第3课时热力学定律与能量守恒

第3课时热力学定律与能量守恒一、热力学第一定律 基础导引1用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做了900 J的功，同时汽缸向外散热210 J，汽缸里空气的内能改变了多少？2如图1，在汽缸内活塞左边封闭着一定量的空气，压强和大气压相同把汽缸和活塞固定，使汽缸内空气升高一定的温度，空气吸收的热量为Q1.如果让活塞可以自由滑动(活塞与汽缸间无摩擦、无漏气)，也使汽缸内空气温度升高相同温度，其吸收的热量为Q2.Q1和Q2哪个大些？ 知识梳理1物体内能的改变(1)_是其他形式的能与内能的相互转化过程，内能的改变量可用_的数值来量度(2)_是物体间内能的转移过程，内能转移量用_来量度2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_与外界对它所_的和(2)表达式：U_.二、能量守恒定律知识梳理(1)内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变，这就是能量守恒定律(2)任何违背能量守恒定律的过程都是不可能的，不消耗能量而对外做功的第一类永动机是不可能制成的：做功和热传递有什么相同和不同点？考点对热力学第一定律的理解与应用考点解读1热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系2对公式UQW符号的规定符号WQU外界对物体做功物体吸收热量内能增加物体对外界做功物体放出热量内能减少3.几种特殊情况(1)若过程是绝热的，则Q0，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)若过程的始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典例剖析例1在温度均匀的液体中，一个小气泡由液体的底层缓慢地升到液面，上升过程中气泡的体积不断地增大，如将泡内气体看作理想气体，则气泡在浮起的过程中 ()A放出热量 B吸收热量C不吸热也不放热 D无法判断方法突破解决有关热力学第一定律问题的思路：分析题干确定内能改变的方式(Q、W)判断W、Q的符号代入公式UQW得出结论跟踪训练1若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中，对外界做了0.6 J的功，则此过程中的气泡_(填“吸收”或“放出”)的热量是_ J气泡到达湖面后，温度上升的过程中，又对外界做了0.1 J的功，同时吸收了0.3 J的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了_ J.例2 (1)下列说法正确的是_A由阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可以估算该种气体分子的大小B悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显C分子间的引力随分子间距离的增大而增大，分子间斥力随分子间距离的增大而减小D根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体(2)如图2所示，汽缸内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡，已知活塞距缸口0.2 m，活塞面积10 cm2，大气压强1.0105 Pa，物重50 N，活塞质量及一切摩擦不计，缓慢升高环境温度，使活塞刚好升到缸口，封闭气体吸收了60 J的热量，则封闭气体的压强将_(选填“增加”、“减小”或“不变”)，气体内能变化量为_ J.跟踪训练2(2010江苏单科12A)(1)在将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了24 kJ的功现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底，若在此过程中，瓶中空气的质量保持不变，且放出了5 kJ的热量在上述两个过程中，空气的内能共减小_kJ，空气_(选填“吸收”或“放出”)的总热量为_kJ.(2)已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3 kg/m3和2.1 kg/m3，空气的摩尔质量为0.029 kg/mol，阿伏加德罗常数NA6.021023 mol1.若潜水员呼吸一次吸入2 L空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数(结果保留一位有效数字)【分组训练提升能力】1.图3为焦耳实验装置图，用绝热性能良好的材料将容器包好，重物下落带动叶片搅拌容器里的水，引起水温升高关于这个实验，下列说法正确的是()A这个装置可测定热功当量B做功增加了水的热量C做功增加了水的内能D功和热量是完全等价的，无区别2有以下说法：A气体的温度越高，分子的平均动能越大B即使气体的温度很高，仍有一些分子的运动速率是非常小的C对物体做功不可能使物体的温度升高D如果气体分子间的相互作用力小到可以忽略不计，则气体的内能只与温度有关E.一个由不导热的器壁做成的容器，被不导热的隔板分成甲、乙两室甲室中装有一定质量的温度为T的气体，乙室为真空，如图4所示提起隔板，让甲室中的气体进入乙室若甲室中的气体的内能只与温度有关，则提起隔板后当气体重新达到平衡时，其温度仍为T. 图4F对于一定量的气体，当其温度降低时，速率大的分子数目减少，速率小的分子数目增加其中正确的是_3对一定质量的气体，下列说法正确的是()A在体积不断增大的过程中，气体一定对外界(外界不为真空)做功B在压强不断增大的过程中，外界一定对气体做功C在体积不断被压缩的过程中，内能一定增加D在与外界没有发生热量交换的过程中，内能一定不变4 (1)下列关于气体的描述正确的是()A物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子平均动能越大B布朗运动就是液体分子的热运动C对一定质量的气体加热，其内能一定增加D分子间的引力和斥力同时存在(2)有一传热良好的圆柱形汽缸置于水平地面上，并用一光滑的质量为M的活塞密封一定质量的理想气体，活塞面积为S.开始时汽缸开口向上(如图5甲)，已知外界大气压强为p0，被封气体的体积为V0；求被封气体的压强5某学习小组做了如下实验：先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，待冷却后取出烧瓶并迅速把一个小气球紧套在烧瓶颈上，封闭了一部分气体(视为理想气体)，然后将烧瓶放进盛有热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图6所示在气球膨胀过程中，该密闭气体组成的系统内能_(选填“增加”、“减少”或“不变”)；大气压力对气体做功为_功(选填“正”、“负”或“零”)【课时规范训练】一、单项选择题1.如图1所示，绝热容器中间用隔板隔开，左侧装有气体，右侧为真空，现将隔板抽掉，让左侧气体自由膨胀到右侧直至平衡，在此过程中 ()A气体对外界做功，温度降低，内能减少 B气体对外界做功，温度不变，内能不变C气体不做功，温度不变，内能不变D气体不做功，温度不变，内能减少2密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气(不计分子势能)()A内能增大，放出热量B内能减小，吸收热量C内能增大，对外界做功D内能减小，外界对其做功3.固定的水平汽缸内由活塞B封闭着一定量的理想气体，气体分子之间的相互作用力可以忽略假设汽缸壁的导热性能很好，环境的温度保持不变若用外力F将活塞B缓慢地向右拉动，如图2所示，则在拉动活塞的过程中，关于汽缸内气体的下列结论，其中正确的是 ()A气体对外做功，气体内能不变B气体对外做功，气体内能减小C外界对气体做功，气体内能不变D气体从外界吸热，气体内能减小二、多项选择题4如图所示，A、B两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，当气体从状态A变化到状态B时()A体积必然变大 B有可能经过体积减小的过程C外界必然对气体做正功D气体必然从外界吸热5根据热力学定律和分子动理论可知，下列说法正确的是()A能量耗散说明能量不守恒B0 C的冰融化为0 C的水时，分子平均动能不变C空气压缩到一定程度很难再压缩是因为分子间存在斥力的作用D理想气体状态变化时，温度升高，气体分子的平均动能增大，气体的压强可能减小三、非选择题6 (1)以下说法正确的是_A当两个分子间的距离为r0(平衡位置)时，分子势能最小B布朗运动反映了花粉小颗粒内部分子的无规则运动C一滴油酸酒精溶液体积为V，在水面上形成的单分子油膜面积为S，则油酸分子的直径dD温度、压力、电磁作用等可以改变液晶的光学性质(2)如图4所示，一直立的汽缸用一质量为m的活塞封闭一定量的理想气体，活塞横截面积为S，汽缸内壁光滑且缸壁是导热的开始活塞被固定，打开固定螺栓K，活塞上升，经过足够长时间后，活塞停在B点，则活塞停在B点时缸内封闭气体的压强为_，在该过程中，缸内气体_(填“吸热”或“放热”)(设周围环境温度保持不变，已知ABh，大气压强为p0，重力加速度为g)(3)“水立方”国家游泳中心是北京为2008年夏季奥运会修建的主游泳馆水立方游泳馆有8条泳道的国际标准比赛用游泳池，游泳池长50 m、宽25 m、水深3 m设水的摩尔质量为M1.8102 kg/mol，试估算该游泳池中水分子数