第3講熱力學定律與能量守恒基礎鞏固練1(多選)下列對熱學相關知識的判斷中正確的是_。A對一定質量的氣體加熱，其內(nèi)能一定增大B物體溫度升高時，物體內(nèi)的每個分子的速率都將增大C對一定質量的理想氣體，當它的壓強、體積都增大時，其內(nèi)能一定增大D功轉化為熱的實際宏觀過程是不可逆過程E自然界中的能量雖然是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要節(jié)約能源解析：氣體內(nèi)能變化由做功和熱傳遞共同決定，A錯誤；溫度升高，分子的平均動能增大，部分分子速率也會減小，B錯誤；理想氣體壓強和體積增大。溫度一定增大。內(nèi)能一定增大，C正確；一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都是不可逆的，D正確；自然界中的能量在數(shù)量上是守恒的。但能量在轉化過程中，品質逐漸降低，可利用的能量在逐漸減少，故要節(jié)約能源，E正確。答案：CDE2(多選)夏天，小明同學把自行車輪胎上的氣門芯拔出的時候，會覺得從輪胎里噴出的氣體涼，如果把輪胎里的氣體視為理想氣體，則關于氣體噴出的過程，下列說法正確的是_。A氣體的內(nèi)能減少B氣體的內(nèi)能不變C氣體來不及與外界發(fā)生熱交換，對外做功，溫度降低D氣體膨脹時，熱量散得太快，使氣體溫度降低了E氣體分子的平均動能減小解析：氣體噴出時，來不及與外界交換熱量，發(fā)生絕熱膨脹，Q0，對外做功，熱力學第一定律的表達式為WU，內(nèi)能減少，溫度降低，溫度是分子平均動能的標志，則A、C、E正確。答案：ACE3(多選)(2018·河南、河北、山西聯(lián)考)下列說法正確的是_。A分子間距離增大時，分子間的引力減小，斥力增大B當分子間的作用力表現(xiàn)為引力時，隨分子間距離的增大分子勢能增大C一定質量的理想氣體發(fā)生等溫膨脹。定從外界吸收熱量D一定質量的理想氣體發(fā)生等壓膨脹，一定向外界放出熱量E熵的大小可以反映物體內(nèi)分子運動的無序程度解析：分子間距離增大時，分子間的引力和斥力均減小，選項A錯誤；當分子間的作用力表現(xiàn)為引力時，隨分子間距離的增大分子勢能增大，選項B正確；一定質量的理想氣體發(fā)生等溫膨脹，溫度不變，內(nèi)能不變，對外做功，一定從外界吸收熱量，選項C正確；一定質量的理想氣體發(fā)生等壓膨脹，對外做功，根據(jù)蓋一呂薩克定律，等壓膨脹，溫度一定升高，內(nèi)能增大，一定吸收熱量，選項D錯誤；熵是系統(tǒng)內(nèi)分子運動無序性的量度，其大小可以反映物體內(nèi)分子運動的無序程度，選項E正確。答案：BCE4(多選)下列有關熱學的說法中正確的是_。A氣體放出熱量，其分子的平均動能一定減小B氣體溫度升高，分子的平均動能一定增大C隨著科技的進步，物體的溫度可以降低到300 D熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體E對物體做功，物體的內(nèi)能可能減小解析：由熱力學第一定律可知，氣體放出熱量，其內(nèi)能不一定減小，溫度不一定降低，故分子平均動能不一定減小，選項A錯誤；溫度是分子平均動能的標志，溫度越高，分子的平均動能越大，選項B正確；根據(jù)熱力學第三定律可知，絕對零度(273 )是不可能達到的，所以300 是不可能達到的，選項C錯誤；在一定的條件下，熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體，選項D正確；根據(jù)熱力學第一定律可知，對物體做功的同時，若物體向外界放出熱量，其內(nèi)能可能減小，選項E正確。答案：BDE5(多選)下列說法正確的是_。A對于一定量的氣體，在完全失重的情況下，氣體對容器壁的壓強為零B如果沒有漏氣、沒有摩擦，也沒有機體熱量的損失，熱機的效率可以達到100%C在各種晶體中，原子(或分子、離子)都是按照一定的規(guī)則排列的，具有空間上的周期性D在圍繞地球做勻速圓周運動的宇宙飛船中，自由懸浮的水滴呈球形，這是液體表面張力作用的結果E一定量的理想氣體等壓膨脹對外做功，氣體一定吸熱解析：根據(jù)氣體壓強的產(chǎn)生原因，在完全失重的情況下，氣體的壓強不為零，選項A錯誤；根據(jù)熱力學第二定律，熱機的效率不可能達到100%，選項B錯誤；在各種晶體中，原子(或分子、離子)都是按照一定的規(guī)則排列的，具有空間上的周期性，選項C正確；宇宙飛船中自由懸浮的水滴處于完全失重狀態(tài)，由于重力引起的液體內(nèi)部的壓力為零，故液滴呈球形是液體表面張力作用的結果，選項D正確；一定量的理想氣體等壓膨脹，溫度一定升高，內(nèi)能一定增加，U>0，膨脹對外做功，W<0，由熱力學第一定律WQU可知，Q>0，說明氣體一定吸熱，故選項E正確。答案：CDE6(多選)(2016·海南單科·15)一定量的理想氣體從狀態(tài)M可以經(jīng)歷過程1或者過程2到狀態(tài)N，其p V圖象如圖所示。在過程1中，氣體始終與外界無熱量交換；在過程2中，氣體先經(jīng)歷等容變化再經(jīng)歷等壓變化。對于這兩個過程，下列說法正確的是_。A氣體經(jīng)歷過程1，其溫度降低B氣體經(jīng)歷過程1，其內(nèi)能減小C氣體在過程2中一直對外放熱D氣體在過程2中一直對外做功E氣體經(jīng)歷過程1的內(nèi)能改變量與經(jīng)歷過程2的相同解析：氣體經(jīng)歷過程1，壓強減小，體積變大，膨脹對外做功，內(nèi)能減小，故溫度降低，故選項A、B正確；氣體在過程2中，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程C。則開始時，體積不變，壓強減小，則溫度降低，對外放熱，然后壓強不變，體積變大，膨脹對外做功，則溫度升高，吸熱，故選項C、D錯誤；無論是經(jīng)過1過程還是2過程，初、末狀態(tài)相同，故內(nèi)能改變量相同，故選項E正確。答案：ABE7(2018·濰坊模擬)如圖所示在絕熱汽缸內(nèi)，有一絕熱輕活塞封閉一定質量的氣體，開始時缸內(nèi)氣體溫度為27 ，封閉氣柱長9 cm，活塞橫截面積S50 cm2?，F(xiàn)通過汽缸底部電阻絲給氣體加熱一段時間。此過程中氣體吸熱22 J，穩(wěn)定后氣體溫度變?yōu)?27 。已知大氣壓強等于105 Pa，求：(1)加熱后活塞到汽缸底端的距離；(2)此過程中氣體內(nèi)能改變了多少。解析：(1)取被封閉的氣體為研究的對象開始時氣體的體積為L1S，溫度為：T1(27327)K300 K，末狀態(tài)的體積為：L2S，溫度為：T2(273127)K400 K氣體做等壓變化，則代入數(shù)據(jù)得：L212 cm。(2)在該過程中，氣體對外做功：WF·L0S(L2L1)105×50×104×(129)×102 J15 J，由熱力學第一定律：UQW22 J15 J7 J。答案：(1)12 cm(2)7 J能力提升練8(多選)在一個標準大氣壓下，1 g水在沸騰時吸收了2 260 J的熱量后變成同溫度的水蒸氣，對外做了170 J的功。已知阿伏加德羅常數(shù)NA6.0×1023mol1，水的摩爾質量M18 g/mol。下列說法中正確的是_。A分子間的平均距離增大B水分子的熱運動變得更劇烈了C水分子總勢能的變化量為2 090 JD在整個過程中能量是不守恒的E1 g水所含的分子數(shù)為3.3×1022個解析：液體變成氣體后，分子間的平均距離增大了，選項A正確；溫度是分子熱運動劇烈程度的標志，由于兩種狀態(tài)下的溫度是相同的，故兩種狀態(tài)下水分子熱運動的劇烈程度是相同的，選項B錯誤；水發(fā)生等溫變化，分子平均動能不變，因水分子總數(shù)不變，分子的總動能不變，根據(jù)熱力學第一定律UQW，可得水的內(nèi)能的變化量U2 260 J170 J2 090 J，即水的內(nèi)能增大2 090 J，則水分子的總勢能增大了2 090 J，選項C正確；在整個過程中能量是守恒的，選項D錯誤；1 g水所含的分子數(shù)為nNA×6.0×10233.3×1022(個)，選項E正確。答案：ACE9.如圖所示，一根兩端開口、橫截面積為S2 cm2足夠長的玻璃管豎直插入水銀槽中并固定(插入水銀槽中的部分足夠深)。管中有一個質量不計的光滑活塞，活塞下封閉著長L21 cm的氣柱，氣體的溫度為t17 ，外界大氣壓取p01.0×105 Pa(相當于75 cm高的汞柱的壓強)。(1)若在活塞上放一個質量為m0.1 kg的砝碼，保持氣體的溫度t1不變，則平衡后氣柱為多長？(g10 m/s2)(2)若保持砝碼的質量不變，對氣體加熱，使其溫度升高到t277 ，此時氣柱為多長？(3)若在(2)過程中，氣體吸收的熱量為10 J，則氣體的內(nèi)能增加多少？解析：(1)被封閉氣體的初狀態(tài)為p1p01.0×105 PaV1LS42 cm3，T1280 K末狀態(tài)壓強p2p01.05×105 PaV2L2S，T2T1280 K根據(jù)玻意耳定律，有p1V1p2V2，即p1Lp2L2得L2L20 cm。(2)對氣體加熱后，氣體的壓強不變，p3p2，V3L3S，T3350 K根據(jù)蓋·呂薩克定律，有，即得L3L225 cm。(3)氣體對外做的功Wp2Shp2S(L3L2)1.05 J根據(jù)熱力學第一定律得UWQ1.05 J10 J8.95 J即氣體的內(nèi)能增加8.95 J。答案：(1)20 cm(2)25 cm(3)8.95 J10一定質量的理想氣體經(jīng)歷了如圖所示的ABCDA循環(huán)，該過程每個狀態(tài)視為平衡態(tài)，各狀態(tài)參數(shù)如圖所示。A狀態(tài)的壓強為1×105 Pa，求：(1)B狀態(tài)的溫度；(2)完成一次循環(huán)，氣體與外界熱交換的熱量。解析：(1)理想氣體從A狀態(tài)到B狀態(tài)的過程中，壓強保持不變，根據(jù)蓋 ­呂薩克定律有代入數(shù)據(jù)解得TBTA600 K (2)理想氣體從A狀態(tài)到B狀態(tài)的過程中，外界對氣體做功W1pA(VBVA)解得W1100 J氣體從B狀態(tài)到C狀態(tài)的過程中，體積保持不變，根據(jù)查理定律有解得pC2.5×105 Pa從C狀態(tài)到D狀態(tài)的過程中，外界對氣體做功W2pC(VBVA)解得W2250 J一次循環(huán)過程中外界對氣體所做的總功WW1W2150 J理想氣體從A狀態(tài)完成一次循環(huán)，回到A狀態(tài)，始末溫度不變，所以內(nèi)能不變。根據(jù)熱力學第一定律有UWQ解得Q150 J故完成一次循環(huán)，氣體向外界放熱150 J。答案：(1)600 K(2)放熱150 J7