2019-2020学年高中物理 第10章 热力学定律本章高效整合课件 新人教版选修3-3
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答案： BC
一定质量的理想气体由状态 A 经状态 B 变为状态 C，其中 A→B 过程为等压变化，B→C 过程为等容变化．已知 VA＝0.3 m3，TA＝TC＝300 K，TB＝400 K.
(1)求气体在状态 B 时的体积； (2)说明 B→C 过程压强变化的微观原因； (3)设 A→B 过程气体吸收热量为 Q1，B→C 过程气体放出热 量为 Q2，比较 Q1、Q2 的大小并说明原因．
解析： 根据热力学第一定律 ΔU＝Q＋W、理想气体的状态方 程p，V 增 加，W＜0，ΔU＝Q－|W|
体积不变的条件下，W＝0，ΔU＝Q 所以，ΔU1＜ΔU2，即体积不变的条件下温度升高变快． 答案： (1)BCD (2)变快
谢谢观看！
A．右边气体温度升高，左边气体温度不变 B．左、右两边气体温度都升高 C．左边气体压强增大 D．右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量
解析： 虽然气缸壁和隔板绝热，但右边气体由于电热丝通 电放出热量而温度升高，压强增大，从而推动隔板，隔板压缩左 边气体对其做功，没有热交换，故左侧气体内能一定增加，温度 升高，由pTV是常量，左边气体 V 变小，T 变大．故 p 一定变大， 对右边气体，由于最终还要达到平衡，则 p 变大，V 变大，T 一 定变大，由此可知，A 错误，B、C 均正确；右边气体吸收电热 丝放出的热量后，由于对外做了功，则气体内能的增加量小于电 热丝放出的热量，故 D 错误．
解析：
(1)A→B 过程为等压变化，由盖-吕萨克定律
VA＝ TA
VB TB
得 VB＝TTBAVA＝0.4 m3
(2)B→C 变化为等容变化，分子的密集程度不变，温度降低，
气体分子运动的平均动能减小，则气体的压强减小．
(3)A→B 气体体积增大，气体对外做功，W＜0，由热力学第 一定律有 ΔU1＝W＋Q1
答案： AD
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.
B→C 气体体积不变，W＝0，由热力学第一定律得 ΔU2＝－ Q2
气体内能为状态量，仅由温度决定，因 TA＝TC，则 ΔU1＋ΔU2 ＝0
即 ΔU1＝－ΔU2，所以 Q1＞Q2.
对热力学第二定律的考查 若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变， 则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法正确的是 ________．(填写选项前的字母) A．气体分子间的作用力增大 B．气体分子的平均速率增大 C．气体分子的平均动能减小 D．气体组成的系统的熵增加
构建体系网络
链接高考热点
对热力学第一定律的考查 关于一定量的气体，下列叙述正确的是( ) A．气体吸收的热量可以完全转化为功 B．气体体积增大时，其内能一定减少 C．气体从外界吸收热量，其内能一定增加 D．外界对气体做功，气体内能可能减少
解析： 由热力学第二定律的表述之一：“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”知，气体 吸收热量在引起其他变化的情况下，可以完全转化为功，知 A 选 项正确；气体的内能由气体的温度和体积共同决定，气体体积增 大，内能不一定减少，故 B 项错误；由热力学第一定律：ΔU＝Q ＋W，若物体从外界吸热，即 Q＞0 但同时对外做功，即 W＜0， 且 Q＋W＜0，则内能减少，故 C 错；若外界对气体做功，即 W ＞0，但同时向外界放热，即 Q＜0，且 Q＋W＜0，所以 D 项正 确．
解析： 由热力学第一定律 ΔU＝W＋Q 知气体放热 Q1＝24 kJ 但内能不变，第二过程放热 Q2＝5 kJ，两过程内能减少 5 kJ， 两过程共放出热量 Q＝Q1＋Q2＝29 kJ
答案： 5 放出 29
气体的状态变化与热力学第一定律的综合 如图所示，水平放置的密封汽缸内 的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分，隔 板可在气缸内无摩擦滑动，右侧气体内有一电热丝．气缸壁和隔 板均绝热．初始时隔板静止，左右两边气体温度相等．现给电热 丝提供一微弱电流，通电一段时间后切断电源．当缸内气体再次 达到平衡时，与初始状态相比( )
(1)以下说法正确的是________． A．在区间Ⅱ，物质的内能不变 B．在区间Ⅲ，分子间的势能不变 C．从区间Ⅰ到区间Ⅲ，物质的熵增加 D．在区间Ⅰ，物质分子的平均动能随着时间的增加而增大 (2)在区间Ⅲ，若将压强不变的条件改为体积不变，则温度升 高________(填“变快”、“变慢”或“快慢不变”)，请说明理 由．
解析： 气泡上升时，因压强减小，温度不变，故气体体积 增大，分子间平均距离增大，分子间作用力减小，平均动能和平 均速率不变，A、B、C 均错误；分子间平均距离增大，分子做 无规则热运动的空间增大，分子运动的混乱度增大，系统的熵增 加，D 正确．
答案： D
质量一定的某种物质，在压强不变的条件下，由液 态Ⅰ与气态Ⅲ(可看成理想气体)变化过程中温度(T)随加热时间(t) 变化关系如图所示．单位时间所吸收的热量可看作不变．
一定质量的理想气体由状态 A 经状态 B 变为状态 C，其中 A→B 过程为等压变化，B→C 过程为等容变化．已知 VA＝0.3 m3，TA＝TC＝300 K，TB＝400 K.
(1)求气体在状态 B 时的体积； (2)说明 B→C 过程压强变化的微观原因； (3)设 A→B 过程气体吸收热量为 Q1，B→C 过程气体放出热 量为 Q2，比较 Q1、Q2 的大小并说明原因．
解析： 根据热力学第一定律 ΔU＝Q＋W、理想气体的状态方 程p，V 增 加，W＜0，ΔU＝Q－|W|
体积不变的条件下，W＝0，ΔU＝Q 所以，ΔU1＜ΔU2，即体积不变的条件下温度升高变快． 答案： (1)BCD (2)变快
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A．右边气体温度升高，左边气体温度不变 B．左、右两边气体温度都升高 C．左边气体压强增大 D．右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量
解析： 虽然气缸壁和隔板绝热，但右边气体由于电热丝通 电放出热量而温度升高，压强增大，从而推动隔板，隔板压缩左 边气体对其做功，没有热交换，故左侧气体内能一定增加，温度 升高，由pTV是常量，左边气体 V 变小，T 变大．故 p 一定变大， 对右边气体，由于最终还要达到平衡，则 p 变大，V 变大，T 一 定变大，由此可知，A 错误，B、C 均正确；右边气体吸收电热 丝放出的热量后，由于对外做了功，则气体内能的增加量小于电 热丝放出的热量，故 D 错误．
解析：
(1)A→B 过程为等压变化，由盖-吕萨克定律
VA＝ TA
VB TB
得 VB＝TTBAVA＝0.4 m3
(2)B→C 变化为等容变化，分子的密集程度不变，温度降低，
气体分子运动的平均动能减小，则气体的压强减小．
(3)A→B 气体体积增大，气体对外做功，W＜0，由热力学第 一定律有 ΔU1＝W＋Q1
答案： AD
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.
B→C 气体体积不变，W＝0，由热力学第一定律得 ΔU2＝－ Q2
气体内能为状态量，仅由温度决定，因 TA＝TC，则 ΔU1＋ΔU2 ＝0
即 ΔU1＝－ΔU2，所以 Q1＞Q2.
对热力学第二定律的考查 若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变， 则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法正确的是 ________．(填写选项前的字母) A．气体分子间的作用力增大 B．气体分子的平均速率增大 C．气体分子的平均动能减小 D．气体组成的系统的熵增加
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对热力学第一定律的考查 关于一定量的气体，下列叙述正确的是( ) A．气体吸收的热量可以完全转化为功 B．气体体积增大时，其内能一定减少 C．气体从外界吸收热量，其内能一定增加 D．外界对气体做功，气体内能可能减少
解析： 由热力学第二定律的表述之一：“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”知，气体 吸收热量在引起其他变化的情况下，可以完全转化为功，知 A 选 项正确；气体的内能由气体的温度和体积共同决定，气体体积增 大，内能不一定减少，故 B 项错误；由热力学第一定律：ΔU＝Q ＋W，若物体从外界吸热，即 Q＞0 但同时对外做功，即 W＜0， 且 Q＋W＜0，则内能减少，故 C 错；若外界对气体做功，即 W ＞0，但同时向外界放热，即 Q＜0，且 Q＋W＜0，所以 D 项正 确．
解析： 由热力学第一定律 ΔU＝W＋Q 知气体放热 Q1＝24 kJ 但内能不变，第二过程放热 Q2＝5 kJ，两过程内能减少 5 kJ， 两过程共放出热量 Q＝Q1＋Q2＝29 kJ
答案： 5 放出 29
气体的状态变化与热力学第一定律的综合 如图所示，水平放置的密封汽缸内 的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分，隔 板可在气缸内无摩擦滑动，右侧气体内有一电热丝．气缸壁和隔 板均绝热．初始时隔板静止，左右两边气体温度相等．现给电热 丝提供一微弱电流，通电一段时间后切断电源．当缸内气体再次 达到平衡时，与初始状态相比( )
(1)以下说法正确的是________． A．在区间Ⅱ，物质的内能不变 B．在区间Ⅲ，分子间的势能不变 C．从区间Ⅰ到区间Ⅲ，物质的熵增加 D．在区间Ⅰ，物质分子的平均动能随着时间的增加而增大 (2)在区间Ⅲ，若将压强不变的条件改为体积不变，则温度升 高________(填“变快”、“变慢”或“快慢不变”)，请说明理 由．
解析： 气泡上升时，因压强减小，温度不变，故气体体积 增大，分子间平均距离增大，分子间作用力减小，平均动能和平 均速率不变，A、B、C 均错误；分子间平均距离增大，分子做 无规则热运动的空间增大，分子运动的混乱度增大，系统的熵增 加，D 正确．
答案： D
质量一定的某种物质，在压强不变的条件下，由液 态Ⅰ与气态Ⅲ(可看成理想气体)变化过程中温度(T)随加热时间(t) 变化关系如图所示．单位时间所吸收的热量可看作不变．