6.热力学定律-2023-2024学年高二物理下学期同步培优练（人教版2019选择性必修第三册）

第6讲　 热力学定律与能量守恒定律 6.1基础巩固 1.思考判断 (1)为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量，做功和热传递的实质是相同的。( ) (2)绝热过程中，外界压缩气体做功20 J，气体的内能可能不变。( ) (3)在给自行车打气时，会发现打气筒的温度升高，这是因为打气筒从外界吸热。( ) (4)可以从单一热源吸收热量，使之完全变成功。( ) 2.一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功7.0×104 J，气体内能减少1.3×105 J，则此过程(　　) A.气体从外界吸收热量2.0×105 J B.气体向外界放出热量2.0×105 J C.气体从外界吸收热量6.0×104 J D.气体向外界放出热量6.0×104 J 3.(多选)下列现象中能够发生的是(　　) A.一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热 B.蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能 C.桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离 D.电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体 6.2考点精析 考点一　热力学第一定律与能量守恒定律 1.对热力学第一定律的理解 (1)做功和热传递在改变系统内能上是等效的。 (2)做功过程是系统与外界之间的其他形式能量与内能的相互转化。 (3)热传递过程是系统与外界之间内能的转移。 2.三种特殊情况 (1)若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU。 (2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU。 (3)若过程的初、末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q。 例1 (多选)如图1所示，两端开口、下端连通的导热汽缸，用两个轻质绝热活塞(横截面积分别为S1和S2)封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。在左端活塞上缓慢加细沙，活塞从A下降h高度到B位置时，活塞上细沙的总质量为m。在此过程中，用外力F作用在右端活塞上，使活塞位置始终不变。整个过程环境温度和大气压强p0保持不变，系统始终处于平衡状态，重力加速度为g。下列说法正确的是(　　) 图1 A.整个过程，外力F做功大于0，小于mgh B.整个过程，理想气体的分子平均动能保持不变 C.整个过程，理想气体的内能增大 D.整个过程，理想气体向外界释放的热量小于p0S1h＋mgh 跟踪训练 1.如图2是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩理想气体，对缸内气体做功200 J，同时气体向外界放热100 J，缸内气体的(　　) 图2 A.温度升高，内能增加100 J B.温度升高，内能减少200 J C.温度降低，内能增加100 J D.温度降低，内能减少200 J 考点二　热力学第二定律 1.热力学第二定律的理解 (1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助。 (2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响，如吸热、放热、做功等。在产生其他影响的条件下内能可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程。 (3)热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。 2.热力学过程的方向性分析 跟踪训练 2.根据热力学定律，判断下列说法正确的是(　　) A.冰箱能使热量从低温物体传递到高温物体，因此不遵循热力学第二定律 B.自发的热传导是可逆的 C.可以通过给物体加热而使它运动起来，但不产生其他影响 D.气体向真空膨胀具有方向性 3.关于两类永动机和热力学的两个定律，下列说法正确的是(　　) A.第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律 B.第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律 C.由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能 D.由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的 考点三　热力学第一定律与气体图像的综合 1.气体的状态变化可由图像直接判断或结合理想气体状态方程＝C分析。 2.气体的做功情况、内能变化及吸放热关系可由热力学第一定律分析。 (1)由体积变化分析气体做功的情况：体积膨胀，气体对外做功；气体被压缩，外界对气体做功。 (2)由温度变化判断气体内能变化：温度升高，气体内能增大；温度降低，气体内能减小。 (3)由热力学第一定律ΔU＝W＋Q判断气体是吸热还是放热。 (4)在p－V图像中，图像与横轴所围面积表示对外或外界对气体整个过程中所做的功。 例2 一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其变化过程的p－V图像如图3所示，下列说法正确的是(　　) 图3 A.气体在A状态时的内能大于C状态时的内能 B.气体在B