第五章 章末盘点知识整合与阶段检测

C．满足能量守恒定律的物理过程都能自发的进行
D．外界对物体做功，物体的内能必然增加
[解析] 由热力学第二定律的开尔文表述可知 A 对；热 机效率总低于 100%，B 错；满足能量守恒的过程未必能自发 进行，任何过程一定满足热力学第二定律，C 错；由热力学 第一定律 ΔU＝W＋Q 可知，W>0，ΔU 不一定大于 0，即内能 不一定增加，D 错。
[例 1] 当把打足气的车胎内的气体迅速放出时，会发现车 胎气嘴处的温度明显降低，这是因为在这个过程中 ( )
A．气体对外做功，同时向外传递热量 B．气体对外做功，车胎内气体温度降低，从外界吸热 C．外界对气体做功，车胎内气体向外传递热量 D．外界对车胎内气体做功，同时向车胎内气体传递热量 [解析] 气体迅速放出时，体积增大，对外做功，同时 温度降低，从外界吸热，使气嘴处温度降低。 [答案] B
能上是等效的，但它们的本质不同：做功是其他形式的能和内能之
间的转化，热传递则是物体间内能的转移。理解时应注意以下两点：
(1)存在温度差是发生热传递的必要条件，热量是热传递过程
中物体内能的改变量，热量与物体内能的多少、温度的高低无关。
(2)机械能是描述物体机械运动状态的量，而内能是描述物体
内部状态的量，两者没有直接关系，但可以相互转化。
专题二
热力学第一定律及应用
1.理想气体：温度升高内能一定增加，反之减小，等温过 程内能不变。
2．做功看气体体积的变化情况，若仅是气体体积增大， 是气体对外做功，反之是外界对气体做功，等容过程气体和 外界都不做功。
3．吸、放热情况要根据 W＋Q＝ΔU 来判断。
[例 2] [多选]一定质量的气体，从同一个初始状态经过一
功和内能：做功可以改变物体的内能
热力学基础内能热和 ΔU内＝能W：绝热热传 递可以改变物体的内能

ΔU＝Q纯热传递
做功和热传递的等价性
能恒量定守律热能力量学守第恒一定定律律内 意 否内 表容 义 定容 达： 了式论 第：证 一ΔU了 类＝物 永Q质 动＋运 机W动的不灭性和统一性，
[答案] A
专题五
开发利用新能源
新能源主要是指太阳能、风能、水能等，这些能源是取 之不尽、用之不竭的，而且不会污染环境。
太阳能是最有发展前景的新能源，又清洁又无污染。水 能和太阳能一样，是一种环保型的可再生能源，大力开发水 能资源，有利于资源和环境保护。
[例 5] 三峡水利工程的坝高 h0＝185 m，正常水位为 h＝ 175 m，水库容积 V＝3.93×1010 m3，装机容量(发电机的总功 率)P＝1.768×107 kW，发电量 W＝8.4×1010 kW，发电量 W＝ 8.4×1010 kW·h。假设发电机效率为 η＝80%，试根据这些数据 计算出水体计算，用字母表示)
出，近期油价不断攀升，已对各国人民的日常生活造成了各种
影响，如排长队等待加油的情景已经多次在世界各地发生，能
源成为困扰世界经济发展的重大难题之一，下列有关能量转化
的说法中正确的是
()
A．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而
不引起其他的变化
B．只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部
内能转化为机械能
Qη′＝6.34×5%102 W/m2＝1.4×103 W/m2。
S′＝4πr2＝4×3.14×(1.5×1011)2 m2＝2.8×1023 m2。 太阳的全部辐射功率为： P＝P′S′＝1.4×103×2.8×1023 W＝3.9×1026 W。 [答案] 3.9×1026 W
专题四 热力学第二定律及其应用
(3)机械能和内能的转化过程具有方向性：物体在水平面 上运动，因摩擦而逐渐停下来，但绝不可能出现物体吸收原 来传递出去的热量后，在地面上重新运动起来。
(4)气体向真空膨胀具有方向性：气体可自发地向真空容 器膨胀，但绝不可能出现气体自发地再从容器中流回，使容 器变为真空。
[例 4] 随着世界经济的快速发展，能源短缺问题日显突
[解析] 设 0.54 kg 水温度升高 1℃所吸收的热量为 Q，
则 Q＝cmΔt＝4.2×103×0.54×1 J＝2.268×103 J。设地球表
面单位时间、单位面积上获得的热量为 Q′，则 Q′＝SQt＝
2.268×103 3×10－2×2×60
W/m2＝6.3×102 W/m2。
太阳向地球表面单位面积上辐射能量的功率为：P′＝
个压缩过程后体积减小为原来的一半，这个压缩过程可以是等
温的或者是等压的，已知在等温压缩过程中，外界对气体做功
为 W1，气体向外放热为 Q1，在等压压缩过程中，外界对气体
做功为 W2，气体向外放热为 Q2，则
()
A．W1>W2
B．W1<W2
C．Q1<W2
D．Q2>W2
[解析] 等温过程 ΔU＝0，由 W1－Q1＝ 0，得 W1＝Q1。
“阶段质量检测”见“阶段质量检测(四)” (单击进入电子文档)
[例 3] 某学校兴趣小组为了估算太阳的全部辐射功率， 做了如下研究：在横截面积为 3 dm2 的圆筒内装有 0.54 kg 的 水，太阳光垂直照射它 2 min，水温升高了 1℃，经查阅资料 可知，大气顶层的太阳能只有 45%到达地面，太阳与地球之 间的平均距离为 1.5×1011 m，请你帮助他们估算出太阳的全 部辐射功率是多少？
1.分析问题的方法 掌握热力学第二定律时，要注意理解其本质，即热力学 第二定律是对宏观自然过程进行方向的说明。凡是对这种宏 观自然过程进行方向的说明，都可以作为热力学第二定律的 表述。本章对热力学第二定律的表述很多，这些不同形式的 表述都是等价的。
2．热力学第二定律的几种表现形式 (1)热传递具有方向性：两个温度不同的物体进行接触时， 热量会自发地从高温物体传给低温物体，而低温物体不可能自发 地将热量传给高温物体。要实现低温物体向高温物体传递热量， 必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化。 (2)气体的扩散现象具有方向性：两种不同的气体可以自发 地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体， 绝不会自发地分开，成为两种不同的气体。
[解析] 水电站发电是将水的机械能转化为电能的过程， 水的重力势能的减少量乘以发电效应就等于产生的电能。
设在时间 Δt 内，有 ΔV 的水通过水利枢纽，则： Q＝ΔΔUt ，ΔV＝QΔt。 减少的势能 ΔE＝mgh＝ΔV·ρgh＝QΔtρgh， 发电机的功率：P＝ΔΔtE·η＝QΔtΔρgt h·η＝Qρghη。 流量为 Q＝ρgPhη(其中各物理量均取国际制单位)。 答案：ρgPhη(各物理量均取国际制单位)
等压过程中，体积减小，温度降低，内 能减少。
由 W2－Q2＝－ΔU，得 Q2＝W2＋ΔU，则 Q2>W2，故 D 对。 作出两种情况下的 p -V(图)知，外界对气体做的功在数值上等 于图线与 V 轴所围的面积，则 W1>W2，B 不对，因为 W1＝Q1， 所以 Q1>W2，C 不对。
[答案] AD
热力学基础
两种表述克 开劳 尔修 文斯 表表 述述

微观实质
热力学第二定律 熵的物理意义


意义：揭示了宏观自然过程的方向性，
否定了第二类永动机

能源与可能源与环境

持续发展能量降退与节约能源
专题一
做功和热传递的区别
做功和传热是改变物体内能的两种方式，它们在改变物体的内
专题三
能量守恒定律的应用
在应用能量守恒定律处理问题时，首先要分清系统有多 少种能量(如动能、势能、内能、电能)在相互转化，哪种形式 的能增加了，哪种形式的能减少了，某种形式的能增加，一 定存在着其他形式的能减少，且增加量等于减少量。其实， 计算时要在各自领域内遵循各自的规律，如在机械能领域内 遵循动力学的规律。