2016步步高一轮物理第十一章 第3课时

解析 根据热力学第二定律，热量不能自发地由低温物体传递到高温物体，但在一定条件下，热量可以由低温物体传向高温物体，例如电冰箱的工作过程，故A错误；根据热力学第一定律，物体内能的变化取决于吸收或放出的热量和做功的正负两个因素，所以B错误；第二类永动机不违反能量守恒定律，而违反了热力学第二定律，C错误；D是热力学第二定律的表述形式之一，是正确的．

5．[热力学定律的理解]地球上有很多的海水，它的总质量约为1.4×1018吨，如果这些海水的温度降低0.1 °C，将要放出5.8×1023焦耳的热量，有人曾设想利用海水放出的热量使它完全变成机械能来解决能源危机，但这种机器是不能制成的，其原因是( ) A．内能不能转化成机械能

B．内能转化成机械能不满足热力学第一定律

C．只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能的机器不满足热力学第二定律 D．上述三种原因都不正确 答案 C

解析 本题考查热力学第一定律和热力学第二定律的应用，内能可以转化成机械能，如热机，A错误；内能转化成机械能的过程满足热力学第一定律，即能量守恒定律，B错误；热力学第二定律告诉我们：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，C正确．

6．[热力学定律的理解]关于热力学定律，下列说法中正确的是( ) A．为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量 B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加 C．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功 D．不可能使热量从低温物体传向高温物体 E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程 答案 ACE

解析 对某物体做功，物体同时放热，则物体的内能可能减少或者不变；不可能使热量自发地从低温物体传向高温物体，但在有外界影响的条件下，热量可以从低温物体传向高温物体．

考点三 热力学定律与气体实验定律综合问题

例3 一定质量的理想气体，从初始状态A经状态B、C、D再回到A，体积V与温度T的关系如图3所示．图中TA、VA和TD为已知量．

(1)从状态A到B，气体经历的是______过程(填“等温”、“等容”或“等压”)． (2)从B到C的过程中，气体的内能______(填“增大”、“减小”或“不变”)．

(3)从C到D的过程中，气体对外______(填“做正功”、“做负功”或“不做功”)，同时______(填“吸热”或“放热”)． (4)气体在状态D时的体积VD＝________.

图3

解析 (1)由题图可知，从状态A到B，气体体积不变，故是等容变化； (2)从B到C温度不变，即分子平均动能不变，该理想气体的内能不变； (3)从C到D气体体积减小，外界对气体做正功，W

，所以气体对外做负功，同时温度降

低，说明内能减小，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知气体放热；

VAVDTD(4)从D到A是等压变化，由＝得VD＝VA.

TATDTA

TD

答案 (1)等容 (2)不变 (3)做负功 放热 (4)VA

TA递进题组

7．[热力学定律与等温变化的结合]如图4所示，一粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U形管竖直放置，右端与大气相通，左端封闭气柱长l1＝20 cm(可视为理想气体)，两管中水银面等高．现将右端与一低压舱(未画出)接通，稳定后右管水银面高出左管水银面h＝10 cm.(环境温度不变，大气压强p0＝75 cmHg)

图4

(1)求稳定后低压舱内的压强(用“cmHg”做单位)．

(2)此过程中左管内的气体对外界________(填“做正功”、“做负功”或“不做功”)，气体将________(填“吸热”或“放热”)． 答案 (1)50 cmHg (2)做正功 吸热

解析 (1)设U形管横截面积为S，右端与大气相通时，左管中封闭气体的压强为p1，右端与一低压舱接通后，左管中封闭气体的压强为p2，气柱长度为l2，稳定后低压舱内的压强为p.左管中封闭气体发生等温变化，根据玻意耳定律得 p1V1＝p2V2① p1＝p0② p2＝p＋ph③ V1＝l1S④ V2＝l2S⑤

由几何关系得h＝2(l2－l1)⑥ 联立①②③④⑤⑥式， 代入数据得p＝50 cmHg

(2)左管内气体膨胀，气体对外界做正功，温度不变，ΔU＝0，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W且W<0，所以Q＝－W>0，气体将吸热．

8.[热力学定律与理想气体状态方程的结合]我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超过七千米，再创载人深潜新纪录．在某次深潜实验中，“蛟龙”号探测到990 m深处的海水温度为280 K．某同学利用该数据来研究气体状态随海水深度的变化．如图5所示，导热良好的汽缸内封闭一定质量的气体，不计活塞的质量和摩擦，汽缸所处海平面的温度T0＝300 K，压强p0＝1 atm，封闭气体的体积V0＝3 m3.如果将该汽缸下潜至990 m深处，此过程中封闭气体可视为理想气体．

(1)求990 m深处封闭气体的体积(1 atm相当于10 m深的海水产生的压强)．

(2)下潜过程中封闭气体______(填“吸热”或“放热”)，传递的热量______(填“大于”或

“小于”)外界对气体所做的功．

图5

答案 (1)2.8×102 m3 (2)放热 大于

－

解析 (1)以汽缸内封闭的气体为研究对象，初态压强p0＝1 atm，温度T0＝300 K，体积V0

990

＝3 m3，汽缸在990 m深处时，封闭气体的压强p＝1 atm＋ atm＝100 atm，温度T＝280

10

p0V0pV－

K，设封闭气体的体积变为V.由理想气体状态方程有＝，代入数据解得V＝2.8×102

T0Tm3.

(2)封闭气体的体积减小，外界对封闭气体做正功，而封闭气体的温度降低，内能减小，由热力学第一定律可知，封闭气体要放热，且传递的热量大于外界对封闭气体所做的功． 9．[热力学定律与图象的结合]一定质量的理想气体压强p与热力学温度T的关系图象如图6所示，AB、BC分别与p轴和T轴平行，气体在状态A时的压强为p0、体积为V0，在状态B时的压强为2p0，则气体在状态B时的体积为______；气体从状态A经状态B变化到状态C的过程中，对外做的功为a(a>0)，内能增加了b(b>0)，则此过程气体______(选填“吸收”或“放出”)的热量为______．

图6

答案

V0 吸收 a＋b 2

V0

解析 对A到B过程，温度不变，由玻意耳定律可知，气体在状态B时的体积为V＝；

2气体从状态A经状态B变化到状态C的过程中，对外做的功为a，内能增加了b，由热力学第一定律，此过程气体吸收的热量为a＋b.

高考模拟 明确考向

1．(2014·广东·17)用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图7所示，充气袋四周被挤压时，假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体( )