、ca 回到原状态，其 pT 图象如图 4 所示，下列判断正确的是()图 4A过程 ab 中气体一定吸热B过程 bc 中气体既不吸热也不放热C过程 ca 中外界对气体所做的功等于气体所放的热Da、b 和 c 三个状态中，状态 a 分子的平均动能最小Eb 和 c 两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同答案 ADE解析 由 pT 图象可知过程 ab 是等容变化，温度升高，内能增加，体积不变，由热力学第一定律可
8、知过程 ab 一定吸热，选项 A 正确；过程 bc 温度不变，即内能不变，由于过程bc 体积增大，所以气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体一定吸收热量，选项 B 错误；过程 ca 压强不变，温度降低，内能减少，体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，放出的热量一定大于外界对气体做的功，选项 C 错误；温度是分子平均动能的标志，由 pT 图象可知，a 状态气体温度最低，则平均动能最小，选项 D 正确；b、c 两状态温度相等，分子平均动能相等，由于压强不相等，所以单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同，选项 E 正确3(热力学定律的应用)以下说法正确的是()A电冰箱内的食品温度比
9、室内温度低，说明在一定条件下热量也可以由低温物体传到高温物体B内能可以转化为机械能C能量的耗散否定了能量守恒定律D能量的耗散说明自然界的宏观过程有方向性答案 ABD解析 在一定条件下，热量可以由低温物体传到高温物体，A 正确；由能量守恒定律可知，各种形式的能量之间可以相互转化，并且总能量守恒，所以 B 正确；能量的耗散并没有否定能量守恒定律，而是说明自然界的宏观过程有方向性，C 错误，D 正确4(热力学定律的应用)下列说法不正确的是()A在任何自然过程中，一切参与者的总能量和总熵保持不变B熵无处不在，是系统无序程度的量度C一切不可逆过程在熵增加的同时，总是伴随着能量退降D由热力学第二定律可知，自然界的能量品质正在退化，可利用的能量越来越少E热力学第二定律的微观实质是熵增加答案 A解析 系统的总能量守恒，但总熵可能不变或增加
