第3章 热力学基础复习1(第一至第三节)

A．气体自发扩散前后内能相同
气体的内能不变，A正确，C错误；气体在被压缩的过程中，外界对气体做功，D正
B．气体在被压缩的过程中内能增大 确；由于压缩过程与外界没有热交换，根据热力学第一定律可知，气体的内能增
C．在自发扩散过程中，气体对外界做功 加，B正确；由于内能增加，气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，E错误．
一定质量的理想气体的内能与热力学第一定律 1.等温过程：温度不变，内能不变。吸（或放）热与 做功抵消. 2.等容过程：与外界无做功，系统吸收热量全部转化 为内能. 3.等压过程：与外界做功，W=P·ΔV.
内能增量ΔU＝Q+W
4.绝热过程：系统与外界无热交换，即Q=0，内能增 量ΔU＝W.
5.真空自由膨胀：无热交换，无做功.因此理想气体内能不变.
√B.过程②中气体对外界做正功 ×C.过程④中气体从外界吸收了热量
√D.状态c、d的内能相等
E.状态d的压强比状态b的压强小
过程①为等容过程：压强与热力学温度成正比 p1 T1
过程②的体积增大：气体对外做功
p2 T2
过程④ 为等容过程：ΔU＝W+Q 气体向外界放热
(-) (0) (-)
过程③为等温过程： 内能不变
33、(1)(5分)如图,一定质量的理型气体从状态a开始,经历 过程①、②、③、④到达状态e,对此气体,下列说法正确 的是 BDE (选对1个得2分,选对2个得4分，选对3个得5分； 每选错1个扣3分,最低得分为0分)。
×A.过程①中气体的压强逐渐减小 √B.过程②中气体对外界做正功 ×C.过程④中气体从外界吸收了热量 √D.状态c、d的内能相等 √E.状态d的压强比状态b的压强小
气体对外界做功，即 ，
W 0
根据热力学第一定律可知： U Q W 0，故容器内气体内能减小，温度 降低，低于外界温度。
最终容器内气体压强和外界气体压强相同，根据理想气体状态方程： PV nRT
m
V
，m为容器内气体质量。联立得： Pm
nRT
取容器外界质量也为m的一部分气体，由于容器内温度T低于外界温度，故容器内
2．热力学第一定律 热力学第一定律揭示了内能的增量(ΔU)与外界对 物体做功(W)与物体从外界吸热(Q)之间的关系， 即ΔU＝W＋Q，正确理解公式的意义及符号含义
是解决本类问题的保证． (1)外界对物体做功，W＞0；
物体对外做功，W＜0； (2)物体从外界吸热，Q＞0；
物体放出热量，Q＜0； (3) ΔU＞0，物体的内能增加；
气体密度大于外界。
例1 (双选)在恒温水池中，一个气泡缓慢向上浮 起，浮起过程中气泡内气体分子数不变，则气泡 在上升的过程中( ) BC A．若气泡内为理想气体，气泡既不吸热也不放 热，内能不变 B．若气泡内为理想气体，气泡吸收热量，内能 不变 C．若气泡内为实际气体，气泡对外做功，内能 增大 D．若气泡内为实际气体，气泡对外做功，内能 减小
D．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功
E．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变 答案：ABD
解析：抽开隔板，气体自发扩散过程中，气体对外不做功，与外界绝热，因此
气体的内能不变，A正确，C错误；气体在被压缩的过程中，外界对气体做功，D正 确；由于压缩过程与外界没有热交换，根据热力学第一定律可知，气体的内能增
ΔU＜0，物体的内能减少．
解题思路：分析题干，确定内能改变的手段(W、 Q)→判断 W、Q 的符号→代入公式 ΔU＝W＋ Q→得出结论ΔΔUU＞＜00，，则则内内能能增减加少||ΔΔUU||；.
例 1. (多选)(2016·新课标卷Ⅰ)关于热力学定律，下列说法正确的是( ) A．气体吸热后温度一定升高 B．对气体做功可以改变其内能 C．理想气体等压膨胀过程一定放热 D．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体 E．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡， 那么这两个系统 彼此之间也必定达到热平衡 【解析】 根据热力学第一定律，只知道气体吸收热量，不明确做功情况，无 法判断内能变化，A错误；做功可以改变物体的内能，B正确；等压膨胀过程，体积 增大，温度升高，在对外做功的情况下内能增加，因此一定吸热，C错误；D是热力 学第二定律的一种表述，D正确；E是热平衡定律，E正确． 【答案】 BDE
加，B正确；由于内能增加，气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，E错误．
答案：ABD
33、(1)(5分)如图,一定质量的理型气体从状态a开始,经历
过程①、②、③、④到达状态e,对此气体,下列说法正确
的是
(选对1个得2分,选对2个得4分，选对3个得5分；
每选错1个扣3分,最低得分为0分)。
×A.过程①中气体的压强逐渐减小
【精讲精析】 若气泡内为理想气体，在恒温水 池中缓慢上升过程中温度不变，气体分子动能不 变，即内能不变，ΔU＝0.气泡上升时体积膨胀克 服水的压力作用对外界做功，W＜0.由热力学第 一定律有ΔU＝W＋Q，则W＋Q＝0，所以Q＞0， 且Q＝|W|，即气泡从水中吸收的热量的多少等于 气泡体积膨胀对外所做的功．故B正确．
第三章 热力学基础复习1 (第一至第三节)
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专题归纳整合
做功、热传递与内能变化的关系
1．做功和热传递的区别与联系 做功和热传递是改变物体内能的两种方式，它们 在改变物体的内能上是等效的，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．
特别提醒：(1)存在温度差是发生热传递的必要条 件，热量是物体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．
度___低___于____（填“高于”“低于”或“等于”）外界温度，容器中空气的
密度___大__于_____（填“大于”“小于”或“等于”）外界空气的密度。
分析：由题意可知，容器与活塞绝热性能良好，容器内气体与外界不发生热交换，
故 Q ， 0
但活塞移动的过程中，容器内气体压强减小，则容器内气体正在膨胀，体积增大，
热力学定律
例 2..(多选)(2017·新课标卷Ⅱ)如图，用隔板将一绝热
汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝
热活塞之间是真空．现将隔板抽开，气体会自发扩散至整
个汽缸．待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积．假设整个
系统不漏气．下列说法正确的是( )
解析：抽开隔板，气体自发扩散过程中，气体对外不做功，与外界绝热，因此
若气泡内为实际气体，在恒温水池中缓慢上升过 程中温度不变，气体分子动能不变，但气泡上升 时，气体体积膨胀，气体内部分子克服分子间相 互引力作用做功，分子势能增大，则气体内能增 大，即ΔU＞0.同时，气体体积膨胀克服水的压力 作用对外做功，W＜0.由热力学第一定律有ΔU＝ W＋Q，则W＋Q＞0，所以Q＞0，且Q＞|W|， 即气泡从水中吸收的热量大于气泡体积膨胀对外 所做的功．故C正确． 【答案】 BC
T-V图象中过图线和坐标原点的直线的 斜率与压强成正比
33．[物理—选修3-3]（15分） （1）（5分）某容器Байду номын сангаас的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空 气可视为理想气体。初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界。现
使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同。此时，容器中空气的温