第十二章热力学定律.docx

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1、1.物体的内（1）分子动能：做热运动的分子也具有批注Uf1：动能（2）所有分子动能I mi,温度（3）距离,相对位置a.引力，弓I力，地加b.斥力，斥力，增加c.零，最小体积,距离（3）动能，分子势能无规则的热运动内能 温度，体积第十二章热力学定律第一节物体的内能课时聚焦（2）分子平均动能：组成物体的的平均值。表达式，瓦=。是物体分了热运动平均动能的量度。（3）分子势能：当分子间的发生变化时，分子间的相互作用力会引起由分子间所决定的某种能量的变化。分子势能与分子间距高的关系：如图所示分别为分子相互作用力F、分子势能Ef与分子间距离r的关系。a.当rn）时，分子力表现为:若r增大，需克眼做功，分

2、子势能b.当rI(Tm)减小到平衡距离用的过科中()Ij批注ni3i:DA.分子间的引力和斥力一直增大，且两者的合力也一直增大B.分子间的引力减小，斥力增大且变化较快，但两者的合力先增大后减小C,分子间的作用力先做正功后做负功，分子势能先减小后增大D.分子间的作用力一直做正功，分子势能一宜减小10 .甲分子固定在坐标原点O,乙分子从位置X3处由静止释放后仅Ep在分子间相互作用力下沿A-轴运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距高X的变化关系如图所示。已知图中分子势能最小值为Ep,下列说法正确的健I()_，J批注.:.A.乙分子在位置.r2时，加速度为零OB.乙分子在位置Xi时，其动能最大一旦-

3、C.乙分子在位置X2时，动能等于氏D.甲、乙分子的最小距离等于X1二、馍空题11 .改变物体内能的方式有两种，冬天为了取暖，可以双手不停地搓擦，也可以向手上呼气，前者是靠方式改变手的内能，后者是靠方式改变手的I内触_j批注:15J:做功.热传递批注图18）:热传递,增大，减小一 批注田19J:增加做功.热传递ft fj20J: 16. （1）分子间距离以H）=IOTQm为基 准，r不论减小或增大，分子势能都增大。所以说分 子在平衡位置处是分子势能的最小点。（2）由图可知，分子势能为零的点选在了两个分子相 距无穷远的位置。因为分子在平衡位置处是分子均能 的最小点，据图也可以看出：在这种情况下分子

4、势能 可以大于零，可以小于零，也可以等于零.12 .通常情况下固体被压缩时，其分子势能将；膨胀时，其分子势能|将I一批注旧闻：增大，增大13 .相同温度下氢气和氧气分子热运动的分子平均动能（选填“相同”或“不同”），平均速率之比!驯一。批注f17:相同，4：114 .如图，夏天，我们常常将饮料和冰块放在一起制作冰饮。这是因为饮料和冰块的温度不同，两者之间发生了,冰块的内能,饮料的内能（以上两空选填“增大”减小”或I不弱”15 .如图，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部，放入一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，玻璃筒内的空气温度升高，空气的内能（选填“增加”或“减少”），空气的内能是通过方式改变的；

5、筒内的棉花由于温度升高到着火点而燃烧，棉花的内能是通过方式改次的I。三、综合题16 .分子势能随分子间距离r的变化情况可以在如图所示的图像中表现出来，根据图像!回答1（1）从图中看到分子间距离在ro处的分子势能最小，试说明T理由。-XE;二：（2）图中分子势能为零的点选在什么位置？在这种情况下分子势能可以大于零，可以小于零，也可以等于零吗？（3）如果选两个分子相距11l时的分子势能为零，此时分子势能有什么特点？（3）因为分子在平衡位置处是分子势能的最小点，若选两个分子相距m时的分子势能为零，则分子势能随分子间距离r的变化情况如图所示，所以此时分子势能将大于等于零，但随分子间距离的变化规律不变.

6、批注LifZlJ: （1）吸热，放热（2）内能变化不能，吸收，放出（3）做功，热传递，所做的功W,吸收的热量QW+Qa. O. W,做的功W b. 0, Q,传递的热量Q c. 0. 0,放出的热疑批注g: （I）不消耗，做功（2）能量守恒（3）热力学第一批注Ljf23: （I）转化,转移转移,保持不变（2）热力学第一（3）转化，创造第二节能量的转化与守恒课时聚焦1 .热力学第一定律（I）绝热过程：既不从外界，也不向外界的过程。（2）热量：是系统的量度。（能/不能）说物体具有多少热量，只能说物体或了多少热量。（3）热力学第一定律：在系统与外界同时发生和的过程中，系统内能的变化量U等于外界对系统

7、与系统从外界的代数和。表达式：AU=a.外界对系统做功时，W.0；系统对外界做功时，W,0;b.系统从外界吸收热量:时，Q0：系统向外界放出热量时，QOoc.系统内能增加时，（0：系统内能减少时，17On热力学第一定律的三种典型应用；a.若过程是绝热的，即Q=,则U,系统内能的变化量：U等于外界对系统。b.若过程中不做功，即W=,则AU=,系统内能的变化量AU等于外界向系统。c.若过程中物体的始、末内能不变，即U=,则W+Q=,外界对系统做的功等系统向外界。2 .第一类永动机是不能制成的（1）第一类水动机：任何能量，却能源源不断地对外（2）原因：违背了定律。（3）定律也可以表述为“第一类永动机

8、是不能制成的”。3 .能守恒定律（1）内容，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式为其他形式，成者从一个物体到其他物体，从物体的一部分到其他部分，在转化或转移的过程中，能量的总量0（2）定律是能量守恒定律在热现象中的具体体现。（3）意义：任何机器或装置只能使能量从种形式成其他形式，而不能无中生有地能量。典例精析【考点一】能守恒定律例I（多选）下列关于能量守恒定律的认识正确的I是!（）.ttf24:ABCA.某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加B.某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机械(第类永动机)不可能制成D.树叶从空中

9、落下，最后落在地面上，说明能量消失了【考点二】热力学第一定律批注 fj25J: D例2如图所示是一定质量的理想气体由状态A变化到状态B的V-丁v图像，图线AB平行于V轴，则气体从状态A变化到状态B的过科中()A.气体的内能增加B.气体的压强变大C.外界对气体做功D.气体从外界吸热o同步精练基砒达标精练一、单项选择题1.对于热量、功和内能三个物理量，下列说法正确的网().jf26):AA.热量和功与过程有关，而内能与状态有关B.热量、功和内能的物理意义相同C.热量和功都可以作为内能的量度D.内能大的物体具有的热量多2.下列说法正确的网().jftg27j=BA.随着科技的发展，永动机是可以制成的

10、B.“又要马儿跑，又要马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因此是不可能实现的C.太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了D.有种“全自动”手表，不用上发条也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生3 .关于能量转化现象，下列说法正确的是I()A.用太阳灶烧水是太阳能转化为内能B.电灯发光是电能全部转化为光能C.核电站发电是电能转化为内能j批注旧29): Cftfj30)DD.生石灰放入盛有凉水的烧杯里，水温升高是动能转化为内能4 .下列说法正确的厕()A.理想气体放出热量，其内能一定减小B.理想气体对外做功，其内能一定减小C.理想气体吸收热量

11、，同时对外做功，其温度可能不变D.理想气体放出热量，同时对外做功，其内能一定不变5 .如图，文艺更兴时期，意大利的达芬奇曾设计过一种转轮，利用隔板的特殊形状，使边荣球滚到另边距离轮心远些的地方，并认为这样可以使轮子不停地转动，下列说法正确的I是I()A.该设计可以使转轮在无外力作用下顺时针转动变快B.该设计可以使转轮在无外力作用下逆时针转动变快C.该设计可以在不消耗能源的情况下不断地对外做功D.该设计中使转轮成为永动机的设想是不可能实现的6 .定质量的气体，从状态A变化到状态B的过程中，内能增加了160J,下列是关于内能变化的可能原因的说法，其中不可能的!是I（）.WkwdA.从状态A到状态B

12、的绝热过程中，外界对气体做功160JB.从状态A到状态B的单纯传热过程中，外界对气体传递了160J的热量C.从状态A到状态B的过程中吸热280J,并对外界做功120JD.从状态A到状态B的过程中放热280J,外界对气体做功120J7 .恒温环境中，在导热性能良好的注射器内，用活塞封闭了一定质量的理想气体，用力缓慢向外拉活塞，此过程!中I（）一f3321;CA.封闭气体分子间的平均距离减小B.封闭气体分子的平均速率减小C.封闭气体从外界吸热D.活塞对封闭气体做正功8 .池塘中，从水面往下越深水温越低，水底的鱼吐出一个气泡，气泡在缓慢上浮的过程中（接近水面时气泡内的温度高于在水底的温度），关于气泡

13、内的气体（可看作理想气体），下列说法正确的是I（）1Q33J;AA.气体的压强减小B.外界对气体做正功C.气体的内能减小D.气体吸收的热量小于其内能的增加电二、填空题9 .加气站储气罐中天然气的温度会随气温的升高而升高，在这个过程中，若储气解内气体的体积及质量均不变，则罐内气体（可视为理想气体）的压强（选填“增大”“减小”或“不变”），气体（选填”吸收或放出”）脑量2一j批注饰刈：增大，吸收10 .地球大气上下温差过大时，会造成冷空气下降热空气上升，从而形成气流潴涡，并有可能逐渐发展成龙卷风。热气团在上升过程中，若来不及与外界发生热交换，因外界大气压强减小，热气团气体的体积（选填“变大”或“变

14、小”），热气团对外做（选填“正”或负）（:批注僭35:变大，正11 .在洗衣机缓慢进水的过程中，其中的封闭空气将会（选填”吸收或放出）热量。在洗衣机排水的过程中，缸内水位会迅速降低.封闭空气的内能将（选填“增加”不变”或I城冲）。一批注第36J:放出，减小12 .气缸中的气体嘘胀时推动活塞向外运动，着气体对活塞做的功为6IO4Jt气体的内能减少了8104J,则在此过程中气体（选填“吸收”或“放出”）了J的I热能J批注l37:放出，2xlO4拓展提升精练一、选择题1.膨化食品包装袋内通常会封闭少量氮气，若包装袋不漏气，且该部分氮气可视为理想气体，下列说法正确的I是I（）一.批注百381:AA.用

15、手轻捂包装袋，段时间后，袋内气体膨胀且内能可能不变B.将包装袋放入冷藏室，一段时间后，所有分子动能减小且内能减小C.用筷子缓慢拍打包装袋,袋内的气压将变大且从外界吸热D.用筷子快速拍打包装袋，单位体积的内部气体分子数变多，内能增大2.夏季，天气温差比较大，充足气的车胎经过正午阳光的暴晒容易爆胎。若车胎内的气体可视为理想气体，爆胎前车胎内气体的体积和质量均不变，爆胎过程时间极短。关于车胎内的气体，下列说法正确的I是！（IJttfj39:BA.爆胎前随着气温的升高.，车胎内气体的压强不变B.爆胎前随着气温的升高，车胎内气体吸收热量，内能增大C.爆胎前随着气温的升高，车胎内气体分子单位时间在单位面枳

16、上碰撞车胎的次数减少D.爆胎过程中，车胎内气体对外做功，内能增大3 .如图，将装有一定质量氧气的薄铝筒开口向下浸入20r的水中，I缓隍推动铝筒，使其下降2m,铝筒内氧气无泄漏，不考虑气体分子:二!二间的相互作用，则铝筒在缓慢下降过程中，筒内的氧气1（）二二二节J/.：永二一一j批注僭如：CA.从外界吸热B.对外界做正功C.向外界放热D.内能减小I nta(04i：B4 .如图，一个绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分。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I（）A.气体对外界做功，内能减少B.气体不做功，内能不变C.气体的压强变小，温

17、度降低D.气体的压强不变，温度不变jttfj42: CD5 .（多选）一定质量的理想气体分别在力、石温度下发生等温变化,相应的两条等温线如图所示，Ti对应的图线上有A,B两点，分别表示气体的两个状态。财（）A.温度为。时气体分子的平均动能比T2时的大B.从A状态到B状态的过程中，气体内能增加C.从A状态到B状态的过程中，气体从外界吸收热量D从A状态到B状态的过程中，气体分子单位时间内在容器壁单位面积上的碰撞次数减少二、填空题:批注田43）:不变.从外界吸热6 .水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪的储水罐结构如图所示。从储水罐究气口充入气体，达到定压强后，关闭充气口，扣动扳机将阀门M打开，

18、水即从枪口喷出。若在水不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体的内能（选填，变大，变小，或“不变”），将（选填“向外界放热”或I”从外界吸热I”）.7 .如图所示是中国传统玩具饮水鸟。在鸟的面前放上一杯水，用手把鸟嘴浸到水里，“喝”了一口后，又直立起来。之后，无需人的干预，小鸟直立一会儿就会自己俯下身去使鸟嘴浸入水中“喝”水，然后又会直立起来。就这样周而旦始，小鸟不停地点头喝水，成为一台神奇的“永动机”。根据所学物理知识，试分析饮水鸟上下运动的能殳来源：。当水杯中的水干了之后，小鸟还能上下运动吗？（选填能或I不能2一:批注向44：从外界吸收的热量，不能三、综合题8 .一定质量的水蒸气

19、（可看作理想气体）经过如图所示的一系列Pl:状态变化!过程I。/1（1）比较C状态与a状态的体积大小，写出你的判断依据。/一（2）比较b状态与C状态的内能大小，写出你的判断依据。1,h（3）分析从a状态到b状态的过程中，气体是吸热还是放热？OL*（要求写出分析过程）第三节能量转化的方向性课时聚焦1 .熊力学第二律（_（1）热力学第二定律的克劳修斯表述：不可能把热域从物体传到Q体，而不引起其他变化。自然界实际过程的方向性：（D热量可以自发地由物体传给物体。热量不能自发地由物体传给物体。一切与热现象有关的宏观过程都是。（2）热机：蒸汽机、内燃机等都是利用做功的机械。批注f45: （1）因为c状态与

20、a状态的p-T图像 为过原点的倾斜直线.可知从C状态到a状态做等 容变化，故C状态与a状态的体积相等.（2）由图像可知b状态的温度高于C状态的，理想 气体的内能由温度决定，故b状态的内能比C状态 的大.（3）从a状态到b状态的过程中，气体做等温变 化，气体的压强减小,体积变大，故气体对外做功W O,气体必然从外 界吸收热量.批注jf46J: （1低温，高温高温,低温低温.高温不可逆的（2）内能高温，低温，温差不能（3全部用来做功有用功，第二类永动机工作原理：热量从汽缸内的气体（热源）向汽缸外的空气（热源）自然流动，并在此过程中分出一部分能量推动活塞对外做功。热机工作时必须有一个热机（能/不能）

21、把它得到的全部内能转化为机械能。（3）热力学第二定律的开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量并把它，而不引起其他变化。第二类永动机：从单一热源吸热使之完全变为而不产生其他影响的热机。开尔文表述也可以表示成“是不可能制成的”。2 .能量的耗散与退降（1）在宏观过程中，可以完全转化为而不引起其他变化，但却不能完全转化为而不引起其他变化。从机械能转化为内能时能量。（2）自然界发生的各种变化中，能量的虽然保持不变，但是能殳可被利用的价位越来越,即能量L（3）能量是自然界中的宏观过程方向性的体现,是定律的必然结果。典例精析【考点一】然力学第二定律例下列说法正确的网（）.:批注用48J：BA.热量能够从高温

22、物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体B.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jajf47: （1机械能，内能，内能，机械能，退 降（2）总值，小，退降（3）退降，热力学第二C.功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功D.凡是不违反能量守恒定律的过程都定能实现【考点二】能的耗散与退降例2（多选）热现象过程中不可避免地出现能量的耗散现象。关于能量的耗散，下列说法正确的网（）.-I癖徵49:CDA.在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了B.能量守恒定律具有一定的局限性，其存在是有前提条件的c.大量能量的利用，导致能量的品质降低，从便r利用的能源变成不便于利用的能源D

23、.从能量转化的角度，反映出自然界中的宏观过程具有方向性同步精练基砒达标精练一、单项选择题1 .下列属于能量耗散的现象网（）批注j（50:DA.利用水能发电机将水能转变成电能B.利用太阳能发电机将太阳能转变成电能C.利用电池将化学能转变成电能D.火炉把房间的温度升高2 .下列现象不能够发生的是（|）批注jf51:AA.蒸汽机把内能全部转化成机械能B.空调把热量从低温物体传到高温物体C,电水壶把电能全部转化为内能D.两种气体混合时白发形成均匀气体3 .下列现象中能表明物理过程具有单向性的如批注Uf52J:D摩擦生热；弹簧振子振动：热传递：气体自由膨胀。A.B.C.BCG(2)AD(3)41044

24、.（4分）气泡从湖底缓慢上升到湖面的过程中体积增大。假设湖水温度保持不变，气泡内气体可视为理想气体，则气泡上升过程中气泡内气体的内能（选填“增加”“减少”或“保持不变”），气体（选填“吸收”或“放出”）热量。5 .（12分）如图，导热的汽缸固定在水平地面上，用活塞把一定If一二二TT.二质量的理想气体封闭在汽缸中，汽缸的内壁光滑。若用水平外力FF作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，由状态变化到状*：；：1态，在此过程中：胸海福翔翔掰%粉（1）（多选）如果环境保持恒温，下列说法正确的是（）A.每个气体分子的速率都不变B.气体分子平均动能不变C.水平外力F逐渐变大D.气体内能减少E.气体放热F.气

25、体内能不变，却对外做功，此过程违反热力学第一定律，不可能实现G.气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程不违反热力学第二定律（2）（多选）如果环境保持恒温，分别用p、V.7表示该理想气体的压强、体积、温度。气体从状态变化到状态，此过程可用下列图像表示的是（）批注j64J: I. C2. C3. A4. 增大，升高5. （1）状态I-状态2是等容过程，气体不对外 界做功，外界也不对气体做功：全过程只有状态2 - 状态3和状态3 -状态I两个过程做功，全过程 气体对外做功 W= Wi+ Wi = （150- 100） J = 50J.（2）状态2 -状态3是绝热过程，气体对外界做 功I50J

26、.内能减小150J：状态3 -状态1是等 温过程，内能不变，外界对气体做功K）0J,气体向 外放热100J：状态If状态2的过程中，内能要 恢复原来的内能.需要吸收的热地为I50J。（3）如果在上述过程中，环境温度变化，气体对外界做功8IQ （3分）下列说法正确的是（）A.对物体做功，同时物体放热，物体的内能一定减小B.对物体做功，同时物体吸热，物体的内能一定减小C.物体对外做功，同时放热，物体的内能定减小J,吸收热量L21（）D.物体对外做功，同时吸热，物体的内能一定减小J.则内能的变化量为Jo二、阅读材料，回答下列问期（共23分）热力学第一定律形成史热力学第一定律与能量守恒定律有着极其密切

27、的关系。律国物理学家、医生迈尔发现体力和体热来源于食物中所含的化学能，提出如果动物体能的输入同支出是平衡的，所有这些形式的能在量上就必定守怛。他由此受到启发，去探索热和机械功的关系。1842年他发表了论文论无机性质的力，表述了物理、化学过程中各种力（能）的转化和守恒的思想。迈尔是历史上第一个提出能量守恒定律并计算出热功当量的囚。一I.（3分）下列现象可以用热力学第一定律解释的是（）A.两物体接触后，热量自发地从高温物体传递到低温物体B.蒸汽机不能把蒸汽的内能全部转化为机械能C.叶片搅拌绝热容器中的水，引起水温升高D.利用能源的过程中会发生“能量耗散”现象3. （3分）定质量的理想气体从状态a变

28、化到状态b,其压强p和热力学温度T变化图像如图所示，此过程中该系统（）A.从外界吸热B.体积保持不变C.外界对其做正功D.内能减少4. （4分）如图，绝热密闭容器中装有一定质量的某种理想气体和一个充有同种气体的气球。容器内温度处处相同，气球内部压强大于外部压强。气球缓慢漏气后，容器中气球外部气体的压强将（选填“增大”“减小”或“不变”），温度将（选填“升高”“降低”或“不变”）。5. （10分）理想气体做如图所示的循环，其中状态2-状态3是.绝热过程，状态3-状态1是等温过程。若状态2-状态3的J.2过程中气体对外界做功15（）J,状态3一状态I的过程中外界对IK气体做功100J,试问：3（1

29、）全过程气体对外做功多少？O （3分）下列说法正确的是（）A.气体吸收热量时温度一定升高B.外界对气体做功时气体的内能一定增加C.因为能量是守恒的，所以能源是无限的资源D.第一类永动机违背能量守恒定律，不可能制成4Mr（2）状态1一状态2的过程中气体吸收的热殳为多少？三、阅读材料，回答下列问摩.（共27分）永动机fj65: 1. D在历史上，永动机一直被人们讨论和研究，但是，很多人并不清楚这背后到底有什么意义。在人们的想象中，永动机是一种机械装置，它可以不停地自动运动，而且还可以举起重物等，做一些有意义的事情。13世纪就有人试图制造这种机械装置，但是直到21世纪也没有人兵正制造I出刘。一2.

30、（3分）关于热力学第二定律的表述，下列说法不正确的是（）A.开尔文表述为不可能从单一热源吸热，使之完全转化为有用功B.热力学第二定律共有两种表述方式，它们是克劳修斯表述和开尔文表述C.克劳修斯表述是关于热传导方向性的表述D.开尔文表述是关于功热转换不可逆性的表述4 .方向性,不违反5 .不可行，违反了能瞅守恒定律6 .空调制冷工作过程是通过压缩做功来实现的，不违反热传递过程的单向性。不能起到和空调样让室内降温的效果.由于电冰箱在工作中要消耗电能，室内空气的内能增加，故室内的气温将升高。3. （3分）如图，某演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片，轻推转

31、轮后，进入热水的叶片因伸展面“划水”推动转轮转动。离开热水后，叶片形状迅速俊兑，转轮因此能较长时间转动。下列说法正确的是（）A.转轮依能自身惯性转动，不需要消耗外界能量B.转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身C.叶片在热水中吸收的热量大于在空气中释放的热量D.因为转动的叶片不断搅动热水，所以水温最终会升高4. （4分）热量总是自发地从高温物体传递给低温物体.这说明热传递过程具有.冰箱工作时，能把冰箱内的热量传递到冰箱外，这（选填“违反”或“不违反”）热力学第二定律。5. （6分）氢气是一种清洁能源，它燃烧后只生成水，对环境无污染，某同学设想了一个利用氢能的方案，如图所示是它的示意图，请你判断这方案的可行性，并说明理由。判断：（选填“可行”或“不可行”）理由：.6. （8分）空调制冷工作过程（热量从室内温度较低的空气中传递到室外温度较高的空气中）是否违反热传递过程的单向性，请说明理由：。若在与外界无热传递的封闭房间里打开冰箱门，让冰箱内的冷气不断流出，经过一段时间后能否起到和空调一样让室内降温的效果，请说明理由：四、阅读材料，回答下列问（共25分）势能批注饰66： L分子势能，减小2. C3. B4. （1根据功能关系可知，当b分子的速度为零 时，此时两分子间势能最大.根据能