1、第63讲 热力学定律 能量守恒定律考点一 热力学第一定律考点一 考点二 考点三 课后作业 1热力学第一定律(1)内容：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的功的和。(2)表达式：_。2热力学第一定律符号意义01 UQW考点一 考点二 考点三 课后作业 3能的转化和守恒定律(1)内容：能量既不会凭空_，也不会凭空_，它只能从一种形式_为另一种形式，或者从一个物体_到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的_保持不变。(2)第一类永动机：违背能量守恒定律的机器被称为第一类永动机。它是_制成的。06 产生07 消失08 转化09 转移10 总量11 不可能考点一 考点二 考点三
2、 课后作业 4三种特殊情况(1)若过程是绝热的，即 Q0，则 WU，外界对物体做的功等于物体内能的增加量。(2)若过程中不做功，即 W0，则 QU，物体吸收的热量等于物体内能的增加量。(3)若过程的初、末状态物体的内能不变，即 U0，则 WQ0 或 WQ，外界对物体做的功等于物体放出的热量。考点一 考点二 考点三 课后作业 1在一个密闭隔热的房间里，有一电冰箱正在工作，如果打开电冰箱的门，过一段时间后房间的温度会()A降低 B不变 C升高 D无法判断答案 C答案 考点一 考点二 考点三 课后作业 解析 电冰箱工作时，将部分电能转化为热能散发到房间内，所以房间内温度升高，C 正确。解析 考点一
3、考点二 考点三 课后作业 2(多选)夏天，小明同学把自行车轮胎上的气门芯拔出的时候，会觉得从轮胎里喷出的气体凉，如果把轮胎里的气体视为理想气体，则关于气体喷出的过程，下列说法正确的是()A气体的内能减少B气体的内能不变C气体来不及与外界发生热交换，对外做功，温度降低D气体膨胀时，热量散得太快，使气体温度降低了E气体分子的平均动能减小答案 ACE答案 考点一 考点二 考点三 课后作业 解析 气体喷出时，来不及与外界交换热量，发生绝热膨胀，即 Q0、W0，根据 UWQ 可知 U0；体积 V 增大气体对外界做功WpV0；温度 T 降低内能减少Up2，V1V2，根据理想气体状态方程p1V1T1 p2V
4、2T2，可知 T1T2，所以从状态 1 至状态 2，气体体积减小，说明外界对气体做功，又 T1T2，说明气体的内能减小，根据热力学第一定律知气体对外放热，故 B 正确；解析 考点一 考点二 考点三 课后作业 由图象 C 知，状态 1 至状态 2，气体温度升高内能增加，气体体积增大气体对外做功，根据热力学第一定律知，气体从外界吸收热量，故 C 错误；由图象 D 知气体的体积保持不变，气体对外界不做功，从状态 1 至状态 2 气体的温度降低内能减小，根据热力学第一定律，气体对外放热，故 D 正确。解析 考点一 考点二 考点三 课后作业 4.(多选)如图所示，一绝热容器被隔板 K 隔开成 a、b 两
5、部分。已知 a内有一定量的稀薄气体，b 内为真空。抽开隔板 K 后，a 内气体进入 b，最终达到平衡状态。在此过程中()A气体对外界做功，内能减少B气体不做功，内能不变C气体压强变小，温度降低D气体压强变小，温度不变答案 BD答案 考点一 考点二 考点三 课后作业 解析 a 内气体向真空膨胀，不对外界做功，故 A 错误；又因容器绝热，Q0，由热力学第一定律知，U0，故 B 正确；由玻意耳定律知压强减小，稀薄气体可看做理想气体，内能不变，则温度不变，C 错误，D 正确。解析 考点一 考点二 考点三 课后作业 5.如图所示，一直柱形导热汽缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。已知大气压
6、强为 p0，重力加速度为 g，不计活塞与汽缸的摩擦，活塞的质量为 m、横截面积为 S。因为电热丝的加热，某时刻气体温度为 T1，活塞与容器底部相距 h。现停止加热，气体通过汽缸缓慢放热，当气体放出热量 Q 时，气体温度下降到 T2，求该过程中：考点一 考点二 考点三 课后作业(1)活塞下降的距离；(2)气体内能的改变量。答案(1)T1T2T1h(2)(p0Smg)T1T2T1hQ答案 考点一 考点二 考点三 课后作业 解析(1)气体发生等压变化，有ShT1ShhT2，解得 hT1T2T1h。(2)放热过程中，外界对气体做的功WpSh(p0Smg)T1T2T1h，由热力学第一定律知内能改变量UW
7、Q(p0Smg)T1T2T1hQ。解析 考点一 考点二 考点三 课后作业 真题模拟练6(2018全国卷)(多选)如图，一定量的理想气体从状态 a 变化到状态b，其过程如 p-V 图中从 a 到 b 的直线所示。在此过程中()考点一 考点二 考点三 课后作业 A气体温度一直降低B气体内能一直增加C气体一直对外做功D气体一直从外界吸热E气体吸收的热量一直全部用于对外做功答案 BCD答案 考点一 考点二 考点三 课后作业 解析 一定质量的理想气体从 a 到 b 的过程，由理想气体状态方程paVaTa pbVbTb 可知，TbTa，即气体的温度一直升高，A 错误；根据理想气体的内能只与温度有关，可知气
8、体的内能一直增加，B 正确；由于从 a 到 b 的过程中气体的体积增大，所以气体一直对外做功，C 正确；根据热力学第一定律，从a 到 b 的过程中，气体一直从外界吸热，D 正确；气体吸收的热量一部分增加内能，一部分对外做功，E 错误。解析 考点一 考点二 考点三 课后作业 7(2018全国卷)(多选)如图，一定质量的理想气体从状态 a 开始，经历过程、到达状态 e。对此气体，下列说法正确的是()考点一 考点二 考点三 课后作业 A过程中气体的压强逐渐减小B过程中气体对外界做正功C过程中气体从外界吸收了热量D状态 c、d 的内能相等E状态 d 的压强比状态 b 的压强小答案 BDE答案 考点一
9、考点二 考点三 课后作业 解析 由理想气体状态方程paVaTa pbVbTb 可知，体积不变温度升高即TbTa，则 pbpa，即过程中气体的压强逐渐增大，A 错误；由于过程中气体体积增大，所以过程中气体对外界做正功，B 正确；过程中气体体积不变，对外做功为零，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律，过程中气体放出热量，C 错误；由于状态 c、d 的温度相等，根据理想气体的内能只与温度有关，可知状态 c、d 的内能相等，D 正确；由理想气体状态方程pVT C 可得 pCTV，即 T-V 图中的点与原点 O 的连线的斜率正比于该点的压强，故状态 d 的压强比状态 b 的压强小，E 正确。解析 考点
10、一 考点二 考点三 课后作业 8(2017全国卷)(多选)如图，一定质量的理想气体从状态 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()考点一 考点二 考点三 课后作业 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E在过程 ca 中气体从外界吸收热量答案 ABD答案 考点一 考点二 考点三 课后作业 解析 ab 过程是等容变化，压强增大，温度升高，气体内能增大，选项A 正确；而由于体积不变，气体对外界不做功，选项 C 错
11、误。ca 过程是等压变化，体积减小，外界对气体做功，选项 B 正确；体积减小过程中，温度降低，内能减小，气体要放出热量，选项 E 错误。bc 过程是等温变化，内能不变，体积增大，气体对外界做功，则需要吸收热量，选项 D 正确。解析 考点一 考点二 考点三 课后作业 9(2016全国卷)(多选)关于热力学定律，下列说法正确的是()A气体吸热后温度一定升高B对气体做功可以改变其内能C理想气体等压膨胀过程一定放热D热量不可能自发地从低温物体传到高温物体E如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡答案 BDE答案 考点一 考点二 考点三 课后作业 解析 若
12、气体吸热的同时对外做功，则其温度不一定升高，A 错误；做功是改变物体内能的途径之一，B 正确；理想气体等压膨胀，气体对外做功，由理想气体状态方程pVT C 知，气体温度升高，内能增加，故一定吸热，C错误；根据热力学第二定律知 D 正确；如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统与第三个系统的温度均相等，则这两个系统之间也必定达到热平衡，故 E 正确。解析 考点一 考点二 考点三 课后作业 10(2016全国卷)(多选)一定量的理想气体从状态 a 开始，经历等温或等压过程 ab、bc、cd、da 回到原状态，其 p-T 图象如图所示，其中对角线ac 的延长线过原点 O。下列
13、判断正确的是()考点一 考点二 考点三 课后作业 A气体在 a、c 两状态的体积相等B气体在状态 a 时的内能大于它在状态 c 时的内能C在过程 cd 中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功D在过程 da 中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功E在过程 bc 中外界对气体做的功等于在过程 da 中气体对外界做的功答案 ABE答案 考点一 考点二 考点三 课后作业 解析 由理想气体状态方程pVT C 知，pCVT，因此气体在 a、c 两状态的体积相等，故 A 项正确；对理想气体而言，内能由温度决定，因 TaTc，故气体在状态 a 时的内能大于它在状态 c 时的内能，B 项正确；过程 cd
14、 为等温变化，内能不变(U0)，压强变大，体积减小，外界对气体做功(W0)，由热力学第一定律 UWQ，知 Q0，对外做功，W|W|，D 项错误；bc 和 da过程中温度改变量相同，故体积变化量与压强的乘积相同，由 WFlpSlpV 知，E 项正确。解析 考点一 考点二 考点三 课后作业 11(2018福建省高中毕业检查模拟(一)一定质量的理想气体从状态 A依次经过状态 B、C 和 D 后再回到状态 A，其循环过程的 pV 图象如图所示。其中，AB 过程为等温过程，气体放出热量 4 J；BC 过程为等容过程，气体吸收热量 20 J；CD 过程为等温过程，气体吸收热量 12 J；DA过程为等容过程
15、，气体放出热量 20 J。则气体完成一次循环对外界所做的功为_ J；AB 的过程中，单位体积中的气体分子数目_(选填“减小”“不变”或“增大”)；BC 的过程中，气体分子热运动的平均动能_(选填“减小”“不变”或“增大”)。考点一 考点二 考点三 课后作业 答案 8 增大 增大答案 考点一 考点二 考点三 课后作业 解析 在气体完成一次循环后的内能与开始时是相等的，所以内能不变，即 U0；由题意可知，AB 和 DA 的过程中，气体放出的热量分别为 4 J 和 20 J，在 BC 和 CD 的过程中气体吸收的热量分别为 20 J 和 12 J，则吸收的热量 QQABQBCQCDQDA4 J20
16、J12 J20 J8 J。由热力学第一定律：UQW，所以 W8 J，所以气体完成一次循环对外做功是 8 J。AB 的过程中，体积减小，则单位体积中的气体分子数目增大；BC 的过程中，体积不变，压强变大，则气体的温度升高，则气体分子热运动的平均动能增大。解析 考点一 考点二 考点三 课后作业 12(2018江苏高考)如图所示，一定质量的理想气体在状态 A 时压强为2.0105 Pa，经历 ABCA 的过程，整个过程中对外界放出 61.4 J 热量。求该气体在 AB 过程中对外界所做的功。答案 138.6 J答案 考点一 考点二 考点三 课后作业 解析 整个过程中，外界对气体做功 WWABWCA，
17、且 WCApA(VCVA)，由热力学第一定律 UQW，以及 U0，得 WAB(QWCA)，代入数据得 WAB138.6 J，即气体对外界做的功为 138.6 J。解析 考点一 考点二 考点三 课后作业 13(2018太原市一模)如图所示，导热良好的汽缸开口向上竖直固定在水平面上。缸内轻质光滑活塞封闭一段一定质量的理想气体。一根不可伸长的轻质细绳绕过光滑定滑轮，一端拴住活塞，另一端拴着质量为 m 的重物处于平衡状态。此时气体体积为 V。用手托着重物，使其缓慢上升，直到细绳刚开始松弛但并未弯曲。已知大气压强为 p0，活塞横截面积为 S，环境温度保持不变。求：考点一 考点二 考点三 课后作业(1)从
18、重物开始被托起到最高点的过程中，活塞下降的高度；(2)之后从静止释放重物，重物下落到最低点未与地面接触时，活塞在汽缸内比最初托起重物前的位置上升了 H。若气体的温度不变，则气体吸收的热量是多少？答案(1)mgVp0S2(2)(p0Smg)HmgVp0S2答案 考点一 考点二 考点三 课后作业 解析(1)根据对活塞受力分析可知，未托活塞时 p1p0mgS，气体体积是 V1V，托起重物时 p2p0，气体体积是 V2VhS，根据玻意耳定律可知：p1V1p2V2，解得 hmgVp0S2。解析 考点一 考点二 考点三 课后作业(2)根据热力学第一定律且理想气体的温度不变内能不变：UQW0，气体对外做功：Wp0S(Hh)mg(Hh)，吸收的热量 QW(p0Smg)HmgVp0S2。解析 本课结束