第16讲 热、功与物态变化-2020年强基计划高三物理专题讲解（核心素养提升）

2020年强基计划物理专题讲解（核心素养提升） 第16讲 热、功与物态变化 知识精讲 一．物体的内能 物体内所有分子的动能和势能的总叫物体的内能． 1．温度是分子平均动能的标志,理想气体的内能正比于温度与气体的物质的量． 2．分子势能的大小与物体的体积有关． 3．做功和热传递是改变物体内能的两种方式． 二．热力学定律 热力学第一定律： ：即做功和热传递是改变物体内能的两种方式． 注意恒定压强对活塞做功的公式：W=PΔV, 热力学第二定律 热力学第二定律的克劳修斯表述：在低温热源吸取热量，把它全部放入高温热源．而不引起其他变化是不可能的．这是从热传导的方向性来表述的，也就是说，热传导只能是从高温热源向低温热源方向进行的． 热力学第二定律的开尔文表述：从单一热源吸取热量，把它完全转变为功而不引起其他变化是不可能的．这是从机械能与内能转化过程的方向来表述的，也就是说，当将内能转变为机械能时，若不辅以其他手段是不可能的． 三．气体的状态参量 1．三个状态参量：温度、体积、压强． 理想气体状态方程： 2． 与压强的大小有关的微观因素：气体分子的平均动能，分子的密集程度．从宏观上来看，与物体的温度和体积有关． 宏观上测量的气体施给容器壁的压强，是大量气体分子对器壁不断碰撞的结果。在通常情况下，气体每秒碰撞的器壁的分子数可达。在数值上，气体的压强等于单位时间内大量分子施给单位面积器壁的平均冲量。 3． 气体的状态发生变化时，至少有两个状态参量发生了变化，不可能只有一个参量发生变化，如气体的等温、等容、等压变化． 典型例题 1.（北约自主招生）在一个绝热的竖直气缸里面放有一定质量的理想气体，绝热的活塞原来是固定的。现拆去销钉(图中未画出)，气体因膨胀把活塞及重物举高后如图所示。则在此过程中气体的( ) A．压强不变，温度升高 B．压强不变，温度降低 C．压强减小，温度升高 D．压强减小，温度降低 2.（北约自主招生真题）相同材料制成的一个圆环A 和一个圆盘B，厚度相同，且两者起始温度和质量也相同，把它们都竖立在水平地面上， 现给它们相同的热量， 假设它们不与任何其他物体进行热交换，则升温后的圆环A 的温度tA 与圆盘B的温度tB 的大小关系是（ ） A． tA>tB B．tA<tB C．tA=tB D．无法确定 3.（年华约自主招生）如图所示，绝热容器的气体被绝热光滑密封活塞分为两部分 A、B，已知初始状态下A、B 两部分体积、压强、温度均相等，A 中有一电热丝对 A 部分气体加热一段时间，稳定后（ ） A．A气体压强增加，体积增大，温度不变 B．B 气体的温度升高，B中分子运动加剧 C．B 气体的体积减小，压强增大 D．A气体的内能变化量等于 B气体的内能变化量 4．（2012卓越自主招生）在两端开口竖直放置的形管内，两段水银封闭着长度为的空气柱，、两水银面的高度差为，现保持温度不变，则 A．若再向左管注入些水银，稳定后变大 B．若再向左管注入些水银，稳定后不变 C．若再向右管注入些水银，稳定后变大 D．若两管同时注入些水银，稳定后变大 5.（2012清华保送生测试）如图所示,，AB为一定量的理想气体的绝热线，当它以图示A→B→E→A过程变化时，下列关于气体吸热、放热的表述正确的是 A． 始终吸热 B． 始终放热 C． 有时吸热，有时放热，但吸热等于放热 D． 有时吸热，有时放热，但吸热大于放热 E． 有时吸热，有时放热，但吸热小于放热 6.（北京大学）如图所示，一定量的理想气体，从状态A出发，经图中AB、BC、CA状态变化后回到A状态，其中AB为等温变化，BC为等压变化，CA为等体积变化，求： （1）三个过程中哪个过程气体对外做功的绝对值最大？ （2）哪个过程气体内能增加，哪个过程减少？ （3）哪个过程气体与外界交换的热量的绝对值最大？哪个过程最小？ 7.（上海交通大学）对于一定质量的理想气体，下列过程违反热力学第一定律的是 A． 在恒定温度下，气体绝热膨胀 B． 气体从外界吸收热量而温度保持不变 C． 在绝热的条件下，体积不变而温度升高 D． 气体对外做功的同时向外界放热 8.（复旦）理想气体的热力学过程中可能发生的过程是 A．内能减小的等容加热过程 B．吸热的等温压缩过程 C．内能增加的绝热压缩过程 D．吸热的等压压缩过程 9.（17届预赛）绝热容器经一阀门与另一容积比的容积大得很多的绝热容器相连。开始时阀门关闭，两容器中盛有同种理想气体，温度均为30℃，中气体的压强为中的2倍。现将阀门缓慢打开，直至压强相等时关闭。问此时容器中气体的温度为多少？假设在打开到关闭阀门的过程中处在中的气体与处在中