16.变质量问题与热力学定律的综合应用-【师者匠心系列】2024-2025学年高二下学期物理讲义

16.变质量问题与热力学定律的综合应用 课前检测 1 .电动汽车行驶时，发动机将电能转化为机械能，而阻力则将机械能转化为热量。在匀速行驶时，汽车最后向环境释放的热量功率和其消耗电能功率之比为                ；某人想设计一种装置，要求其在不引起其他变化的前提下可以将耗散到环境中的热量重新提取出来转化为功从而实现能量再利用，这种想法将违反                          。 2 .(多选)关于分子动理论和热力学第二定律，下列说法正确的是（　　） A.拉断一根绳子需要一定大小的力，说明分子间存在相互作用力 B.生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，这可以在高温条件下利用分子的扩散来完成 C.可使热量自发地从低温物体传向高温物体 D.如图所示，绝热气缸中左侧气体在隔板抽去后会自发地膨胀到右侧的真空 考情分析 知识点 试卷 题号 分值 难度 变质量问题 2023湖南卷 13 10 中 2023全国甲卷 33 15 中    热力学定律 2024浙江卷 19 12 中 2023全国乙卷 33 5 较易 2022广东卷 15 12 中 2022年湖南卷 13 15 中 目标解读 知识导图 课程目标 1.熟练运用理想气体状态方程分析变质量问题 2.了解 做功、热传递与物体内能变化的关系，以及能量守恒问题与能量传递方向性问题 3. 知道做功与热传递是改变系统内能的两种方式；知道热力学第一定律的含义 4.知道热力学第二定律的两种表述和物理意义 课程重难点 重点： 能用热力学第二定律解释第二类永动机不能制造成功的原因 难点：变质量问题分析、 运用热力学第二定律解释自然界中能量转化、转移以及方向性问题 一、 变质量问题 （一） 充气 （1）充气问题： 在充气时，将充进容器内的气体和容器内的原有气体为研究对象时，这些气体的质量是不变的。这样，可将“变质量”的问题转化成“定质量”问题。 向球、轮胎中充气是一个典型的气体变质量问题。 （2）公式：    ，其中   为                  压强和体积，  （二） 抽气 （1）抽气问题： 在对容器抽气的过程中，对每一次抽气而言，气体质量发生变化，解决该类变质量问题的方法与充气问题类似：假设把每次抽出的气体包含在气体变化的始末状态中，即用等效法把“变质量”问题转化为“定质量”的问题。 （2）公式： 抽气一次：   抽气两次：    注：    ① 为                                   的压强和体积， 为                                       压强，也为                    的压强， 为                    压强，也为                             的压强，  为                                            体积 ②  经典例题 3 .活塞式气泵是利用气体体积膨胀来降低气体压强的，已知某贮气罐的容积为 ，气泵气筒的容积为 ，设抽气过程中温度不变，贮气罐内气体原来的压强是 ，抽气 次后，贮气罐内气体的压强变为多少？ 4 .某可显示温度的水杯容积为 ，倒入 热水后，拧紧杯盖，此时显示温度为 ，压强与外界相同。已知，外界大气压强 为 ，温度为 。杯中气体可视为理想气体，不计水蒸气产生的压强，取 。 （1）求杯内温度降到 时，杯内气体的压强； （2）杯内温度降到 时稍拧松杯盖，外界空气进入杯中，直至稳定。求此过程中外界进入水杯中的空气体积。 5 .汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省力．如图，刹车助力装置可简化为助力气室和抽气气室等部分构成，连杆 与助力活塞固定为一体，驾驶员踩刹车时，在连杆 上施加水平力推动液压泵实现刹车．助力气室与抽气气室用细管连接，通过抽气降低助力气室压强，利用大气压与助力气室的压强差实现刹车助力．每次抽气时， 打开， 闭合，抽气活塞在外力作用下从抽气气室最下端向上运动，助力气室中的气体充满抽气气室，达到两气室压强相等；然后， 闭合， 打开，抽气活塞向下运动，抽气气室中的全部气体从 排出，完成一次抽气过程．已知助力气室容积为 ，初始压强等于外部大气压强 ，助力活塞横截面积为 ，抽气气室的容积为 ．假设抽气过程中，助力活塞保持不动，气体可视为理想气体，温度保持不变．     ( 1 )求第 次抽气之后助力气室内的压强 ( 2 )第 次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小 题型总结 ① 充气问题公式：    ，其中   为                                                     压强和体积，  巩固练习 6 .一辆汽车未启动时，一车胎内气体温度为 ，胎压监测装置显示该车胎胎压为 ，考虑到胎压不足，司机驾驶车辆到汽车修理店充气，行驶一段路程到汽车修理店后，胎压监测装置显示该车胎胎压为 ，工作人员为该车胎充气，充气完毕后汽车停放一段时间，胎内气体温度恢复到 时，胎压监测装置显示该车胎胎压为 ，已知轮胎内气体体积为 且不考虑体积变化，求： ( 1 )车胎胎压为 时轮胎内气体温度为多少开． ( 2 )新充入气体与车胎内原来气体的质量比． 7 .篮球正常使用时气压范围为 ，现有一篮球内部容积为 ，打气前球内气压等于外界大气压强；如图，某同学用手持式打气筒对该篮球充气，该打气筒每打一次气能将 、 的空气打入球内；已知环境温度为 ，大气压强为 ，设打气过程中篮球没有变形，气体温度不变，则： ( 1 )要使篮球内气压达到 ，求需打气的次数 ． ( 2 )若 中打完气的篮球置于室外温度为 中，通过计算判断篮球是否能够正常使用． 8 .新冠疫情期间，为了防止疫情的传播，我们经常会看到防疫人员身背喷雾器，在公共场所喷洒药液进行消毒的工作。如图所示是常用的一种便携式喷雾器，已知其储液罐的总容积为 V ，现装入0.8 V 的药液后并盖好注液口密封盖，然后通过打气筒向罐中打气，每次均能把 的外界的空气打进罐中，设打气过程中气体温度没有变化，忽略排液管中的液体体积及罐中排液管液柱产生的压强，已知外界大气压强为 p0 ，密封气体可当视为理想气体。试求： （1）不喷药液时，要使储液罐中的气体压强达到3 p0 ，求打入的气体与储液罐中原有气体的质量之比； （2）要使多次打气后，打开开关就能够连续的把罐中药液喷完，那么需要打气至少多少次。 9 .中医拔罐是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，进而治病．常见拔罐有火罐和抽气拔罐两种．火罐是先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，自然降温后火罐内部气压低于外部大气压，火罐紧紧吸附在皮肤上．抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上，再通过抽气降低罐内气体压强．某次使用火罐时，罐内气体初始压强与外部大气压相同，温度为 ，最终降到 ，因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的 ．若换用抽气拔罐，抽气后也因皮肤凸起，罐内剩余气体体积变为抽气拔罐容积的 ，抽气后罐内气压与火罐降温后的内部气压相同．罐内气体均可视为理想气体，忽略抽气过程中气体温度的变化．求抽气后，罐内剩余气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值． 学生总结 （三） 灌气 （1）灌气问题： 将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题也是变质量问题，分析这类问题时，可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体作为一个整体来进行研究，即可将“变质量”问题转化为“定质量”问题。 （2）公式： 一次分装：充气问题     依次分装：抽气问题 最后一瓶压强： （四） 漏气 容器漏气过程中气体的质量不断发生变化，属于变质量问题，不能用理想气体状态方程求解。 如果选容器内剩余气体为研究对象，便可使问题变成一定质量的气体状态变化，可用理想气体状态方程求解。 漏气前后气体质量比，由于漏气前后体积不变，用PV=nRT来分析，质量比即n之比 经典例题 10 .某容积为 的氧气瓶装有 的氧气，现把氧气分装到容积为 的小钢瓶中，使每个小钢瓶中氧气的压强为 ，若每个小钢瓶中原有氧气压强为 ，一次性分装则共能分装            瓶．（设分装过程中无漏气，且温度不变）。 11 .若一个汽车轮胎充气后容积为 ，内部气体压强为 ，温度为 ． ( 1 )若外界温度降低导致轮胎内气体温度降低了 ，容积减小了 ，求此时轮胎内气体的压强． ( 2 )若轮胎漏气，在等温状态下轮胎内气体的压强减小为原来的 ．求漏气后，轮胎内剩余气体的质量与原来轮胎内气体质量的比值．（假设漏气前后轮胎体积不变） 题型总结 ①灌气公式： 一次分装：     依次分装： 最后一瓶压强： 巩固练习 12 .如图，一底面积为 、内壁光滑的圆柱形容器竖直放置在水平地面上，开口向上，内有两个质量均为 的相同活塞 和 ；在 与 之间、 与容器底之间分别封有一定质量的同样的理想气体，平衡时体积均为 ．已知容器内气体温度始终不变，重力加速度大小为 ，外界大气压强为 ，现假设活塞 发生缓慢漏气，致使 最终与容器底接触，求活塞 移动的距离． 13 . 国庆期间小华和家人去拉萨市参观布达拉宫，为了防止出现高原反应现象，他上网购买了一瓶便携式登山瓶装氧气，氧气瓶导热性能良好，品牌产品数据见表格，瓶内氧气可视为理想气体，厂家将瓶装氧气送达小华在拉萨市的酒店，该地海拔约为 ，大气压强为 ，温度为 ，回答下列问题． 品牌 制氧机类别 型号 规格 灌装压强 灌装温度 适用人群 艾润科技 氧气瓶 学生高考、户外旅游缺氧、扩压 老人等缺氧人群使用 ( 1 )在拉萨市，瓶内氧气的实际压强为多少． ( 2 )酒店在收到该瓶装氧气后，由于保管不慎，发生缓慢泄漏，设瓶内氧气在未泄漏前，质量为 ，当瓶内气压减小到等于外界大气压时，瓶内剩余氧气的质量为多少． 学生总结 真题演练 14 .定高气球是种气象气球，充气完成后，其容积变化可以忽略．现有容积为 的某气罐装有温度为 、压强为 的氦气，将该气罐与未充气的某定高气球连通充气．当充气完成后达到平衡状态后，气罐和球内的温度均为 ，压强均为 ， 为常数．然后将气球密封并释放升空至某预定高度，气球内气体视为理想气体，假设全过程无漏气． ( 1 )求密封时定高气球内气体的体积． ( 2 )若在该预定高度球内气体重新达到平衡状态时的温度为 ，求此时气体的压强． 二、 功、热和内能 （一） 功和内能 （1）绝热过程： 系统只由于外界对它做功而与外界交换能量，它不                                                     也不                                     （2）当系统从状态 经过绝热过程达到状态 时，内能的增加量 就等于外界对系统做的功 ，即： ． （3）体积不变的气缸就是                                            （二） 热和内能 （1）当系统从状态 经过绝热过程达到状态 时，内能的增加量 就等于外界向系统传递的热量 ，即： ． （2）绝热不变的气缸就是                                                                                   经典例题 15 .(多选)以下说法正确的是（　　） A.液体中悬浮微粒越大，布朗运动反而越不剧烈 B.做功和热传递改变物体的内能本质上相同 C.密封容器中气体的压强是由气体分子间的相互作用力产生的 D.熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增加的方向进行 16 .用图甲所示的装置探究注射器内封闭气体的压强与体积的关系，根据测得的实验数据作出 图像如图乙所示，线段 的延长线经过坐标原点 ， 段为曲线，环境温度保持不变．则下列说法中正确的是（    ）     A. 过程，气体的内能增加 B. 过程，气体吸收热量 C. 过程，气体对外做正功 D. 过程，可能出现了漏气 知识点总结 ① 做功与热传 递在改变物体的 内能的效果上是等效的 ② 做功是其他形式的能转化为内能，能量的形式没有变化；热传递则是内能在物体间发生转移 巩固练习 17 .我们应该看过这个演示实验，装置如图所示，在透明的锥形瓶中装上一些水，然后用橡皮塞把瓶口塞紧，并摇一摇使得水充分的挥发，然后用一个压缩机（或打气筒）从锥形瓶的进气口向瓶中不断注入空气，直到瓶塞被冲开跳出，此时可观察到瓶中短暂出现乳白色的雾状物．在往瓶中注入空气的过程中，瓶中气体的内能将            （选填“增大”“不变”或“减小”）；在瓶塞被冲开的短暂过程中，可认为瓶中的水蒸气经历了            膨胀的过程（选填“等压”“等温”或“绝热”），其内能            （选填“增大”“不变”或“减小”）；出现的乳白色雾状物是由于瓶中水蒸气的相对湿度            （选填“增大”或“减小”）了，从而使得部分气体出现了液化，成为细小的液滴悬浮在空气中而呈雾状． 18 .如图所示，气缸内封闭一定质量的理想气体，活塞通过定滑轮与一重物 相连并处于静止状态，此时活塞到缸口的距离 ．活塞面积 ，封闭气体的压强 ．现通过电热丝对缸内气体加热，使活塞缓慢上升直至缸口．在此过程中封闭气体吸收了 的热量，假设气缸壁和活塞都是绝热的，活塞质量及一切摩擦力不计，则在此过程中气体内能的增加量为（    ） A. B. C. D. 学生总结 真题演练 19 .利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程            （选填“是”或“不是”）自发过程．该过程空调消耗了电能，空调排放到室外环境的热量            （选填“大于”“等于”或“小于”）从室内吸收的热量． 三、 热力学定律 （一） 能量守恒定律 （1）能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能                                                  ，或者从一个物体转移到别的物体，在转化和转移过程中                                                              （ 2） 第一类永动机:                                                  ， 故违背能 量守恒 定律的第一类永动机是无法制成的 （二） 热力学第一定律 （1）内容：物体内能的增加等于外界对物体所做的功与物体从外界吸收的热量之和； （2）公式： ； （3）理解： ①外界对物体做功 ，反之 ； ②物体从外界吸热 ，反之 ； ③ ，                                   ； ，                                            经典例题 20 .下列说法中正确的是（　　） A.某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加 B.能量耗散表明，能量的总量并不守恒 C.随着科技的发展，能量是可以凭空产生的 D.随着科技的发展，永动机是可以制成的 21 .(多选)一定质量的理想气体状态变化如图所示，第一种变化是从状态 到状态 ，第二种变化是从状态 到状态 ，比较两种变化过程（    ） A.从状态 到状态 ，气体体积不断增大 B.两个过程气体内能变化相同 C.两个过程气体对外界做功相同 D.两个过程气体吸收的热量一样多 22 .如图所示， 端封闭， 端开口，粗细均匀的玻璃管，长为 、内横截面积为 ，将其固定在水平面上并保持平衡状态．在 端用厚度不计的轻质活塞进行封闭，用力推活塞缓慢向里移动 时为止，该过程力推活塞做功为 ．设整个过程管内气体温度不变，管内气体视为理想气体，活塞与玻璃管壁间的摩擦不计，外界大气压强为 ．求： ( 1 )活塞移动 时，管内气体压强 ． ( 2 )活塞移动 过程，气体与外界传递的热量 ． 23 .如图所示，环境的热力学温度为 ，环境气体压强为 ，导热良好的汽缸直立在水平地面上，汽缸的质量 ，高度为 ．用活塞把一定质量的气体封闭在汽缸内，活塞可沿汽缸壁无摩擦地移动活塞的质量为 ，横截面积为 ，气体可看作理想气体，质量可忽略不计．平衡时，活塞处于距汽缸底 处．重力加速度为 ． ​ ​ ( 1 )若由于环境温度缓慢升高，活塞缓慢向上移动，温度升至某一值时，活塞向上移动了 ．已知密封气体的内能 与热力学温度 的关系为 （ 为大于零的常数），求此过程中： ① 活塞缓慢向上移动距离 时气体的温度； ② 密封气体从外界吸收的热量． ( 2 )用力 缓慢向上拉动活塞，直至汽缸刚要离开地面． ①求汽缸刚要离开地面时，活塞距汽缸底的距离； ② 若此过程中封闭气体需从外界吸收热量 ，求力 做的功为多少？ 知识点总结 热力学第一定律的 公式： 巩固练习 24 .如图所示，内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时气缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将气缸缓慢转动 过程中，缸内气体（        ） A.内能增加，外界对气体做正功 B.内能减小，所有分子热运动速率都减小 C.温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少 D.温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加 25 .(多选)一定质量的理想气体从状态 开始，经 、 、 三个过程后回到初始状态 ，其 图像如图所示．已知状态 的气体温度为 ．下列说法正确的是（    ） A.状态 的气体温度为 B.在 过程中，气体既不对外做功，外界也不对气体做功 C.在 过程中，气体对外做功 D.在 过程中，气体内能一直在减小 E.在 一个循环过程中，气体从外界吸收热量 26 .如图所示， 、 两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，当气体从状态 变化到状态 时（    ） A.气体内能增加 B.气体压强变大 C.气体对外界放热 D.气体从外界吸热 27 .如图所示，一定质量的理想气体从状态 到状态 ，再从状态 到状态 ，最后从状态 回到状态A．已知气体在状态 的体积 ，从 到 过程中气体对外做功 ．求： ( 1 )气体在状态 时的体积． ( 2 )气体在 的整个过程中气体吸收的热量． 28 .如图所示，上端开口、下端封闭的导热细玻璃管竖直放置，管内用长为 的水银柱封闭有一定质量的理想气体，当环境温度为 ，大气压强为 时，封闭气体的长度也为 ．已知玻璃管粗细均匀，横截面积为 ，总长为 ，水银密度为 ，重力加速度为 ． ( 1 )求管内封闭气体的压强． ( 2 )现缓慢加热管内气体，使气体膨胀，直至水银柱上端与玻璃管口平齐．已知封闭气体的内能 与温度 的关系为 ， 为已知常数，求此过程中气体从外界吸收的热量？ 29 .某民航客机在一万米左右高空飞行时，需利用空气压缩机来保持机舱内外气压之比为 ．机舱内有一导热汽缸，活塞质量 、横截面积 ，活塞与汽缸壁之间密封良好且无摩擦．客机在地面静止时，汽缸如图（a）所示竖直放置，平衡时活塞与缸底相距 ；客机在高度 处匀速飞行时，汽缸如图（b）所示水平放置，平衡时活塞与缸底相距 ．汽缸内气体可视为理想气体，机舱内温度可认为不变．已知大气压强随高度的变化规律如图（c）所示，地面大气压强 ，地面重力加速度 ．          ( 1 )判断汽缸内气体由图（a）状态到图（b）状态的过程是吸热还是放热，并说明原因． ( 2 )求高度 处的大气压强，并根据图（c）估测出此时客机的飞行高度． 学生总结 真题演练 30 .(多选)对于一定量的理想气体，经过下列过程，其初始状态的内能与末状态的内能可能相等的是（    ） A.等温增压后再等温膨胀 B.等压膨胀后再等温压缩 C.等容减压后再等压膨胀 D.等容增压后再等压压缩 E.等容增压后再等温膨胀 31 .物理，选修3-3． ( 1 )在一汽缸中用活塞封闭着一定量的理想气体，发生下列缓慢变化过程，气体一定与外界有热量交换的过程是            ． A.气体的体积不变，温度升高 B.气体的体积减小，温度降低 C.气体的体积减小，温度升高 D.气体的体积增大，温度不变 E.气体的体积增大，温度降低 ( 2 )一高压舱内气体的压强为 个大气压，温度为 ，密度为 ． ① 升高气体温度并释放出舱内部分气体以保持压强不变，求气体温度升至 时舱内气体的密度． ② 保持温度 不变，再释放出舱内部分气体使舱内压强降至 个大气压，求舱内气体的密度． 32 . ( 1 )利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程            （选填“是”或“不是”）自发过程．该过程空调消耗了电能，空调排放到室外环境的热量            （选填“大于”“等于”或“小于”）从室内吸收的热量． ( 2 )玻璃瓶可作为测量水深的简易装置．如图所示，潜水员在水面上将 水装入容积为 的玻璃瓶中，拧紧瓶盖后带入水底，倒置瓶身，打开瓶盖，让水进入瓶中，稳定后测得瓶内水的体积为 ．将瓶内气体视为理想气体，全程气体不泄漏且温度不变．大气压强 取 ，重力加速度 取 ，水的密度 取 ．求水底的压强 和水的深度 ． （三） 热力学第二定律 （1）热力学第二定律有多种等价的表述： 表述一：                                                                                                                                                                                                                                                           表述二：                                                                                                                                                                                                                                                                                                  （2） 第二类永动机:从单一热 源取热并使之完全转变为功的热机 （四） 热力学第二定律的微观解释 （1）熵的概念：在物理学上，为了描述一个系统的无序程度，引入一个物理量熵．系统的熵高，表述无序程度大，显得“混乱”和“分散”；系统的熵低，表示无序度小，显得有序，“整齐”和“集中”． （2）熵增原理表述为：一个孤立的热力学系统的熵不减．对于系统的可逆过程熵不变，不可逆过程熵增加．与热力学第二定律等价并可以表述为一个孤立系统达到平衡态以后熵最大． 经典例题 33 .下列对能量理解正确的是（　　） A.能量在被利用的过程中，可利用的效率不变 B.能量转化遵守能量守恒定律 C.能量可以凭空消失 D.自然界中的能量在不断减少 34 .电冰箱能够不断地把热量从温度较低的冰箱内部传给温度较高的外界空气，下列说法正确的是（        ） A.在一定条件下，热量可以从低温物体传到高温物体 B.热量能自发地从低温物体传到高温物体 C.热量的传递过程不具有方向性 D.各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的 知识点总结 能量守恒定律和熵增加原理是自然界中的两条普遍规律，堪称是宇宙的法则，他们一起控制着一切自然过程的发生和发展：任何过程中一切参与者的总能量必定保持不变，总熵必定不会减少． 巩固练习 35 .能量是物质的重要属性之一，它有许多形式，如内能、机械能、光能、电能、核能和化学能等。下列关于能量和能源的说法中，不正确的是（　　） A.能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从一种形式转化为另一种形式 B.能量耗散仍然遵循能量守恒定律 C.能量的耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性 D.核聚变比核裂变的产能效率高，目前核电站中大多采用核聚变来发电 36 .下列说法正确的是（　　） A.随着科技的发展，永动机是可以制成的 B.太阳照射到地球上的光能转化成其他能量，但照到宇宙空间的能量都消失了 C.“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的 D.有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生 37 .下列说法正确的是（　　） A.单晶体有确定的熔点，多晶体没有确定的熔点 B.第二类永动机失败的原因是违背了能量守恒定律 C.某理想气体的摩尔体积为 V0 ，阿伏加德罗常数为 NA ，则该理想气体单个的分子体积为 D.空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量小于向室外放出的热量 学生总结 真题演练 38 .如图所示，一个固定在水平面上的绝热容器被隔板 分成体积均为 的左右两部分．面积为 的绝热活塞 被锁定，隔板 的左侧为真空，右侧中一定质量的理想气体处于温度 、压强 的状态 ．抽取隔板 ，右侧中的气体就会扩散到左侧中，最终达到状态 ．然后解锁活塞 ，同时施加水平恒力 ，仍使其保持静止，当电阻丝 加热时，活塞 能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度 的状态 ，气体内能增加 ．已知大气压强 ，隔板厚度不计． ( 1 )气体从状态 到状态 是            （选填“可逆”或“不可逆”）过程，分子平均动能            （选填“增大”“减小”或“不变”）． ( 2 )求水平恒力 的大小． ( 3 )求电阻丝 放出的热量 ． 39 .( 1 )利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离．如图，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成．高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位．气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从 端流出，边缘部位气流从 端流出．下列说法正确的是（    ） A. 端为冷端， 端为热端 B. 端流出的气体分子热运动平均速率一定小于 端流出的气体分子热运动平均速率 C. 端流出的气体内能一定大于 端流出的气体内能 D.该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律 E.该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律 ( 2 )如图，小赞同学设计了一个液体拉力测量仪．一个容积 的导热汽缸下接一圆管，用质量 、横截面积 的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与圆管壁间摩擦不计．活塞下端用轻质细绳悬挂一质量 的 形金属丝，活塞刚好处于 位置．将金属丝部分浸入待测液体中，缓慢升起汽缸，使金属丝从液体中拉出，活塞在圆管中的最低位置为 ．已知 、 间距离 ，外界大气压强 ，重力加速度取 ，环境温度保持不变，求： ① 活塞处于 位置时，汽缸中的气体压强 ； ② 活塞处于 位置时，液体对金属丝拉力 的大小． （五） 热力学第三定律 不可能通过有限的过程把物体冷却到绝对零度． 四、 课堂总结 五、 出门测 40 .如图所示，绝热的汽缸被一个绝热的活塞分成左、右两部分，活塞质量不计，活塞用销钉锁住，活塞与汽缸之间没有摩擦，汽缸左边装有一定质量的理想气体，右边为真空，现在拔去销钉，抽去活塞，让气体向右边的真空做绝热自由膨胀，下列说法正确的是（　　）     A.气体在向真空膨胀的过程中对外做功，气体内能减少 B.气体在向真空膨胀的过程中，分子平均动能变小 C.气体在向真空膨胀的过程中，分子平均动能变大 D.若无外界的干预，气体分子不可能自发地退回到左边，使右边重新成为真空 41 .根据热力学定律，判断下列说法正确的是（        ） A.空调在制冷过程中，从室内吸收的热量大于向室外放出的热量 B.海水降低温度可以放出大量的热量，科技的不断进步使得人类有可能通过降低海水的温度来发电，从而解决能源短缺的问题 C.即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机也不可能把燃料产生的内能全部转化为机械能 D.对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少，形成“能源危机” 42 .下列说法正确的是（　　） A.当分子间的距离增大时，分子间引力增大、斥力减小 B.温度高的物体内能一定大 C.第二类永动机违反了热力学第二定律 D.叶面上的小露珠呈球形是由于大气压力的作用 学科网（北京）股份有限公司 $$ 16.变质量问题与热力学定律的综合应用 课前检测 【教法备注】 建议时长5min 1 .电动汽车行驶时，发动机将电能转化为机械能，而阻力则将机械能转化为热量。在匀速行驶时，汽车最后向环境释放的热量功率和其消耗电能功率之比为               ；某人想设计一种装置，要求其在不引起其他变化的前提下可以将耗散到环境中的热量重新提取出来转化为功从而实现能量再利用，这种想法将违反                         。 【教法备注】 易 【答案】热力学第二定律 【解析】 [1]匀速行驶时，阻力与动力相等，汽车最后向环境释放的热量功率与转化为机械能的功率相等，则汽车最后向环境释放的热量功率和其消耗电能功率之比；[2]在不引起其他变化的前提下可以将耗散到环境中的热量重新提取出来转化为功从而实现能量再利用，这种想法将违反热力学第二定律。 2 .(多选)关于分子动理论和热力学第二定律，下列说法正确的是（　　） A.拉断一根绳子需要一定大小的力，说明分子间存在相互作用力 B.生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，这可以在高温条件下利用分子的扩散来完成 C.可使热量自发地从低温物体传向高温物体 D.如图所示，绝热气缸中左侧气体在隔板抽去后会自发地膨胀到右侧的真空 【教法备注】 易 【答案】 ABD 【解析】 A．拉断一根绳子需要一定大小的力，说明分子间存在相互作用力，故A为正确选项；B．利用分子的扩散可以在高温条件下在纯净的半导体材料中掺入其他元素，故B为正确选项；C．由热力学第二定律可知，热量不可能自发地从低温物体传向高温物体，故C为错误选项；D．绝热气缸中左侧气体在隔板抽去后会自发地膨胀到右侧的真空，故D为正确选项。故答案为ABD。 考情分析 知识点 试卷 题号 分值 难度 变质量问题 2023湖南卷 13 10 中 2023全国甲卷 33 15 中    热力学定律 2024浙江卷 19 12 中 2023全国乙卷 33 5 较易 2022广东卷 15 12 中 2022年湖南卷 13 15 中 【教法备注】 高考经常结合原子核一起考查 目标解读 知识导图 课程目标 1.熟练运用理想气体状态方程分析变质量问题 2.了解 做功、热传递与物体内能变化的关系，以及能量守恒问题与能量传递方向性问题 3. 知道做功与热传递是改变系统内能的两种方式；知道热力学第一定律的含义 4.知道热力学第二定律的两种表述和物理意义 课程重难点 重点： 能用热力学第二定律解释第二类永动机不能制造成功的原因 难点：变质量问题分析、 运用热力学第二定律解释自然界中能量转化、转移以及方向性问题 一、变质量问题 （一）充气 （1）充气问题： 在充气时，将充进容器内的气体和容器内的原有气体为研究对象时，这些气体的质量是不变的。这样，可将“变质量”的问题转化成“定质量”问题。 向球、轮胎中充气是一个典型的气体变质量问题。 （2）公式：   ，其中  为 初始容器气体 压强和体积，  （二）抽气 （1）抽气问题： 在对容器抽气的过程中，对每一次抽气而言，气体质量发生变化，解决该类变质量问题的方法与充气问题类似：假设把每次抽出的气体包含在气体变化的始末状态中，即用等效法把“变质量”问题转化为“定质量”的问题。 （2）公式： 抽气一次：  抽气两次：   注：    ①为 初始气体 的压强和体积，为 抽气一次后剩余气体 压强，也为 第一次抽出气体 的压强，为 抽气两次后剩余气体 压强，也为 第二次抽出气体 的压强， 为 抽气一次抽出的气体 体积 ②  经典例题 3 .活塞式气泵是利用气体体积膨胀来降低气体压强的，已知某贮气罐的容积为，气泵气筒的容积为，设抽气过程中温度不变，贮气罐内气体原来的压强是，抽气次后，贮气罐内气体的压强变为多少？ 【教法备注】 易；抽气问题 【答案】 【解析】 抽气次后，，抽气次后，， 解得． 4 .某可显示温度的水杯容积为，倒入热水后，拧紧杯盖，此时显示温度为，压强与外界相同。已知，外界大气压强为，温度为。杯中气体可视为理想气体，不计水蒸气产生的压强，取。 （1）求杯内温度降到时，杯内气体的压强； （2）杯内温度降到时稍拧松杯盖，外界空气进入杯中，直至稳定。求此过程中外界进入水杯中的空气体积。 【教法备注】 中；充气问题 【答案】 （1）；（2） 【解析】 【详解】 （1）杯内气体做等容变化，有 其中 ，， 解得 （2）设打开杯盖后进入杯内的气体在大气压强下的体积为，以杯内原有气体为研究对象，则 其中 代入数据解得 5 .汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省力．如图，刹车助力装置可简化为助力气室和抽气气室等部分构成，连杆与助力活塞固定为一体，驾驶员踩刹车时，在连杆上施加水平力推动液压泵实现刹车．助力气室与抽气气室用细管连接，通过抽气降低助力气室压强，利用大气压与助力气室的压强差实现刹车助力．每次抽气时，打开，闭合，抽气活塞在外力作用下从抽气气室最下端向上运动，助力气室中的气体充满抽气气室，达到两气室压强相等；然后，闭合，打开，抽气活塞向下运动，抽气气室中的全部气体从排出，完成一次抽气过程．已知助力气室容积为，初始压强等于外部大气压强，助力活塞横截面积为，抽气气室的容积为．假设抽气过程中，助力活塞保持不动，气体可视为理想气体，温度保持不变．     ( 1 )求第次抽气之后助力气室内的压强 ( 2 )第次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小 【教法备注】 难；抽气问题 【答案】 (1) (2) 【解析】 (1)以助力气室内的气体为研究对象，设初态压强为，体积为，第一次抽气后，气体体积，根据玻意耳定律，计算得． (2)第二次抽气：，计算得，以此类推……当次抽气后助力气室内的气体压强，则刹车助力系统为驾驶员省力大小为 题型总结 ① 充气问题公式：   ，其中  为 初始容器气体 压强和体积，  巩固练习 6 .一辆汽车未启动时，一车胎内气体温度为，胎压监测装置显示该车胎胎压为，考虑到胎压不足，司机驾驶车辆到汽车修理店充气，行驶一段路程到汽车修理店后，胎压监测装置显示该车胎胎压为，工作人员为该车胎充气，充气完毕后汽车停放一段时间，胎内气体温度恢复到时，胎压监测装置显示该车胎胎压为，已知轮胎内气体体积为且不考虑体积变化，求： ( 1 )车胎胎压为时轮胎内气体温度为多少开． ( 2 )新充入气体与车胎内原来气体的质量比． 【教法备注】 中 【答案】 (1)车胎胎压为时轮胎内气体温度为 (2)新充入气体与车胎内原来气体的质量比为 【解析】 (1)轮胎内的气体做等容变化，初态：，， 末态：， 由查理定律得：． (2)车胎内原来气体变为压强为体积为，初态：，， 末态：，？， 由， 解得． 新充入气体与车胎内原来气体的质量比等于体积比为． 7 .篮球正常使用时气压范围为，现有一篮球内部容积为，打气前球内气压等于外界大气压强；如图，某同学用手持式打气筒对该篮球充气，该打气筒每打一次气能将、的空气打入球内；已知环境温度为，大气压强为，设打气过程中篮球没有变形，气体温度不变，则： ( 1 )要使篮球内气压达到，求需打气的次数． ( 2 )若中打完气的篮球置于室外温度为中，通过计算判断篮球是否能够正常使用． 【教法备注】 中 【答案】 (1)次 (2)不能够正常使用，计算判断过程见解析 【解析】 (1)设大气压强为，篮球内部容积为，打气筒每打一次气的体积，最后篮球内气压变为， 以篮球内原有气体与打入的所有气体组成的整体为研究对象， 由玻意耳定律，有：． 解得：（次）． 答：要使篮球内气压达到，需打气次． (2)设篮球内气体初始状态参量分别为、，温度降低后状态参量分别为、． 根据查理定律得：，代入数据解得，故无法正常使用． 答：若中打完气的篮球置于室外温度为中，通过计算可知篮球不能够正常使用． 8 .新冠疫情期间，为了防止疫情的传播，我们经常会看到防疫人员身背喷雾器，在公共场所喷洒药液进行消毒的工作。如图所示是常用的一种便携式喷雾器，已知其储液罐的总容积为 V，现装入0.8 V的药液后并盖好注液口密封盖，然后通过打气筒向罐中打气，每次均能把的外界的空气打进罐中，设打气过程中气体温度没有变化，忽略排液管中的液体体积及罐中排液管液柱产生的压强，已知外界大气压强为 p0，密封气体可当视为理想气体。试求：（1）不喷药液时，要使储液罐中的气体压强达到3 p0，求打入的气体与储液罐中原有气体的质量之比；（2）要使多次打气后，打开开关就能够连续的把罐中药液喷完，那么需要打气至少多少次。 【教法备注】 中 【答案】 （1）；（2）20次 【解析】 （1）以储液罐内气体为研究对象，初态压强为 p0，体积为0.2V，被压缩为3 p0时的体积为 V1，由气体等温变化可得 可得 打入的气体与储液罐中原有气体的质量之比 （2）设能够一次连续喷完药液需要打气次数为 N，对罐中气体，初态 末态 气体发生等温变化，有 解得 9 .中医拔罐是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，进而治病．常见拔罐有火罐和抽气拔罐两种．火罐是先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，自然降温后火罐内部气压低于外部大气压，火罐紧紧吸附在皮肤上．抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上，再通过抽气降低罐内气体压强．某次使用火罐时，罐内气体初始压强与外部大气压相同，温度为，最终降到，因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的．若换用抽气拔罐，抽气后也因皮肤凸起，罐内剩余气体体积变为抽气拔罐容积的，抽气后罐内气压与火罐降温后的内部气压相同．罐内气体均可视为理想气体，忽略抽气过程中气体温度的变化．求抽气后，罐内剩余气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值． 【教法备注】 难 【答案】 【解析】 设火罐内气体初始状态参量分别为、、，温度降低后状态参量分别为、、，罐的容积为， 由题意知：、、、、，① 由理想气体状态方程得：，② 代入数据得：，③ 对于抽气罐，设初态气体状态参量分别为,,，末状态,, 则， 所以 学生总结 （三）灌气 （1）灌气问题： 将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题也是变质量问题，分析这类问题时，可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体作为一个整体来进行研究，即可将“变质量”问题转化为“定质量”问题。 （2）公式： 一次分装：充气问题    依次分装：抽气问题 最后一瓶压强： （四）漏气 容器漏气过程中气体的质量不断发生变化，属于变质量问题，不能用理想气体状态方程求解。 如果选容器内剩余气体为研究对象，便可使问题变成一定质量的气体状态变化，可用理想气体状态方程求解。 漏气前后气体质量比，由于漏气前后体积不变，用PV=nRT来分析，质量比即n之比 经典例题 10 .某容积为的氧气瓶装有的氧气，现把氧气分装到容积为的小钢瓶中，使每个小钢瓶中氧气的压强为，若每个小钢瓶中原有氧气压强为，一次性分装则共能分装           瓶．（设分装过程中无漏气，且温度不变）。 【教法备注】 易；灌气问题 【答案】 【解析】 30*20+n*5*1=5*20+n*5*5 故答案为：． 若依次分装，， 11 .若一个汽车轮胎充气后容积为，内部气体压强为，温度为． ( 1 )若外界温度降低导致轮胎内气体温度降低了，容积减小了，求此时轮胎内气体的压强． ( 2 )若轮胎漏气，在等温状态下轮胎内气体的压强减小为原来的．求漏气后，轮胎内剩余气体的质量与原来轮胎内气体质量的比值．（假设漏气前后轮胎体积不变） 【教法备注】 中；漏气问题 【答案】 (1) (2) 【解析】 (1)由题意可知，末状态温度为，体积为， 由理想气体状态方程得， 代入数据得． (2)PV=n1RT 9/10PV=n2RT 轮胎内剩余气体的质量与原来轮胎内气体质量的比值为． 题型总结 ①灌气 公式： 一次分装：    依次分装： 最后一瓶压强： 巩固练习 12 .如图，一底面积为、内壁光滑的圆柱形容器竖直放置在水平地面上，开口向上，内有两个质量均为的相同活塞和；在与之间、与容器底之间分别封有一定质量的同样的理想气体，平衡时体积均为．已知容器内气体温度始终不变，重力加速度大小为，外界大气压强为，现假设活塞发生缓慢漏气，致使最终与容器底接触，求活塞移动的距离． 【教法备注】 中 【答案】 【解析】 由理想气体状态方程可得：① ,,，代入可得：， 联立解得：，上升． 13 . 国庆期间小华和家人去拉萨市参观布达拉宫，为了防止出现高原反应现象，他上网购买了一瓶便携式登山瓶装氧气，氧气瓶导热性能良好，品牌产品数据见表格，瓶内氧气可视为理想气体，厂家将瓶装氧气送达小华在拉萨市的酒店，该地海拔约为，大气压强为，温度为，回答下列问题． 品牌 制氧机类别 型号 规格 灌装压强 灌装温度 适用人群 艾润科技 氧气瓶 学生高考、户外旅游缺氧、扩压 老人等缺氧人群使用 ( 1 )在拉萨市，瓶内氧气的实际压强为多少． ( 2 )酒店在收到该瓶装氧气后，由于保管不慎，发生缓慢泄漏，设瓶内氧气在未泄漏前，质量为，当瓶内气压减小到等于外界大气压时，瓶内剩余氧气的质量为多少． 【教法备注】 中 【答案】 (1)在拉萨市，瓶内氧气的实际压强为 (2)酒店在收到该瓶装氧气后，由于保管不慎，发生缓慢泄漏，设瓶内氧气在未泄漏前，质量为，当瓶内气压减小到等于外界大气压时，瓶内剩余氧气的质量为 【解析】 (1)对瓶内气体，体积不变，初状态：， 末状态，，由查理定律可知：， 解得：． (2)对瓶内气体，温度不变，初状态，， 泄漏后的氧气压强和温度与瓶内的一样，总体积为； 末状态，，； 由玻意尔定律，设泄漏后的气体密度为，则，， 联立解得． 学生总结 真题演练 14 .定高气球是种气象气球，充气完成后，其容积变化可以忽略．现有容积为的某气罐装有温度为、压强为的氦气，将该气罐与未充气的某定高气球连通充气．当充气完成后达到平衡状态后，气罐和球内的温度均为，压强均为，为常数．然后将气球密封并释放升空至某预定高度，气球内气体视为理想气体，假设全过程无漏气． ( 1 )求密封时定高气球内气体的体积． ( 2 )若在该预定高度球内气体重新达到平衡状态时的温度为，求此时气体的压强． 【教法备注】 中 【答案】 (1) (2) 【解析】 (1)设密封时定高气球内气体体积为，由玻意耳定律 解得． (2)由查理定律 解得． 二、功、热和内能 （一）功和内能 （1）绝热过程： 系统只由于外界对它做功而与外界交换能量，它不 从外界吸热， 也不 向外界放热的过程； （2）当系统从状态经过绝热过程达到状态时，内能的增加量 就等于外界对系统做的功，即： ． （3）体积不变的气缸就是 不做功情况 （二）热和内能 （1）当系统从状态经过绝热过程达到状态时，内能的增加量 就等于外界向系统传递的热量，即： ． （2）绝热不变的气缸就是 不吸收/放出热量情况 经典例题 15 .(多选)以下说法正确的是（　　） A.液体中悬浮微粒越大，布朗运动反而越不剧烈 B.做功和热传递改变物体的内能本质上相同 C.密封容器中气体的压强是由气体分子间的相互作用力产生的 D.熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增加的方向进行 【教法备注】 易 考察题型： 功、热量、温度与内能的关系 【答案】 AD 【解析】 【详解】A．布朗运动的决定因素：颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈，可知液体中悬浮微粒越大，布朗运动反而越不剧烈，故A正确；B．做功和热传递都能改变物体的内能，做功是能量转化的过程，热传递是能量转移的过程，两个过程的本质不相同，但改变物体内能的效果相同，故B错误；C．密封容器中气体的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的，故C错误；D．熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增加的方向进行，故D正确。故选AD。 16 .用图甲所示的装置探究注射器内封闭气体的压强与体积的关系，根据测得的实验数据作出图像如图乙所示，线段的延长线经过坐标原点，段为曲线，环境温度保持不变．则下列说法中正确的是（    ）     A.过程，气体的内能增加 B.过程，气体吸收热量 C.过程，气体对外做正功 D.过程，可能出现了漏气 【教法备注】 中  考 察 题 型： 功、热量、温度与内能的关系 【答案】 D 【解析】 AB选项：因是过原点的直线，可知过程温度不变，气体的内能不变；过程体积减小，外界对气体做功，气体放出热量，故AB错误； C选项：过程，体积减小，则外界对气体做功，故C错误； D选项：过程中乘积减小，而温度不变，则可能出现了漏气，故D正确； 故选D． 知识点总结 ① 做功与热传 递在改变物体的 内能的效果上是等效的 ② 做功是其他形式的能转化为内能，能量的形式没有变化；热传递则是内能在物体间发生转移 巩固练习 17 .我们应该看过这个演示实验，装置如图所示，在透明的锥形瓶中装上一些水，然后用橡皮塞把瓶口塞紧，并摇一摇使得水充分的挥发，然后用一个压缩机（或打气筒）从锥形瓶的进气口向瓶中不断注入空气，直到瓶塞被冲开跳出，此时可观察到瓶中短暂出现乳白色的雾状物．在往瓶中注入空气的过程中，瓶中气体的内能将           （选填“增大”“不变”或“减小”）；在瓶塞被冲开的短暂过程中，可认为瓶中的水蒸气经历了           膨胀的过程（选填“等压”“等温”或“绝热”），其内能           （选填“增大”“不变”或“减小”）；出现的乳白色雾状物是由于瓶中水蒸气的相对湿度           （选填“增大”或“减小”）了，从而使得部分气体出现了液化，成为细小的液滴悬浮在空气中而呈雾状． 【教法备注】 中 考察题型： 内能的改变 【答案】 增大绝热减小增大 【解析】 依题意，在往瓶中注入空气的过程中，外界对气体做功，根据热力学第一定律 ，可知，气体内能增大； 在瓶塞被冲开的短暂过程中，气体对外做功，由于该过程时间较短，可知气体来不及吸收热量，根据热力学第一定律可知，气体的内能减小，即可认为瓶中的水蒸气经历了绝热膨胀的过程； 气体内能减小，则温度降低，由于水蒸气饱和汽压的大小仅仅与温度有关，所以水蒸气饱和气压减小，根据相对湿度的定义：水蒸气的实际压强与该温度下水蒸气的饱和压强之比．可知瓶中水蒸气的相对湿度增大，从而使得部分气体出现了液化，成为细小的液滴悬浮在空气中而呈雾状． 18 .如图所示，气缸内封闭一定质量的理想气体，活塞通过定滑轮与一重物相连并处于静止状态，此时活塞到缸口的距离．活塞面积，封闭气体的压强．现通过电热丝对缸内气体加热，使活塞缓慢上升直至缸口．在此过程中封闭气体吸收了的热量，假设气缸壁和活塞都是绝热的，活塞质量及一切摩擦力不计，则在此过程中气体内能的增加量为（    ） A. B. C. D. 【教法备注】 中 【答案】 C 【解析】 对封闭气体，根据热力学第一定律代入数据得． 故选C． 学生总结 真题演练 19 .利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程           （选填“是”或“不是”）自发过程．该过程空调消耗了电能，空调排放到室外环境的热量           （选填“大于”“等于”或“小于”）从室内吸收的热量． 【教法备注】 中 【答案】 不是大于 【解析】 空调将热量从温度低的室内传递到温度较高的室外，这个过程要消耗电能，不是自发的过程； 由于空调的压缩机做功，使得空调排放到室外环境的热量大于从室内吸收的热量 三、热力学定律 （一）能量守恒定律 （1）能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能 从一种形式转化为另一种形式 ，或者从一个物体转移到别的物体，在转化和转移过程中 其总量保持不变 （ 2） 第一类永动机: 不消耗能量而能连续做功的机器 ， 故违背能 量守恒 定律的第一类永动机是无法制成的 （二）热力学第一定律 （1）内容：物体内能的增加等于外界对物体所做的功与物体从外界吸收的热量之和； （2）公式： ； （3）理解： ①外界对物体做功，反之； ②物体从外界吸热，反之； ③， 内能增加 ；， 内能减少． 经典例题 20 .下列说法中正确的是（　　） A.某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加 B.能量耗散表明，能量的总量并不守恒 C.随着科技的发展，能量是可以凭空产生的 D.随着科技的发展，永动机是可以制成的 【教法备注】 易  考察题型 ： 能量守恒定律 【答案】 A 【解析】 A．根据能量守恒定律，某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加，故A为正确选项；B．能量耗散表明，能量的总量虽然守恒，但其转化和转移具有方向性，故B为错误选项；C．根据能量守恒定律，能量是不能创生的，故C为错误选项；D．永动机违背了热力学第一和第二定律，故是不可能制造成功的，故D为错误选项；故答案为A。 21 .(多选)一定质量的理想气体状态变化如图所示，第一种变化是从状态到状态，第二种变化是从状态到状态，比较两种变化过程（    ） A.从状态到状态，气体体积不断增大 B.两个过程气体内能变化相同 C.两个过程气体对外界做功相同 D.两个过程气体吸收的热量一样多 【教法备注】  中  考察题型 ： 热力学第一定律的理解和应用 【答案】 AB 【解析】 ACD选项：由图像可知，到过程，气体压强与热力学温度成正比，由理想气体状态方程可知，该过程是等容过程，气体体积不变；两过程的初状态参量相同，与状态的温度相同而的压强大，由理想气体状态方程可知，的体积小于的体积，由于、体积相等，则的体积小于的体积，从到气体体积增大，气体要对外界做功，到过程，气体体积不变，外界对气体做功为零，由于两个过程内能变化量相等，由热力学第一定律可知，过程吸收的热量多，故A正确，故CD错误； B选项：由图像可知，两个过程初末状态的温度相等，则两个过程中气体内能的增加量相同，故B正确； 故选AB． 22 .如图所示，端封闭，端开口，粗细均匀的玻璃管，长为、内横截面积为，将其固定在水平面上并保持平衡状态．在端用厚度不计的轻质活塞进行封闭，用力推活塞缓慢向里移动时为止，该过程力推活塞做功为．设整个过程管内气体温度不变，管内气体视为理想气体，活塞与玻璃管壁间的摩擦不计，外界大气压强为．求： ( 1 )活塞移动时，管内气体压强． ( 2 )活塞移动过程，气体与外界传递的热量． 【教法备注】 中   考察题型 ： 热力学第一定律的理解和应用 【答案】 (1) (2) 【解析】 (1) ， ， 联立方程解得． (2)， ， ， 联立方程解得． 23 .如图所示，环境的热力学温度为，环境气体压强为，导热良好的汽缸直立在水平地面上，汽缸的质量，高度为．用活塞把一定质量的气体封闭在汽缸内，活塞可沿汽缸壁无摩擦地移动活塞的质量为，横截面积为，气体可看作理想气体，质量可忽略不计．平衡时，活塞处于距汽缸底处．重力加速度为． ​​ ( 1 )若由于环境温度缓慢升高，活塞缓慢向上移动，温度升至某一值时，活塞向上移动了．已知密封气体的内能与热力学温度的关系为（为大于零的常数），求此过程中： ① 活塞缓慢向上移动距离时气体的温度； ② 密封气体从外界吸收的热量． ( 2 )用力缓慢向上拉动活塞，直至汽缸刚要离开地面． ① ①求汽缸刚要离开地面时，活塞距汽缸底的距离； ② 若此过程中封闭气体需从外界吸收热量，求力做的功为多少？ 【教法备注】 难   考察题型 ： 热力学第一定律的理解和应用 【答案】 (1)①； ② (2)① ② 【解析】 (1)①以封闭气体为研究对象，初态体积 温度为 末态体积 温度为，气体做等压变化，根据盖吕萨克定律得 解得 ②活塞缓慢向上移动的过程，封闭气体等压变化，且对外做功，有 其中 根据热力学第一定律可知，该过程中气体增加的内能为 由 可知 联立解得 (2)①以气缸为研究对象，设气缸刚要离开地面时气体的体积为，封闭气体的压强为，则有 解得 活塞缓慢上升过程中，温度不变，由玻意耳定律得 即 代入数据得 ②气体温度不变，由热力学第一定律可得封闭气体对活塞所做的功为 以活塞为研究对象，力和封闭气体对活塞的总功为 则力做的功为 知识点总结 热力学第一定律的 公式： 巩固练习 24 .如图所示，内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时气缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将气缸缓慢转动过程中，缸内气体（        ） A.内能增加，外界对气体做正功 B.内能减小，所有分子热运动速率都减小 C.温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少 D.温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加 【教法备注】 易 【答案】 C 【解析】 初始时气缸开口向上，活塞处于平衡状态，气缸内外气体对活塞的压力差与活塞的重力平衡，则有 气缸在缓慢转动的过程中，气缸内外气体对活塞的压力差大于重力沿气缸壁的分力，故气缸内气体缓慢地将活塞往外推，最后气缸水平，缸内气压等于大气压． AB．气缸、活塞都是绝热的，故缸内气体与外界没有发生热传递，气缸内气体压强作用将活塞往外推，气体对外做功，根据热力学第一定律得：气体的内能减少，故缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，并不是所有分子热运动的速率都减小，AB错误； CD．气体的内能减少，缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，故速率大的分子数占总分子数的比例减小，C正确，D错误． 故选C． 25 .(多选)一定质量的理想气体从状态开始，经、、三个过程后回到初始状态，其图像如图所示．已知状态的气体温度为．下列说法正确的是（    ） A.状态的气体温度为 B.在过程中，气体既不对外做功，外界也不对气体做功 C.在过程中，气体对外做功 D.在过程中，气体内能一直在减小 E.在一个循环过程中，气体从外界吸收热量 【教法备注】 中 【答案】 AB 【解析】 A选项：状态变化为等容变化，有 ， 带入数据解得 ，故A正确； B选项：在过程中，气体体积没有发生变化，气体既不对外做功，外界也不对气体做功，故B正确； C选项：在过程中，气体体积减小，外界随气体做功，根据得 ，故C错误； D选项：根据得 可知，的等温曲线是反比例函数图像 根据数学知识可知，在过程中，气体温度线增大后减小，内能先增大后减小，故D错误； E选项：在一个循环过程中，温度不变，内能．过程，气体体积不变，做功为零；过程，外界对气体做功为；过程，气体对外界做的功等于图线与横坐标围成的面积 ， 根据热力学第一定律：，表达式中的表示外界对气体做的功，故 ， 则 =-， 气体向外界释放热量，故D错误； 故选AB. 26 .如图所示，、两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，当气体从状态变化到状态时（    ） A.气体内能增加 B.气体压强变大 C.气体对外界放热 D.气体从外界吸热 【教法备注】 中 【答案】 D 【解析】 A选项：状态到状态，气体温度不变，理想气体的内能只与温度有关，可知气体的内能不变，故A错误； B选项：由状态到状态，气体体积增大，由理想气体状态方程可知，气体的压强减小，故B错误； CD选项：由前面分析知气体内能不变，又气体对外界做功，根据热力学第一定律，知气体一定吸热，故D正确，C错误； 故选D． 27 .如图所示，一定质量的理想气体从状态到状态，再从状态到状态，最后从状态回到状态A．已知气体在状态的体积，从到过程中气体对外做功．求： ( 1 )气体在状态时的体积． ( 2 )气体在的整个过程中气体吸收的热量． 【教法备注】 中 【答案】 (1)； (2) 【解析】 (1)气体从，发生等压变化，由盖吕萨克定律得 = 解得 ． (2)气体从，根据查理定律可知气体发生等容变化，则 气体从，气体膨胀对外做功，则 气体从，气体体积减小，外界对气体做功，则 全过程中 初末状态温度相同，所以全过程 根据热力学第一定律得气体吸收的热量 28 .如图所示，上端开口、下端封闭的导热细玻璃管竖直放置，管内用长为的水银柱封闭有一定质量的理想气体，当环境温度为，大气压强为时，封闭气体的长度也为．已知玻璃管粗细均匀，横截面积为，总长为，水银密度为，重力加速度为． ( 1 )求管内封闭气体的压强． ( 2 )现缓慢加热管内气体，使气体膨胀，直至水银柱上端与玻璃管口平齐．已知封闭气体的内能与温度的关系为，为已知常数，求此过程中气体从外界吸收的热量？ 【教法备注】 中 【答案】 (1) (2) 【解析】 (1)对水银受力分析，有，解得． (2)由题意可知，加热缓慢膨胀，为等压变化：， 代入数据解得， 所以，内能变化量， 气体对外做功， 外界对气体做功， 由热力学第一定律：， 解得． 29 .某民航客机在一万米左右高空飞行时，需利用空气压缩机来保持机舱内外气压之比为．机舱内有一导热汽缸，活塞质量、横截面积，活塞与汽缸壁之间密封良好且无摩擦．客机在地面静止时，汽缸如图（a）所示竖直放置，平衡时活塞与缸底相距；客机在高度处匀速飞行时，汽缸如图（b）所示水平放置，平衡时活塞与缸底相距．汽缸内气体可视为理想气体，机舱内温度可认为不变．已知大气压强随高度的变化规律如图（c）所示，地面大气压强，地面重力加速度．         ( 1 )判断汽缸内气体由图（a）状态到图（b）状态的过程是吸热还是放热，并说明原因． ( 2 )求高度处的大气压强，并根据图（c）估测出此时客机的飞行高度． 【教法备注】 中 【答案】 (1)吸热 (2)； 【解析】 (1)根据热力学第一定律， 由于气体体积膨胀，对外做功，而温度不变，即内能保持不变，因此该过程中气体吸热． (2)初态封闭气体的压强， 根据， 可得， 机舱内外气体压强之比为，因此舱外气体压强 ， 对应图（c）可知飞行高度为． 学生总结 真题演练 30 .(多选)对于一定量的理想气体，经过下列过程，其初始状态的内能与末状态的内能可能相等的是（    ） A.等温增压后再等温膨胀 B.等压膨胀后再等温压缩 C.等容减压后再等压膨胀 D.等容增压后再等压压缩 E.等容增压后再等温膨胀 【教法备注】 易 【答案】 ACD 【解析】 A选项：对于一定质量的理想气体，内能由温度决定，等温增压和等温膨胀过程温度均保持不变，故内能不变，故A正确； B选项：根据理想气体状态方程 可知等压膨胀后气体温度升高，内能增大，等温压缩温度不变，内能不变，故末状态与初状态相比内能增加，故B错误； C选项：根据理想气体状态方程可知等容减压过程温度降低，等压膨胀过程温度升高，末状态的温度有可能和初状态的温度相等，内能相等，故C正确； D选项：根据理想气体状态方程可知等容增压过程温度升高，等压压缩过程温度降低，末状态的温度有可能和初状态的温度相等，内能相等，故D正确； E选项：根据理想气体状态方程可知等容增压过程温度升高，等温膨胀过程温度不变，故末状态的内能大于初状态的内能，故E错误． 故选ACD. 31 .物理，选修3-3． ( 1 )在一汽缸中用活塞封闭着一定量的理想气体，发生下列缓慢变化过程，气体一定与外界有热量交换的过程是           ． A.气体的体积不变，温度升高 B.气体的体积减小，温度降低 C.气体的体积减小，温度升高 D.气体的体积增大，温度不变 E.气体的体积增大，温度降低 ( 2 )一高压舱内气体的压强为个大气压，温度为，密度为． ① 升高气体温度并释放出舱内部分气体以保持压强不变，求气体温度升至时舱内气体的密度． ② 保持温度不变，再释放出舱内部分气体使舱内压强降至个大气压，求舱内气体的密度． 【教法备注】 中 【答案】 (1)ABD (2)①． ②． 【解析】 (1)A选项：根据热力学第一定律，气体体积不变，，温度升高，，故，故A正确； B选项：气体体积减小，，温度降低，，故，故B正确； C选项：气体体积减小，，温度升高，，可能为，故C错误； D选项：气体体积增大，，温度不变，，故，故D正确； E选项：气体体积增大，，温度降低，，可能为，故E错误． 故选ABD. (2)①设大气压为，，，，气体温度升高至．体积从膨胀至，并向外释放部分气体，过程中压强不变，有： ① ②， 联立①②解得：． ②气体温度不变，压强从降低至，体积从膨胀至，并向外释放部分气体， ③ ④ 联立③④解得：． 32 . ( 1 )利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程           （选填“是”或“不是”）自发过程．该过程空调消耗了电能，空调排放到室外环境的热量           （选填“大于”“等于”或“小于”）从室内吸收的热量． ( 2 )玻璃瓶可作为测量水深的简易装置．如图所示，潜水员在水面上将水装入容积为的玻璃瓶中，拧紧瓶盖后带入水底，倒置瓶身，打开瓶盖，让水进入瓶中，稳定后测得瓶内水的体积为．将瓶内气体视为理想气体，全程气体不泄漏且温度不变．大气压强取，重力加速度取，水的密度取．求水底的压强和水的深度． 【教法备注】 中 【答案】 (1)不是大于 (2)； 【解析】 (1)空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外，这个过程要消耗电能，不是自发的过程； 由于空调的压缩机做功，使得空调排放到室外环境的热量大于从室内吸收的热量． (2)对瓶中所封的气体，由玻意耳定律可知， 即， 解得， 根据， 解得． （三）热力学第二定律 （1）热力学第二定律有多种等价的表述： 表述一： 不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化． 表述二： 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．此定律说明：第二类永动机是无法制成的，并且能量守恒的热力学过程具有方向性． （2） 第二类永动机:从单一热 源取热并使之完全转变为功的热机 （四）热力学第二定律的微观解释 （1）熵的概念：在物理学上，为了描述一个系统的无序程度，引入一个物理量熵．系统的熵高，表述无序程度大，显得“混乱”和“分散”；系统的熵低，表示无序度小，显得有序，“整齐”和“集中”． （2）熵增原理表述为：一个孤立的热力学系统的熵不减．对于系统的可逆过程熵不变，不可逆过程熵增加．与热力学第二定律等价并可以表述为一个孤立系统达到平衡态以后熵最大． 经典例题 33 .下列对能量理解正确的是（　　） A.能量在被利用的过程中，可利用的效率不变 B.能量转化遵守能量守恒定律 C.能量可以凭空消失 D.自然界中的能量在不断减少 【教法备注】 易   考察题型 ： 热力学第而定律的理解和应用 【答案】 B 【解析】 【详解】A．由热力学第二定律的开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。开尔文的表述阐述了机械能与内能转化的方向性：机械能可以全部转化为内能，而内能不可能全部用来做功以转化为机械能，因此能量在被利用的过程中，可利用的效率是不同的，A错误；BC．由能量转化守恒定律可知，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。因此能量转化遵守能量守恒定律，B正确，C错误；D．由能量守恒定律可知，自然界中的能量不会减少，D错误。故选B。 34 .电冰箱能够不断地把热量从温度较低的冰箱内部传给温度较高的外界空气，下列说法正确的是（        ） A.在一定条件下，热量可以从低温物体传到高温物体 B.热量能自发地从低温物体传到高温物体 C.热量的传递过程不具有方向性 D.各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的 【教法备注】 易  考察题型 ： 热力学第而定律的理解和应用 【答案】 A 【解析】 【详解】ABC．一切与热现象有关的自发过程都有方向性，如热传导，热量总是由高温物体自发地传向低温物体；在一定条件下，热量可以从低温物体传向高温物体，电冰箱就是借助外界做功把热量从低温物体传向高温物体。A正确，BC错误；D．各种能量在不转化时是守恒的，在转化时也是守恒的，D错误。故选A。 知识点总结 能量守恒定律和熵增加原理是自然界中的两条普遍规律，堪称是宇宙的法则，他们一起控制着一切自然过程的发生和发展：任何过程中一切参与者的总能量必定保持不变，总熵必定不会减少． 巩固练习 35 .能量是物质的重要属性之一，它有许多形式，如内能、机械能、光能、电能、核能和化学能等。下列关于能量和能源的说法中，不正确的是（　　） A.能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从一种形式转化为另一种形式 B.能量耗散仍然遵循能量守恒定律 C.能量的耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性 D.核聚变比核裂变的产能效率高，目前核电站中大多采用核聚变来发电 【教法备注】 中 【答案】 D 【解析】 【详解】A．能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从一种形式转化为另一种形式，在转移和转化的过程中总量保持不变，故A正确，不符合题意；B．能量耗散是能量从一种形式转化为另一种形式，总量保持不变，仍然遵循能量守恒定律，故B正确，不符合题意；C．根据热力学第二定律，能量的耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，故C正确，不符合题意；D．目前核电站中大多采用核裂变来发电，故D错误，符合题意。故选D。 36 .下列说法正确的是（　　） A.随着科技的发展，永动机是可以制成的 B.太阳照射到地球上的光能转化成其他能量，但照到宇宙空间的能量都消失了 C.“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的 D.有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生 【教法备注】 易 【答案】 C 【解析】 【分析】【详解】A．第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机违背热力学第二定律，均无法制成，A错误；B．任何能量转移或转化的过程均满足能量守恒，不会凭空消失，B错误；C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的，C正确；D．“全自动”手表，靠手部的抖动上发条，机械能转化为电能，D错误。故选C。 37 .下列说法正确的是（　　） A.单晶体有确定的熔点，多晶体没有确定的熔点 B.第二类永动机失败的原因是违背了能量守恒定律 C.某理想气体的摩尔体积为 V0，阿伏加德罗常数为 NA，则该理想气体单个的分子体积为 D.空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量小于向室外放出的热量 【教法备注】 易 【答案】 D 【解析】 【详解】A．单晶体和多晶体都有确定的熔点，选项Ａ错误；B．第二类永动机失败的原因是违背了热力学第二定律，不违背能量守恒定律，选项Ｂ错误；C．某理想气体的摩尔体积为 V0，阿伏加德罗常数为 NA，则该理想气体单个的分子运动占据的空间的体积为，选项Ｃ错误；D．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量小于向室外放出的热量，因为工作过程还有电热释放，故D正确。故选D。 学生总结 真题演练 38 .如图所示，一个固定在水平面上的绝热容器被隔板分成体积均为的左右两部分．面积为的绝热活塞被锁定，隔板的左侧为真空，右侧中一定质量的理想气体处于温度、压强的状态．抽取隔板，右侧中的气体就会扩散到左侧中，最终达到状态．然后解锁活塞，同时施加水平恒力，仍使其保持静止，当电阻丝加热时，活塞能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度的状态，气体内能增加．已知大气压强，隔板厚度不计． ( 1 )气体从状态到状态是           （选填“可逆”或“不可逆”）过程，分子平均动能           （选填“增大”“减小”或“不变”）． ( 2 )求水平恒力的大小． ( 3 )求电阻丝放出的热量． 【教法备注】 中 【答案】 (1)不可逆不变 (2) (3) 【解析】 (1)根据热力学第二定律可知，气体从状态到状态是不可逆过程，由于隔板的左侧为真空，可知气体从状态到状态，气体不做功，又没有发生热传递，所以气体的内能不变，气体的温度不变，分子平均动能不变． (2)气体从状态到状态发生等温变化，则有 ， 解得状态气体的压强为 ， 解锁活塞，同时施加水平恒力，仍使其保持静止，以活塞为对象，根据受力平衡可得 ， 解得 ． (3)当电阻丝加热时，活塞能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度的状态，可知气体做等压变化，则有 ， 可得状态气体的体积为 ， 该过程气体对外做功为 ， 根据热力学第一定律可得 ， 解得气体吸收的热量为 ， 可知电阻丝放出的热量为 ． 39 . ( 1 )利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离．如图，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成．高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位．气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从端流出，边缘部位气流从端流出．下列说法正确的是（    ） A.端为冷端，端为热端 B.端流出的气体分子热运动平均速率一定小于端流出的气体分子热运动平均速率 C.端流出的气体内能一定大于端流出的气体内能 D.该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律 E.该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律 ( 2 )如图，小赞同学设计了一个液体拉力测量仪．一个容积的导热汽缸下接一圆管，用质量、横截面积的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与圆管壁间摩擦不计．活塞下端用轻质细绳悬挂一质量的形金属丝，活塞刚好处于位置．将金属丝部分浸入待测液体中，缓慢升起汽缸，使金属丝从液体中拉出，活塞在圆管中的最低位置为．已知、间距离，外界大气压强，重力加速度取，环境温度保持不变，求： ① 活塞处于位置时，汽缸中的气体压强； ② 活塞处于位置时，液体对金属丝拉力的大小． 【教法备注】 难。本题难度系数较高，老师可以根据学生情况进行选讲 【答案】 (1)ABE (2)①； ② 【解析】 (1)A. 依题意，中心部位为热运动速率较低的气体，与挡板相互作用后反弹，从端流出，而边缘部位热运动速率较高的气体从端流出；同种气体分子平均热运动速率较大，其对应的温度也就较高，所以端为冷端，端为热端，故 A 正确； B．依题意，端流出的气体分子热运动速率较小，端流出的气体分子热运动速率较大，所以从端流出的气体分子热运动平均速率小于从端流出的气体分子热运动的平均速率，故 B 正确； C．端流出的气体分子热运动速率较小，端流出的气体分子热运动速率较大，则从端流出的气体分子平均动能小于从端流出的气体分子平均动能，内能的多少还与分子数有关，依题意，不能得出从端流出的气体内能一定大于从端流出的气体内能，故 C 错误； DE．该装置将冷热不均的气体进行分离，喷嘴处有高压，说明外界对气体做功，并非是气体自发进行的，没有违背热力学第二定律；温度较低的从端流出、较高的从端流出，也符合能量守恒定律，故 D 错误，E 正确． 故选 ABE． (2)① 将活塞与金属丝视为整体，由平衡条件有 代入数据解得 ② 当活塞在位置时，汽缸内压强为，则有． 代入数据解得 将活塞与金属丝视为整体，由平衡条件有 联立解得． （五）热力学第三定律 不可能通过有限的过程把物体冷却到绝对零度． 四、课堂总结 五、出门测 40 .如图所示，绝热的汽缸被一个绝热的活塞分成左、右两部分，活塞质量不计，活塞用销钉锁住，活塞与汽缸之间没有摩擦，汽缸左边装有一定质量的理想气体，右边为真空，现在拔去销钉，抽去活塞，让气体向右边的真空做绝热自由膨胀，下列说法正确的是（　　）    A.气体在向真空膨胀的过程中对外做功，气体内能减少 B.气体在向真空膨胀的过程中，分子平均动能变小 C.气体在向真空膨胀的过程中，分子平均动能变大 D.若无外界的干预，气体分子不可能自发地退回到左边，使右边重新成为真空 【教法备注】 易 【答案】 D 【解析】 A．由于活塞质量不计，右边为真空，所以气体膨胀时不做功，又因为是绝热汽缸，所以气体内能不变，A为错误选项；BC．气体在向真空膨胀的过程中，不做功，不交换热量，内能不变，故温度不变，分子平均动能不变，BC为错误选项；D．根据热力学第二定律可知，涉及热现象的宏观过程具有方向性，所以若无外界的干预，气体分子不可能自发地退回到左边，使右边重新成为真空，D为正确选项。故答案为D。 41 .根据热力学定律，判断下列说法正确的是（        ） A.空调在制冷过程中，从室内吸收的热量大于向室外放出的热量 B.海水降低温度可以放出大量的热量，科技的不断进步使得人类有可能通过降低海水的温度来发电，从而解决能源短缺的问题 C.即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机也不可能把燃料产生的内能全部转化为机械能 D.对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少，形成“能源危机” 【教法备注】 易 【答案】 C 【解析】 A．空调机在制冷过程中，把室内的热量向室外释放，消耗电能，产生热量，故从室内吸收的热量小于向室外放出的热量，故A为错误选项；B．根据热力学第二定律降低海水温度要放出热量，但是要引起其他的变化，根据能量守恒定律，此方法不可能实行，选项B为错误选项；C．根据热力学第二定律，即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机也不可以把燃料产生的内能全部转化为机械能，故C为正确选项；D．对能源的过度消耗使自然界的可利用的能源不断减少，形成“能源危机”，自然界中能量总是守恒的，选项D为错误选项。故答案为C。 42 .下列说法正确的是（　　） A.当分子间的距离增大时，分子间引力增大、斥力减小 B.温度高的物体内能一定大 C.第二类永动机违反了热力学第二定律 D.叶面上的小露珠呈球形是由于大气压力的作用 【教法备注】 易 【答案】 C 【解析】 A．随着分子间的距离增大，分子间引力、斥力都减小，故A为错误选项；B．内能不仅仅与温度有关，还与体积、质量等其他条件有关，故B为错误选项；C．第二类永动机违反了热力学第二定律，无法达到效率为100%，故C为正确选项；D．叶面上的小露珠呈球形是由于液体的表面张力的作用，故D为错误选项。故答案为C。 学科网（北京）股份有限公司 $$