资源描述
一、气体一、气体1.1.三个实验定律三个实验定律玻意耳定律玻意耳定律查理定律查理定律盖盖吕萨克定律吕萨克定律内容内容一定质量的某一定质量的某种气体种气体, ,在温在温度不变的情况度不变的情况下下, ,压强与体压强与体积成反比积成反比一定质量的某一定质量的某种气体种气体, ,在体积在体积不变的情况下不变的情况下, ,压强与热力学压强与热力学温度成正比温度成正比一定质量的某种一定质量的某种气体气体, ,在压强不在压强不变的情况下变的情况下, ,其其体积与热力学温体积与热力学温度成正比度成正比表达式表达式_图象图象p p1 1V V1 1= =p p2 2V V2 2 2211TpTp2211TVTV第第2 2课时课时 气体、热力学第一定律和能量守恒气体、热力学第一定律和能量守恒考点自清考点自清 特别提醒特别提醒 在应用气体图象分析问题时在应用气体图象分析问题时, ,一定要看清纵、横坐一定要看清纵、横坐 标所代表的物理量标所代表的物理量. .同时要注意横坐标表示的是摄同时要注意横坐标表示的是摄 氏温度还是热力学温度氏温度还是热力学温度. . 2.2.理想气体状态方程理想气体状态方程 (1)(1)理想气体理想气体: :气体实验定律都是在压强不太大气体实验定律都是在压强不太大( (相相 对大气压强对大气压强) )、温度不太低、温度不太低( (相对室温相对室温) )的条件下总的条件下总 结出来的结出来的. .当压强很大当压强很大, ,温度很低时温度很低时, ,计算结果与实计算结果与实 际测量结果有很大的差别际测量结果有很大的差别. .我们把在任何温度、任我们把在任何温度、任 何压强下都遵从气体实验定律的气体叫做理想气体何压强下都遵从气体实验定律的气体叫做理想气体. . (2)(2)理想气体的状态方程理想气体的状态方程 一定质量的理想气体状态方程一定质量的理想气体状态方程: : 或或 . . 气体实验定律可看做一定质量理想气体状态方程的气体实验定律可看做一定质量理想气体状态方程的 特例特例. . 二、饱和汽、湿度二、饱和汽、湿度1.1.饱和汽与未饱和汽饱和汽与未饱和汽 (1)(1)饱和汽饱和汽: :与液体处于与液体处于_平衡的蒸汽平衡的蒸汽. . (2) (2)未饱和汽未饱和汽: :没有达到饱和状态的蒸汽没有达到饱和状态的蒸汽. . 222111TVpTVp恒量恒量TpV动态动态2.2.饱和汽压饱和汽压 (1)(1)定义定义: :饱和汽所具有的压强饱和汽所具有的压强. . (2) (2)特点特点: :液体的饱和汽压与温度有关液体的饱和汽压与温度有关, ,温度越高温度越高, ,饱饱 和汽压越和汽压越_,_,且饱和汽压与饱和汽的体积且饱和汽压与饱和汽的体积_._.3.3.湿度湿度 (1)(1)定义定义: :空气的干湿程度空气的干湿程度. . (2) (2)描述湿度的物理量描述湿度的物理量 绝对湿度绝对湿度: :空气中所含水蒸汽的压强空气中所含水蒸汽的压强. . 相对湿度相对湿度: :空气的空气的_与同一温度下水的饱与同一温度下水的饱 和汽压的百分比和汽压的百分比. . 大大无关无关绝对湿度绝对湿度三、改变内能的两种方式三、改变内能的两种方式1.1.改变内能的两种方式是改变内能的两种方式是_和和_._.2.2.做功和热传递改变内能是做功和热传递改变内能是_的的, ,但做功是能量的但做功是能量的 _,_,而热传递是而热传递是_. _. 四、能量转化与守恒四、能量转化与守恒1.1.热力学第一定律热力学第一定律 (1)(1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向内容：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功的和。它传递的热量与外界对它所做功的和。做功做功热传递热传递等效等效转化转化转移转移 (2)(2)公式公式:U U= =W W+ +Q Q2.2.热力学第二定律热力学第二定律 表述一表述一:_:_ 热传导的方向性热传导的方向性. . 表述二表述二:_:_ _ _机械能和内能转化过机械能和内能转化过 程的方向性程的方向性. .正值正值负值负值U U内能增加内能增加内能减少内能减少Q Q吸收热量吸收热量放出热量放出热量W W外界对系统做功外界对系统做功系统对外界做功系统对外界做功热量不能自发地从低温物体传到高温物体热量不能自发地从低温物体传到高温物体 不可能从单一热库吸收热量不可能从单一热库吸收热量, ,使之完全变使之完全变成功成功, ,而不产生其他影响而不产生其他影响3.3.能量守恒定律能量守恒定律 能量既不会凭空产生能量既不会凭空产生, ,也不会凭空消失，它只能从也不会凭空消失，它只能从 一种形式转化为另一种形式一种形式转化为另一种形式, ,或者从一个物体转移或者从一个物体转移 到别的物体到别的物体, ,在转化或转移的过程中其总量不变在转化或转移的过程中其总量不变. .4.4.永动机永动机 由能量守恒定律知由能量守恒定律知,_,_永动机不可能制成永动机不可能制成. . 由热力学第二定律知由热力学第二定律知,_,_永动机不可能制成永动机不可能制成. .5.5.能源与环境能源与环境 (1)(1)常规能源常规能源:_:_，常规能源带来，常规能源带来 环境污染问题环境污染问题, ,如温室效应、酸雨、光化学烟雾等如温室效应、酸雨、光化学烟雾等. . (2) (2)新能源的开发新能源的开发: :风能、水能、太阳能、沼气、核风能、水能、太阳能、沼气、核 能等能等. . 第一类第一类第二类第二类煤、石油、天然气煤、石油、天然气热点一热点一 有关图象的处理方法有关图象的处理方法1. 1. 利用垂直于坐标轴的线作辅助线去分析同质量、利用垂直于坐标轴的线作辅助线去分析同质量、 不同温度的两条等温线不同温度的两条等温线, ,不同体积的两条等容线，不同体积的两条等容线， 不同压强的两条等压线的关系不同压强的两条等压线的关系. . 例如例如: :如图如图1 1中中, ,V V1 1对应虚线为等容线对应虚线为等容线, ,A A、B B是与是与T T2 2、 T T1 1两线的交点两线的交点, ,可以认为从可以认为从B B状态通过等容升压到状态通过等容升压到A A 状态状态, ,温度必然升高温度必然升高, ,所以所以T T2 2 T T1 1. . 又如图又如图2 2所示所示, ,A A、B B为等温线为等温线, ,从从B B状态到状态到A A状态压强状态压强 增大增大, ,体积一定减小体积一定减小, ,所以所以V V2 2 V V1 1. . 图图1 1 图图2 2热点聚焦热点聚焦2.2.一定质量的气体不同图象的比较一定质量的气体不同图象的比较特点特点举例举例p pV VpVpV= =CTCT( (其中其中C C为恒量为恒量),),即即pVpV之积越大的等温线温度越高之积越大的等温线温度越高, ,线离原点越远线离原点越远p pT TV V= =C CVp1温度越高温度越高即斜率越大即斜率越大斜率斜率，,，1CTkVCTp体积越小体积越小即斜率越大即斜率越大斜率斜率，,T，VCkVCp压强越小压强越小即斜率越大即斜率越大斜率斜率，,T，pCkpCV 类别类别图线图线热点二热点二 饱和汽与未饱和汽的几个问题的辨析饱和汽与未饱和汽的几个问题的辨析1.1.正确理解饱和汽与未饱和汽与实验定律的关系正确理解饱和汽与未饱和汽与实验定律的关系 认为饱和汽也遵循气体实验定律是读者常见的误认为饱和汽也遵循气体实验定律是读者常见的误 区区. .实际上实际上, ,只有不饱和汽遵循气体实验定律只有不饱和汽遵循气体实验定律, ,而饱而饱 和汽不遵循气体实验的定律和汽不遵循气体实验的定律. .2.2.注意相对湿度与相对误差的区别注意相对湿度与相对误差的区别 把相对湿度计算与相对误差的计算混淆把相对湿度计算与相对误差的计算混淆, ,认为相对认为相对 湿度湿度=| |=| |100%,100%, 这是常见的误区这是常见的误区. .正确计算相对湿度的方法是正确计算相对湿度的方法是: :相对相对 湿度湿度= =同同温温度度下下的的饱饱和和汽汽压压同同温温度度下下的的饱饱和和汽汽压压水水蒸蒸气气的的实实际际压压强强 .同同温温度度下下的的饱饱和和汽汽压压水水蒸蒸气气的的实实际际压压强强3.3.湿度、饱和汽压与温度、体积的关系湿度、饱和汽压与温度、体积的关系 空气的绝对湿度是指空气中所含水蒸气的压强空气的绝对湿度是指空气中所含水蒸气的压强, ,它它 与温度、体积无关与温度、体积无关. .水的饱和汽压与温度有关水的饱和汽压与温度有关, ,与体与体 积无关积无关. .空气的绝对湿度要小于水的饱和汽压空气的绝对湿度要小于水的饱和汽压. .因为因为 相对湿度相对湿度= ,= ,而空气的绝对湿度而空气的绝对湿度 与水的饱和汽压都与体积无关与水的饱和汽压都与体积无关, ,故相对湿度与体积故相对湿度与体积 无关无关; ;因饱和汽压与温度有关因饱和汽压与温度有关, ,故相对湿度与温度有故相对湿度与温度有 关关; ;在绝对湿度在绝对湿度P P1 1不变而降低温度时不变而降低温度时, ,由于水的饱和由于水的饱和 汽压减小会使空气的相对湿度增大汽压减小会使空气的相对湿度增大. .居室的相对湿居室的相对湿 度以度以40%40% 60%60%较适宜较适宜. . 同同温温度度下下的的饱饱和和汽汽压压水水蒸蒸气气的的实实际际压压强强热点三热点三 改变物体内能的两种方式的比较改变物体内能的两种方式的比较做功做功热传递热传递内能内能变化变化外界对物体做功外界对物体做功, ,物体物体的内能增加的内能增加, ,物体对外物体对外做功做功, ,物体的内能减小物体的内能减小物体吸收热量物体吸收热量, ,内能增加内能增加物体放出热量物体放出热量, ,内能减小内能减小本质本质其他形式的能与内能之其他形式的能与内能之间的转化间的转化不同物体间或同一物体不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转不同部分之间内能的转移移相互相互联系联系做一定量的功或传递一定量的热在改变内能的效做一定量的功或传递一定量的热在改变内能的效果上是相同的果上是相同的特别提示特别提示 1.1.要使物体改变同样的内能，通过做功或者热传递要使物体改变同样的内能，通过做功或者热传递 都可以实现都可以实现, ,若不知道过程若不知道过程, ,我们无法分辨出是做功还我们无法分辨出是做功还是热传递实现的这种改变是热传递实现的这种改变. .2.2.做功是宏观的机械运动向物体的微观分子热运动做功是宏观的机械运动向物体的微观分子热运动的转化的转化. .热传递则是通过分子之间的相互作用热传递则是通过分子之间的相互作用, ,使不同使不同物体间分子热运动变化物体间分子热运动变化, ,是内能的转移是内能的转移. .前者能的性质前者能的性质发生了变化发生了变化, ,后者能的性质不变后者能的性质不变. .3.3.物体的内能增加与否物体的内能增加与否, ,不能单纯地只看做功或热传不能单纯地只看做功或热传递递, ,两个过程需要全面考虑两个过程需要全面考虑. . 热点四热点四 对热力学第一定律的理解对热力学第一定律的理解 1.1.热力学第一定律不仅热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方反映了做功和热传递这两种方 式改式改变内能的过程是等效的变内能的过程是等效的, ,而且给出了内能的变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化量和做功与热传递之间的定量关系. .此定律是标此定律是标 量式量式, ,应用时热量的单位应统一为国际单位制中的应用时热量的单位应统一为国际单位制中的 焦耳焦耳. .2.2.对公式对公式U U= =Q Q+ +W W符号的规定符号的规定符号符号W WQ QU U+ +外界对物体做功外界对物体做功物体吸收热量物体吸收热量内能增加内能增加- -物体对外界做功物体对外界做功物体放出热量物体放出热量内能减少内能减少3.3.几种特殊情况几种特殊情况 (1)(1)若过程是绝热的若过程是绝热的, ,则则Q Q=0,=0,W W=U U, ,外界对物体做外界对物体做 的功等于物体内能的增加的功等于物体内能的增加. . (2) (2)若过程中不做功若过程中不做功, ,即即W W=0,=0,则则Q Q=U U, ,物体吸收的物体吸收的 热量等于物体内能的增加热量等于物体内能的增加. . (3) (3)若过程的始末状态物体的内能不变若过程的始末状态物体的内能不变, ,即即U U=0,=0, 则则W W+ +Q Q=0=0或或W W=-=-Q Q. .外界对物体做的功等于物体放出外界对物体做的功等于物体放出 的热量的热量. . 特别提示特别提示 1.1.应用热力学第一定律时要明确研究的对象是哪应用热力学第一定律时要明确研究的对象是哪 个物体或者是哪个热力学系统个物体或者是哪个热力学系统. . 2. 2.应用热力学第一定律计算时应用热力学第一定律计算时, ,要依照符号法则代入要依照符号法则代入 数据数据. .对结果的正、负也同样依照规则来解释其意义对结果的正、负也同样依照规则来解释其意义. .题型题型1 1 饱和汽、饱和汽压和相对湿度的考查饱和汽、饱和汽压和相对湿度的考查【例例1 1】由饱和汽和饱和汽压的概念，选出下列结论由饱和汽和饱和汽压的概念，选出下列结论 中哪些是正确的中哪些是正确的 ( )( ) A. A.饱和汽和液体之间的动态平衡饱和汽和液体之间的动态平衡, ,是指汽化和液化是指汽化和液化 同时进行的过程同时进行的过程, ,且进行的速率相等且进行的速率相等 B.B.一定温度下饱和汽的密度为一定值一定温度下饱和汽的密度为一定值, ,温度升高温度升高, , 饱和汽的密度增大饱和汽的密度增大 C.C.一定温度下的饱和汽压一定温度下的饱和汽压, ,随饱和汽的体积增大而随饱和汽的体积增大而 增大增大 D.D.饱和汽压与饱和汽的温度成正比饱和汽压与饱和汽的温度成正比 题型探究题型探究解析解析 由动态平衡概念可知由动态平衡概念可知A A正确正确. .在一定温度下在一定温度下, ,饱饱 和汽的密度是一定的和汽的密度是一定的, ,它随着温度升高而增大它随着温度升高而增大, ,B B正确正确. .一定温度下的饱和汽压与体积无关一定温度下的饱和汽压与体积无关, ,C C错错. .饱和汽压随饱和汽压随温度升高而增大温度升高而增大, ,原因是原因是: :温度升高时温度升高时, ,饱和汽的密度饱和汽的密度增大增大, ,温度升高时温度升高时, ,气体分子平均速率增大气体分子平均速率增大. .理想气体理想气体状态方程不适用于饱和汽状态方程不适用于饱和汽, ,饱和汽压和绝对温度的关饱和汽压和绝对温度的关系不成正比系不成正比, ,饱和汽压随温度的升高而增大饱和汽压随温度的升高而增大, ,增大的比增大的比线性关系更快线性关系更快, ,D D错错. .答案答案 AB 变式练习变式练习1 1 关于饱和汽压和相对湿度，下列说法正关于饱和汽压和相对湿度，下列说法正 确的是确的是 ( )( ) A A. .温度相同的不同饱和汽温度相同的不同饱和汽, ,饱和汽压都相同饱和汽压都相同 B B. .温度升高时温度升高时, ,饱和汽压增大饱和汽压增大 C C. .在相对湿度相同的情况下在相对湿度相同的情况下, ,夏天比冬天的绝对湿夏天比冬天的绝对湿 度大度大 D D. .饱和汽压和相对湿度都与体积无关饱和汽压和相对湿度都与体积无关解析解析 在一定温度下在一定温度下, ,饱和汽压是一定的饱和汽压是一定的, ,饱和汽压饱和汽压 随温度的升高而增大随温度的升高而增大, ,饱和汽压与液体的种类有关饱和汽压与液体的种类有关, ,与与体积无关体积无关. .空气中所含水蒸气的压强空气中所含水蒸气的压强, ,叫做空气的绝对叫做空气的绝对湿度湿度; ;相对湿度相对湿度= = 夏天的饱和汽夏天的饱和汽压大压大, ,在相对湿度相同时在相对湿度相同时, ,夏天的绝对湿度大夏天的绝对湿度大. . 答案答案 BCD ，同同温温度度下下的的饱饱和和汽汽压压水水蒸蒸气气的的实实际际压压强强题型题型2 2 气体压强的分析与计算气体压强的分析与计算【例例2 2】如图如图3 3所示所示, ,一个横截面积为一个横截面积为S S的的 圆管形容器竖直放置圆管形容器竖直放置, ,金属圆板金属圆板A A的上的上 表面是水平的表面是水平的, ,下表面是倾斜的下表面是倾斜的, ,下表下表 面与水平面的夹角为面与水平面的夹角为, ,圆板的质量为圆板的质量为 图图3 3 M M, ,不计圆板与容器内壁之间的摩擦不计圆板与容器内壁之间的摩擦, ,若大气压强为若大气压强为 p p0 0, ,求被圆板封闭在容器中的气体的压强求被圆板封闭在容器中的气体的压强p p. . 思维导图思维导图 列平衡方程列平衡方程, ,可能是可能是牛顿第二定律方程牛顿第二定律方程选取研究对象选取研究对象分析受力分析受力重点求出气体压强产生的力重点求出气体压强产生的力求压强求压强解析解析 对圆板进行受力分析对圆板进行受力分析: :重力重力MgMg, ,大气压的作用力大气压的作用力p p0 0S S, ,封闭气体封闭气体对它的作用力对它的作用力 容器侧壁容器侧壁的作用力的作用力F F1 1和和F F2 2, ,如右图所示如右图所示. .由于不需要求出侧壁的由于不需要求出侧壁的作用力作用力, ,所以只考虑竖直方向合外力为零所以只考虑竖直方向合外力为零, ,就可以求被就可以求被封闭的气体压强封闭的气体压强. .圆板在竖直方向上合外力为零圆板在竖直方向上合外力为零, ,有有p p0 0S S+ +MgMg=(=(pSpS/cos/cos)cos)cos, ,由此可得由此可得p p= =p p0 0+ +MgMg/ /S S. .答案答案 p p0 0+ +MgMg/ /S S ,cos pS方法提炼方法提炼 1.1.封闭气体有两种情况封闭气体有两种情况: :一是平衡状态系统中的封闭一是平衡状态系统中的封闭气体气体, ,二是变速运动系统中的封闭气体二是变速运动系统中的封闭气体. .2.2.封闭气体压强的计算方法封闭气体压强的计算方法: :选与气体接触的液柱选与气体接触的液柱( (或或活塞、汽缸活塞、汽缸) )为研究对象为研究对象, ,进行受力分析进行受力分析; ;再根据运动再根据运动状态列出相应的平衡方程或牛顿第二定律方程状态列出相应的平衡方程或牛顿第二定律方程, ,从而从而求出压强求出压强. . 变式练习变式练习2 2 若已知大气压强为若已知大气压强为p p，在图，在图4 4中各装置均中各装置均 处于静止状态处于静止状态, ,求被封闭气体的压强求被封闭气体的压强. . 图图4 4 解析解析 在甲图中在甲图中, ,以高为以高为h h的液柱为研究对象的液柱为研究对象, ,由二力由二力平衡知平衡知p p气气S S=-=-ghSghS+ +p p0 0S S所以所以p p气气= =p p0 0- -ghgh由图乙中由图乙中, ,以以B B液面为研究对象液面为研究对象, ,由平衡方程由平衡方程F F上上= =F F下下有有: :p pA AS S+ +phSphS= =p p0 0S Sp p气气= =p pA A= =p p0 0- -ghgh在图丙中在图丙中, ,仍以仍以B B液面为研究对象液面为研究对象, ,有有p pA A+ +ghghsinsin 60 60= =p pB B= =p p0 0所以所以p p气气= =p pA A= = 在图丁中在图丁中, ,以液面以液面A A为研究对象为研究对象, ,由二力平衡得由二力平衡得p pA AS S=(=(p p0 0+ +ghgh1 1) )S S所以所以p p气气= =p pA A= =p p0 0+ +ghgh1 1 答案答案 甲甲: :p p0 0- -gh gh 乙乙: :p p0 0- -gh gh 丙丙: :丁丁: :p p0 0+ +ghgh1 1 ghp 230ghp 230若若t t3 3、p p3 3分别为分别为9090、3.53.5atmatm根据查理定律得根据查理定律得: :胎压范围为胎压范围为2.012.01atmatmp p2.832.83atmatm 答案答案 2.012.01atmatmp p2.832.83atmatm atm01. 2atm6 . 12332931122pTTp3322TpTpatm83. 2atm5 . 33632933322pTTp 题型题型3 3 热力学第一定律的应用热力学第一定律的应用 【例例3 3】一定质量的气体，在从一个状态变化到另一一定质量的气体，在从一个状态变化到另一 个状态的过程个状态的过程中中, ,吸收热量吸收热量280 280 J J, ,并对外做功并对外做功120 120 J J. . 试问试问: : (1) (1)这些气体的内能发生了怎样的变化这些气体的内能发生了怎样的变化? ? (2) (2)如果这些气体又返回原来的状态，并放出了如果这些气体又返回原来的状态，并放出了 240 240 J J热量，那么在返回的过程中是气体对外界做热量，那么在返回的过程中是气体对外界做 功功, ,还是外界对气体做功还是外界对气体做功? ?做功多少做功多少? ? 思路点拨思路点拨 求解此题应把握以下两点求解此题应把握以下两点: :(1)(1)用热力学第一定律求解内能变化用热力学第一定律求解内能变化, ,注意热量注意热量Q Q、功、功 W W的正负的正负. .(2)(2)气体从末态到初态与从初态到末态的气体从末态到初态与从初态到末态的U U的大小的大小相同相同, ,结合热力学第一定律计算结合热力学第一定律计算, ,并做出判断并做出判断. .解析解析 (1)(1)由热力学第一定律可得由热力学第一定律可得U U= =W W+ +Q Q=-120 =-120 J J+280 +280 J J=160 =160 J J内能增加了内能增加了160 160 J J(2)(2)由于气体的内能仅与状态有关由于气体的内能仅与状态有关, ,所以气体从状态所以气体从状态回到状态过程中内能的变化应等于从状态到状回到状态过程中内能的变化应等于从状态到状态过程中内能的变化态过程中内能的变化, ,则从状态到状态的内能应则从状态到状态的内能应减少减少160 J,160 J,即即U U=-160 =-160 J J, ,又又Q Q=-240 =-240 J J 根据热力学第一定律得根据热力学第一定律得U U=W W+Q Q所以所以W W=U U-Q Q=-160 =-160 J J-(-240 -(-240 J J)=80 )=80 J J即外界对气体做功即外界对气体做功80 80 J J答案答案 (1)(1)增加了增加了160 160 J J (2)(2)外界对气体做功外界对气体做功80 80 J J 1. 1.当做功和热传递两种过程同时发生时当做功和热传递两种过程同时发生时, , 内能的变化就是要用热力学第一定律进行综合分析内能的变化就是要用热力学第一定律进行综合分析. .2.2.做功情况看气体的体积做功情况看气体的体积: :体积增大体积增大, ,气体对外做功气体对外做功, ,W W为负为负; ;体积缩小体积缩小, ,外界对气体做功外界对气体做功, ,W W为正为正. .若与外界若与外界绝热绝热, ,则不发生热传递则不发生热传递, ,此时此时Q Q=0. =0. 规律总结规律总结变式练习变式练习3 3 一定质量的气体从外界吸收了一定质量的气体从外界吸收了4.24.210105 5 J J 的热量的热量, ,同时气体对外做了同时气体对外做了6 610105 5 J J的功的功. .问问: : (1) (1)物体的内能增加还是减少物体的内能增加还是减少? ?变化量是多少变化量是多少? ? (2) (2)分子势能是增加还是减少分子势能是增加还是减少? ? (3) (3)分子的平均动能是增加还是减少分子的平均动能是增加还是减少? ? 解析解析 (1)(1)因为气体从外界吸热因为气体从外界吸热, ,所以所以Q Q=+4.2=+4.2 10 105 5 J J, ,又因气体对外做功又因气体对外做功, ,所以所以W W=-6=-610105 5 J J 由热力学第一定律由热力学第一定律:U U= =W W+ +Q Q 有有:U U= =W W+ +Q Q=(-6=(-610105 5) ) J J+(4.2+(4.210105 5) ) J J =-1.8 =-1.810105 5 J J U U为负为负, ,说明气体的内能减少了说明气体的内能减少了1.81.810105 5 J J. .(2)(2)因为气体对外做功因为气体对外做功, ,所以气体的体积膨胀所以气体的体积膨胀, ,分子间分子间 的距离增大了的距离增大了, ,分子力做负功分子力做负功, ,气体分子势能增加气体分子势能增加. .(3)(3)因为气体内能减少因为气体内能减少, ,同时气体分子势能增加同时气体分子势能增加, ,说明说明气体分子的平均动能一定减少了气体分子的平均动能一定减少了. . 答案答案 (1)(1)减少减少 1.81.810105 5 J J (2)(2)增加增加 (3)(3)减少减少 1.1.如图如图5 5所示所示, ,某同学将空的薄金属某同学将空的薄金属 筒开口向下压入水中筒开口向下压入水中. .设水温均匀设水温均匀 且恒定且恒定, ,筒内空气无泄漏筒内空气无泄漏, ,不计气不计气 体分子间相互作用体分子间相互作用, ,则被淹没的金则被淹没的金 属筒在缓慢下降过程中属筒在缓慢下降过程中, ,筒内空气筒内空气 图图5 5 体积减小体积减小, ,同时同时 ( )( ) A.A.从外界吸热从外界吸热 B.B.内能增大内能增大 C.C.向外界放热向外界放热 D.D.内能减小内能减小 素能提升素能提升解析解析 缓慢下降的过程中缓慢下降的过程中, ,筒内空气的温度与水温始筒内空气的温度与水温始 终相同终相同, ,即空气温度不变即空气温度不变. .由于不计气体分子间的相互由于不计气体分子间的相互作用作用, ,分子势能始终不变分子势能始终不变, ,筒内空气分子的平均动能不筒内空气分子的平均动能不变变, ,所以筒内空气的内能不变所以筒内空气的内能不变. .筒内空气的体积减小筒内空气的体积减小, ,外界对气体做功外界对气体做功, ,根据热力学第一定律根据热力学第一定律:U U= =W W+ +Q Q, ,可可知筒内空气向外放热知筒内空气向外放热. . 答案答案 C2.2.下列关于热力学一定律的表述中正确的是下列关于热力学一定律的表述中正确的是 ( ) ( ) A. A.热力学零度不可达到热力学零度不可达到 B.B.不可能使热量由低温物体传递到高温物体不可能使热量由低温物体传递到高温物体, ,而不而不 引起其他变化引起其他变化 C.C.其数学表达式是其数学表达式是U U= =Q Q+ +W W D. D.能量在转化或转移的过程中总量保持不变能量在转化或转移的过程中总量保持不变 解析解析 热力学零度只可接近不能达到热力学零度只可接近不能达到, ,A A正确正确; ;B B是是 热力学第二定律的内容，热力学第二定律的内容，C C是热力学第一定律的表是热力学第一定律的表 达式达式, ,D D是能量守恒定律内容是能量守恒定律内容. . A3.3.如图如图6 6所示所示, ,绝热隔板绝热隔板K K把绝热把绝热 的汽缸分隔成体积相等的两的汽缸分隔成体积相等的两 部分部分, ,K K与汽缸壁的接触是光与汽缸壁的接触是光 滑的滑的. .两部分中分别盛有相同两部分中分别盛有相同 图图6 6 质量、相同温度的同种气体质量、相同温度的同种气体a a和和b b. .气体分子之间相气体分子之间相 互作用势能可忽略互作用势能可忽略. .现通过电热丝对气体现通过电热丝对气体a a加热一段加热一段 时间后时间后, ,a a、b b各自达到新的平衡各自达到新的平衡 ( )( ) A.A.a a的体积增大了的体积增大了, ,压强变小了压强变小了 B.B.b b的温度升高了的温度升高了 C.C.加热后加热后a a的分子热运动比的分子热运动比b b分子热运动更激烈分子热运动更激烈 D.D.a a增加的内能大于增加的内能大于b b增加的内能增加的内能 解析解析 a a气体受热膨胀，通过活塞压缩气体气体受热膨胀，通过活塞压缩气体b b，对，对b b做做 功功, ,气体气体b b体积减小体积减小, ,由热力学第一定律由热力学第一定律, ,b b内能增加内能增加, ,温温度升高度升高, ,则则b b气体压强增大，最终达到平衡时气体压强增大，最终达到平衡时, ,a a气体和气体和b b气体压强相等气体压强相等, ,而而a a气体体积变大，所以气体体积变大，所以a a气体的温度气体的温度大于大于b b气体的温度气体的温度, ,所以所以B B、C C、D D选项正确选项正确. . 答案答案 BCD4.4.下列关于分子运动和热现象的说法正确的是下列关于分子运动和热现象的说法正确的是( ) ( ) A. A.气体如果失去了容器的约束就会散开气体如果失去了容器的约束就会散开, ,这是因为这是因为 气体分子之间存在势能的缘故气体分子之间存在势能的缘故 B.B.一定量一定量100100的水变成的水变成100100的水蒸气的水蒸气, ,其分子其分子 之间的势能增加之间的势能增加 C.C.对于一定量的气体对于一定量的气体, ,如果压强不变如果压强不变, ,体积增大体积增大, ,那那 么它一定从外界吸热么它一定从外界吸热 D.D.如果气体分子总数不变如果气体分子总数不变, ,而气体温度升高而气体温度升高, ,气体气体 分子的平均动能增大分子的平均动能增大, ,因此压强必然增大因此压强必然增大 E.E.一定量气体的内能等于其所一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和有分子热运动动能和 分子之间势能的总和分子之间势能的总和 F.F.如果气体温度升高如果气体温度升高, ,那么所有分子的速率都增加那么所有分子的速率都增加 解析解析 气体分子是做无规则运动的气体分子是做无规则运动的, ,故失去容器后就故失去容器后就 会散开会散开, ,A A错误错误; ;B B分子平均动能不变分子平均动能不变, ,但要吸热来增加但要吸热来增加分子势能分子势能, ,B B正确正确; ;根据气体状态方程根据气体状态方程, ,C C选项温度一定选项温度一定要升高要升高, ,又对外做功又对外做功, ,故一定吸热故一定吸热, ,C C正确正确; ;D D选项中没选项中没考虑气体的体积对压强的影响；根据内能定义知考虑气体的体积对压强的影响；根据内能定义知E E正正确确; ;F F选项中气温升高选项中气温升高, ,分子平均动能增大、平均速率分子平均动能增大、平均速率增大增大, ,但不是每个分子速率都增大但不是每个分子速率都增大, ,对单个分子的研究对单个分子的研究是毫无意义的是毫无意义的. . 答案答案 BCE5.5.如图如图7 7所示所示, ,p pV V图中图中, ,一定质量的理想气体由状态一定质量的理想气体由状态 A A经过程经过程变至状态变至状态B B时时, ,从外界吸收热量从外界吸收热量420 420 J J, ,同同 时膨胀对外做功时膨胀对外做功300 300 J J. .当气体从状态当气体从状态B B经过程经过程回回 到状态到状态A A时时, ,外界压缩气体做功外界压缩气体做功200 200 J J, ,判断此过程中判断此过程中 气体吸热还是放热气体吸热还是放热, ,并求出热量的多少并求出热量的多少? ? 图图7 7 解析解析 一定质量的理想气体由状态一定质量的理想气体由状态A A经过程经过程变至状变至状 态态B B时，从外界吸收的热量时，从外界吸收的热量Q Q1 1大于气体膨胀对外做的大于气体膨胀对外做的功功W W1 1, ,气体内能增加气体内能增加, ,由热力学第一定律由热力学第一定律, ,气体内能增气体内能增加量为加量为U U= =Q Q1 1+ +W W1 1=420 =420 J J+(-300 +(-300 J J)=120 )=120 J J气体由状态气体由状态B B经过程经过程回到状态回到状态A A时时, ,气体内能将减少气体内能将减少120 120 J J，而此过程中外界又压缩气体做了，而此过程中外界又压缩气体做了W W2 2=200 =200 J J的的功功, ,因而气体必向外界放热因而气体必向外界放热, ,放出的热量为放出的热量为Q Q2 2=U U- -W W2 2=(-120) =(-120) J J-200 -200 J J=-320 =-320 J J 答案答案 放热放热 320 320 J J反思总结反思总结返回返回
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