第三章 2. 热力学第一定律-【精讲精练】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册同步学习方案（人教版2019）

第三章热力学定律。 2热力学第一定律 [学业要求 1.了解热力学第一定律 2.会用△U=W+Q解决一些简单问题。 预习案必备知识·问题导学 /通教材·卯知识·系养成 热力学定律 [自我诊断] 1.改变内能的两种方式 1.下列说法正确的是 ( 做功与 ,两者在改变系统内能方 A.外界对系统做功，系统的内能一定增加 面是 B.系统内能增加，一定是系统从外界吸收 2.热力学第一定律 阅读教材，并回答： 了热量 (1)①一物体在绝热过程：当外界对物体做 C.系统从外界吸收热量5J,内能可能增 了10J功，物体内能增加了多少？当物体 加5J 对外做了10J功，物体内能又如何变化？ D.系统内能减少，一定是系统对外界做 ②一物体只与外界有热交换：外界传给物 了功 体4J热量物体的内能增加了多少？物体 2.某班级用于消毒的喷壶示意图如图所示。 若向外界传出了4J热量，物体内能减少 闭合阀门K,向下压压杆A可向瓶内储气 了多少？ 室充气，多次充气后按下按柄B打开阀 门K,消毒液会自动经导管从喷嘴处喷 出。储气室内气体可视为理想气体，充气 (2)如果物体内能在改变的过程中，既有热 和喷液过程中温度保持不变，则下列说法 传递又有做功，内能怎样改变。 正确的是 ( ①外界对物体做了10J的功，同时物体吸 压杆A 热4J,物体内能如何变化？ 阀JK 一打气简 ②外界对物体做了10J的功，同时物体放 唢嘴 按柄B 热4J,物体内能如何变化？ ③物体对外界做了10J的功，同时物体吸 导管 储气室 热4J,物体内能如何变化？ A.充气过程中，储气室内气体分子数增多 且分子运动剧烈程度增加 [概念·规律] (1)内容 B.充气过程中，储气室内气体分子平均动 一个热力学系统的内能变化量等于外界向 能变大 它传递的 与外界对它 C.充气过程中，储气室内气体内能不变 的和。 D.喷液过程中，储气室内气体吸收热量，对 (2)数学表达式：△U= 外界做功 61 ●物理·选择性必修第三册（配RJ版） 用 探究案关键能力·互动探究 /析考点·倍规作·素养提升 探究点一对热力学第一定律的理解与应用 [交流讨论 3.判断是否做功的方法 1.热力学第一定律的推理过程用到什么方 一股情况下外界对物体做功与否，需看物 法？热力学第一定律的实质是什么？ 体的体积是否变化。 (1)若物体体积增大，表明物体对外界做 功，W<0: 2.下面结构图中△U、Q、W的正、负各表示什 (2)若物体体积减小，表明外界对物体做 么物理意义？ 功，W>0。 改变系统内能的两种方式 例①(2022·山东卷)如 △U=W 做功 热传递 △U=Q 图所示，内壁光滑的绝热 汽缸内用绝热活塞封闭 对内 对外 吸热 放热 (外界对系（系统对外（系统从外（系统对外 定质量的理想气体，初始时汽缸开口向上 统做功) 界做功) 界吸热)界成热) 放置，活塞处于静止状态，将汽缸缓慢转动 内能增加内能减少 内能增加内能减少 90过程中，缸内气体 △0=W+Q 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 [归纳总结 例减少 1.对公式△U=Q十W中△U、Q、W符号的 D.温度升高，速率大的分子数占总分子数 规定 比例增加 符号 Q W △U 例2 一定质量的气体从外界吸收了4.2× + 物体吸收热量 外界对物体做功 内能增加 10J的热量，同时气体对外做了6×105J 物体放出热量 物体对外界做功 内能减少 的功，问： 2.几种特殊情况 (1)物体的内能是增加还是减少？变化量 (1)若过程是绝热的，即Q=0,则△U=W, 是多少？ 物体内能的增加量等于外界对物体做 (2)分子势能是增加还是减少？ 的功。 (3)分子的平均动能是增加还是减少？ (2)若过程中不做功，即W=0,则△U=Q, 物体内能的增加量等于物体从外界吸收的 热量。 (3)若过程的始末状态物体的内能不变，即 U=0,则W=一Q(或Q=一W),外界对 物体做的功等于物体放出的热量（或物体 吸收的热量等于物体对外界做的功)。 62 第三章热力学定律。 ©核心素养·思维升华 1.2×10°J,传递热量为Q,则下列各式 正确的是 应用热力学第一定律解题的一般步骤 A.W=8.0×10J,△U=-1.2×10J, (1)根据符号法则写出各已知量(W、Q、△U)的 正负： Q=4.0×10J (2)根据方程△U=W十Q求出未知量： B.W=8.0×10J,△U=-1.2×105J, (3)再根据未知量结果的正负来确定吸热、放热 Q=-2×105J 情况或做功情况。 C.W=8.0×10J,△U=-1.2×10J, @针对训练 Q=2×105J 1.一定质量的气体在某一过程中，外界对 D.W=8.0×10J,△U=-1.2×10J, 气体做功8.0×10J,气体内能减少 Q=-4.0×10J 探究点二热力学第一定律与气态方程的综合 [交流讨论 [归纳总结 1.用活塞将导热性能良好的汽缸中一定质量 气体实验定律和热力学第一定律的结合点 的理想气体封闭。 是温度和体积。注意三种特殊过程的特点： (1)若环境温度保持不变，缓慢推动活塞， 1.等温过程：内能不变，△U=0。 2.等容过程：体积不变，W=0。 压缩气体体积。此过程中封闭气体的压强 3.绝热过程：Q=0。 如何变化？气体吸热还是放热？ 例3如图所示，绝热汽缸内封有一定质 (2)若环境温度缓慢升高，但气体的体积保 量的理想气体，缸体质量M=200kg,活塞 持不变。此过程中封闭气体的压强如何变 质量m=10kg,活塞面积S=100cm2,l= 化？气体吸热还是放热？ 20cm。绝热活塞与汽缸壁无摩擦且不漏 (3)若封闭气体压强保持不变，但观察到气 气，此时，缸内气体的温度为27℃，活塞位 体的体积减小了。此过程中封闭气体的温 于汽缸正中，整个装置都静止，在汽缸内部 度如何变化？气体吸热还是放热？ 有一个阻值R=42的电阻丝（图中没画 出)，电阻丝两端的电压U=12V。接通电 源10s后断开，活塞相对汽缸缓慢移动到 缸口AB处已知大气压恒为P。=1.0× 10Pa,重力加速度为g=10ms2若电阻 2.用活塞将绝热汽缸中一定质量的理想气体 丝产生的热量全部被气体吸收。求： 封闭。若推动活塞，压缩气体体积。此过 程中封闭气体温度和压强如何变化？ 63 ●物理·选择性必修第三册（配RJ版） (1)活塞恰好静止在汽缸缸口AB处时，缸 2.在例题中如图甲所示，质量为M、内部高 内气体的温度： 为L、底面积为S的绝热汽缸内部带有加 (2)从接通电源到活塞相对汽缸移动到缸 热装置，汽缸顶部开口但有卡扣以保证活 口AB的过程中理想气体的内能变化量。 塞不会脱离汽缸，用绝热活塞封闭一定质 量的理想气体，用轻质弹簧将活塞悬挂在 天花板上，开始时缸内气体温度为T。,活 塞到汽缸底部的距离为0.5L。用加热装 置缓慢加热气体，气体温度缓慢升高到 3T。。已知大气压强恒为p。,忽略活塞和 汽缸壁的厚度，不计一切摩擦，则汽缸内气 体的温度从T。升高到3T。的过程中： To 2Te 3To T ●变式 甲 2 1.在例题中，汽缸的高度为、缸内的底面积 (1)求活塞刚碰到挡板时气体温度； 为S,重力为m。弹簧下固定在桌面上，上 (2)从开始气体温度为T。到活塞刚碰挡 端连接活塞，活塞所在的平面始终水平。 板，缸内气体压力对活塞做功多少？ 当热力学温度为T。时，缸内气体高为 (3)在图乙中画出汽缸内气体的温度从 0.5l,已知大气压强为p。,重力加速度 T。升高到3T。的全过程，气体压强p随 为g,不计活塞重力及活塞与缸体的摩擦。 温度T变化的p-T图线。 现缓慢升温至活塞刚要脱离汽缸。 (1)求此时缸内气体的温度： (2)求该过程缸内气体对汽缸的压力所做 的功； (3)若该过程缸内气体吸收热量为Q,则缸 内气体内能增加量为多少？ 64 第三章热力学定律。 ○针对训练 (1)根据图甲提供的信息，计算图中V 2.(2024·福州期末)一定质量的理想气体由 的值； 状态A经过状态B变为状态C,其有关数 (2)在图乙坐标系中，作出由状态A经过 据如图甲所示。若气体在状态A的温度为 状态B变为状态C的VT图像，并在图线 TA=200K,在状态C的体积为Vc=0.6L 相应位置上标出字母A、B、C: A→B过程吸收热量为150J。已知一定 (3)B→C过程，气体从外界吸收的热量为 质量的理想气体，内能的变化量与温度的 多少？ 变化量成正比，则： p/(x1 Pa) V/L 2.0 0.8 1.5 0.6 B 0.4 0.2 3004001YK 100200.30040017K 提升案随堂演练·基础落实 /介基础·提技能·素养达成 1.(教材本章复习与提高B组第3题变式)如 2.(多选)(2023·全国乙卷)对于一定量的理 图所示，在竖直放置的横截面积为S的圆 想气体，经过下列过程，其初始状态的内能 柱形容器内用质量为m的活塞密封一部 与末状态的内能可能相等的是() 分理想气体，活塞导热良好且能无摩擦地 A.等温增压后再等温膨胀 滑动，将整个装置放在大气压强恒为p。的 B.等压膨胀后再等温压缩 空气中，开始时气体的温度为T。,活塞与 C.等容减压后再等压膨胀 容器底的距离为h,当环境温度变化时，活 D.等容增压后再等压压缩 塞缓慢上升d后再次静止，此过程中气体 E.等容增压后再等温膨胀 从外界吸收热量Q。重力加速度为g。下3.（多选）(2023·山东卷)一定质量的理想气 列判断正确的是 体，初始温度为300K,压强为1×10Pa。 经等容过程，该气体吸收400J的热量后 温度上升100K;若经等压过程，需要吸收 600J的热量才能使气体温度上升100K。 下列说法正确的是 () A.气体对外做功的数值为pSd A.初始状态下，气体的体积为6L 且外界气体的温度升高了生， B.等压过程中，气体对外做功400J C.等压过程中，气体体积增加了原体积 C.单位时间单位面积上撞击器壁的分子 数不变 的 D.此过程中密闭气体的内能增加了Q D.两个过程中，气体的内能增加量都为 (mg+poS)d 400J 65 ●物理·选择性必修第三册（配RJ版） 4.(多选)(2022·全国乙卷)一T1 的高度为h。当容器内气体从外界吸收一 定量的理想气体从状态a经 定热量后，活塞缓慢上升h再次平衡。 状态b变化到状态c,其过程 如TV图上的两条线段所 已知容器内气体内能变化量△U与温度变 示，则气体在 化量△T的关系式为△U=C△T,C为已知 A.状态a处的压强大于状态c处的压强 常量，大气压强恒为。，重力加速度大小 B.由a变化到b的过程中，气体对外做功 为g,所有温度为热力学温度。求： C.由b变化到c的过程中，气体的压强 (1)再次平衡时容器内气体的温度； (2)此过程中容器内气体吸收的热量。 不变 D.由a变化到b的过程中，气体从外界 吸热 E.由α变化到b的过程中，从外界吸收的 热量等于其增加的内能 5.（2024·湖北卷)如图所 示，在竖直放置、开口向上 的圆柱形容器内用质量为 m的活塞密封一部分理想 m 气体，活塞横截面积为S,能无摩擦地滑 温善 动。初始时容器内气体的温度为T。,气柱 提不 请完成[知能达标训练]作业（十） 3 能量守恒定律 热力学第二定律 [学业要求] 1.了解能量守恒定律，会用能量守恒的观点分析、解决有关问题。 2.知道第一类永动机是不可能制成的。 3.知道传热的方向性及任何热现象的宏观过程都是不可逆的。 4.了解热力学第二定律，运用热力学第二定律解决一些实际问题。 5.认识能源和环境与人类生存的关系。 预习案必备知识·问题导学 /通微材·理知识·素养初成 一、能量守恒定律 2.意义 1.内容 (1)各种形式的能可以 (2)各种物理现象可以用 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它 联系在一起。 只能从一种形式 为其他形式，或 二、永动机不可能制成 者从一个物体 到别的物体，在转化 永动机的思想违背了能量守恒，所以是不 或转移的过程中能量的总量 可能制成的。 66[例4] [解析] 做功和热传递改变物体内能的本质不 探究案 关键能力·互动探究 同,因为做功的过程一定是不同形式的能相互转化 探究点一 的过程,而热传递是同种形式的能量(内能)在不同 [交流讨论] 的物体之间或物体不同的部分之间传递或转移,故 1.答案:控制变量法,能量守恒。 选项A正确。物体的内能的变化有做功和热传递两 2.答案:略 种途径,单就一个方面不足以断定其内能的变化,故 [例1] [解析] 初始时汽缸开口向上,活塞处于平衡状 选项B、C错误,热量是热传递过程中内能转移的量 态,汽缸内外气体对活塞的压力差与活塞的重力平衡, 度,选项D正确。 则有(力i一po)s=mg,汽缸在缓慢转动的过程中,汽缸 [答案] AD [针对训练] 内外气体对活塞的压力差大于重力沿汽缸壁的分力,故 汽缸内气体缓慢地将活塞往外推,最后汽缸水平,缸内 2.AD一个系统在热交换的过程中,如果不与外界发生 气压等于大气压。汽缸、活塞都是绝热的,故缸内气体 热交换,温度高的物体放出的热量等于温度低的物体吸 与外界没有发生热传递,汽缸内气体压强作用将活塞往 收的热量,直到温度相等,不再发生热交换为止而热量 外推,气体对外做功,根据热力学第一定律△U一Q十W 是传热过程中内能的变化量,所以选项A、D正确,选项 B错误。根据热平衡方程;c徊m(T.-T)一c牲m(T- 得:气体内能减小,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,A、B错误;气体内能减小,缸内理想气体的温度 c十C铁 降低,分子热运动的平均速率减小,故速率大的分子数 3.AD 做功和热传递在改变物体内能上是等效的,A正 占总分子数的比例减小,C正确,D错误。 确;分子势能存在于分子之间,单个的分子不存在分子 [答案]C 势能,组成物质的所有分子动能与分子势能之和是物体 的内能,故B错误;做功与热传递都可以改变物体的内 [例2] [解析](1)气体从外界吸热,故Q-4.2×105]. 气体对外做功,故W一一6×10{J,由热力学第一定律有 能,故C错误:一定质量的理想气体的内能只与温度有 关,温度越高,内能越大,D正确。 =W+Q-(-6$10D+(4.2X10$=-1.8$10J。 AU为负,说明气体的内能减少了,所以气体内能减少 提升案 随堂演练·基础落实 了1.8×101. 1.B 封闭的气体被推杆压缩过程中,对气体做功,内能增 (2)因为气体对外做功,气体的体积膨胀,分子间的距离 加,温度升高,可点燃艾绒,并且气体体积减小,压强增 增大了,所以分子力做负功,气体分子势能增加。 大,综上知B正确。 (3)因为气体内能减少,同时气体分子势能增加,所以气 2.D 物体内能的变化可以用物体吸热或放热的多少来量 体分子的平均动能一定减少。 度,故A错误;热量是热传递能量多少的量度,不是内能的 [答案](1)减少1.8×10J(2)增加 量度,故B错误;物体发生热传递,达到平衡后,温度相等, (③)减少 而不是内能相等,内能除了与温度有关,还与物质的量有 [针对训练] 关,故C错误;做功和热传递对于改变物体内能是等效的, 故D正确。 1.B 外界对气体做功8.0×104J,记为W-8.0×104] 3.CD热量、功和内能的国际单位都是焦耳,但热量、功 气体内能减少1.2×10J,记为△U--1.2×105J,根据 和内能三个量的物理意义是不同的,热量和功是过程 热力学第一定律得,Q-△U-W--1.2×105]-8.0$ 量,内能是状态量,热量和功二者可作为物体内能改变 10J--2.0×10J,即它向外传递的热量为2.0x101. 选项B正确。 的量度而不是内能大小的量度,故A、B错误,C、D 探究点二 正确。 4.B 热传递发生在有温度差的两物体间或物体的两部 [交流讨论] 1.答案:(1)压强增大 气体放热 (2)压强增大 分间,且总是高温物体(或部分)将热量传递给低温物体 气体 吸热 (或部分),与物体内能的多少、比热容的大小均无关,故 (3)温度降低 气体放热 选项B正确。 2.答案:温度升高 压强增大 热力学第一定律 [例3] [解析] (1)以缸内理想气体为研究对象,活塞 预习案 必备知识·问题导学 缓慢移动到缸口过程中,压强恒为P.,且P.S一Mg十 1.热传递 等效的 PS,解得P、一3×10{Pa,由于缸内气体为等压变化, 2.答案:(1)①10J10J②4J4J(2)①增加14] ②增加6J③减小6J 273)C-327C。 [概念·规律] (2)活塞在相对汽缸下移h一10cm的过程中外界对气 (1)热量 所做的功(2)Q+W 体做功W=-Fh-P.Sh--300J,电阻丝在10s通电 [自我诊断] 1.C R-360J,根据热力学第一定律 2.D 充气过程中,储气室内气体增加,则分子数增多,因 AU-W十Q-60],则气体的内能增加了60]。 湿度不变,则分子运动剧烈程度不变,选项A错误;充 [答案](1)327C (2)60J 气过程中,因温度不变,则储气室内气体分子平均动能 [变式] 不变,选项B错误;充气过程中,温度不变,但储气室内 气体分子数增多,所以储气室内气体内能增大,C错误; 1.解析 喷液过程中,温度不变,内能不变,但由于气体膨胀,气 体对外做功,所以要吸收热量,D正确。 ) (2)对汽缸,由平衡条件得mg十poS-S 气体对外做功W--V--1.5x10x0.2x10-3$ 气体做功W-Fx-pS(1-0.5 ) -30J 解得W-(mg+poS)l 则由热力学第一定律可知AU一W十Q,即k(300-200)= 2 120J (3)由热力学第一定律得 解得 -1.2]/K AU-Q+W',W'--W, 从B到C体积不变W一0 (mg十poS)l 则AU c=Qc,即Qc=△Tn =1.2(400-300)J= 气体内能增加量△U一Q一 2 120] (mg十poS)l 答案(1)2T。 (2)- 即B→C过程,气体从外界吸收的热量为120J。 2 答案(1)0.4L(2)见解析图 (3)120] (mg十poS) 提升案。 0 (③)Q- 随堂演练·基础落实 2 1.D 以活塞为研究对象,根据受力平衡可得S一。S十 2.解析。 (1)根据题意,汽缸内气体从开始加热到活塞刚 ng,解得气体压强po+m,可知活案缓慢上升d 碰到挡板的过程为等压变化 设此时汽缸内气体的温度为T1 的过程,气体做等压膨胀,气体对外做功为W一pSd (poS十mg)d,故A错误;以气体为对象,气体做等压脚 解得T一2To。 (2)汽缸内气体温度升高,由盖一吕萨克定律可知,气体 度为T-h+dT。,则外界气体的温度升高了△T-T一 的体积变大,则汽缸相对于天花板下移 h 设缸内气体压力为F,由于气体是等压膨胀,压力不变 T。-T。,故B错误;活塞缓慢上升d后,气体压强保 根据汽缸受力平衡力S一力S十Me 缸内气体压力对活塞做功W一F(L一L。)一(p。S一 持不变,温度升高,气体分子平均动能增大,根据压强微 Mg)(L-L。)-0.5L(poS-Mg)。 观意义可知,单位时间单位面积上撞去器壁的分子数减 (3)由(1)分析可知,气体温度由T。~2T。过程中,气体 少,故C错误;根据热力学第一定律可得AU一O一W= 做等压变化 Q一(mg十poS)d,可知此过程中密闭气体的内能增加 设气体的压强为,对汽缸根据平衡条件有 了Q-(mg+p。S)d,故D正确。 PoS-S+Mg 2.ACD对于一定质量的理想气体内能由温度决定,故等 温增压和等温膨胀过程温度均保持不变,内能不变,故 A正确: 当活塞刚碰到挡板时,汽缸内体积不在变化,则汽缸内 气体温度由2T。~3T。过程中,汽缸内气体做等容变化 根据查理定律可知,汽缸内气体的压强与汽缸内温度成 正比, 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,故末状态与初始状态相比内能增加, #解得##(#oM)# 故B错误: 根据理想气体状态方程可知等容减压过程温度降低,内 能减小;等压膨胀过程温度升高,末状态的温度有可能 汽缸内气体的温度从T。升高到3T。的全过程,气体压 和初状态的温度相等,内能相等,故C正确; 强,随温度T变化的力T图线如图所示。 根据理想气体状态方程可知等容增压过程温度升高;等 .B 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; 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 T 27。3T。 7 状态的内能,故E错误。故选ACD。 答案 (1)2T。(2)0.5L(p。S-Mg)(3)见解析图 3.AD 设初始状态下理想气体的体积为V,理想气体等 [针对训练] 2.解析(1)由题图甲可知:A至B为等压过程,B至C为 等容过程。对A至C,由理想气体状态方程有AVA二 气体增加的体积△V一-V,C错误;理想气体等容变化 #eVC,解得VA-eVeTA2.0×100.4×200L- 过程中,气体吸收400J的热量后温度上升100K,则内能 #TC pATc 的增加量AU一400I.因为理想气体的内能只与温度有 1.5×105×400 关,且等压变化过程气体的温度也上升100K,所以内 0.4L。 能的增加量也为AU一400J,D正确;等压过程中由热 (2)由盖-吕萨克定律 VL. 力学第一定律得AU-W十Q,解得W一-200J,即气体 对外做的功为200J,B错误;由W一力△V得,气体体积 0.6 0 T 0.4 A正确。 因为B至C为等容过程, 0.2 所以Vc-Vp-0.6L,图 4.ABD 根据理想气体状态方程可知T一·V,即T-V 像如图所示。 0 100 200 300 400 7/K (3)从A到B压强不变, 图像的斜率为右,故有力。一pp。,故A正确,C错误; 体积增大△V-0.6L-0.4L-0.2I 理想气体由a变化到b的过程中,因体积增大,则气体 15 对外做功,故B正确;理想气体由a变化到b的过程中, [例3] [解析] 根据传热的规律可知,热量可以自发地 温度升高,则内能增大,由热力学第一定律有AU一Q十 从高温物体传到低温物体,但不能自发地(不需要外界 W,而△U>0,W<0,则有△U=Q-Wl,可得Q>0, 帮助)从低温物体传到高温物体。但是如果借助外界的 QAU,即气体从外界吸热,且从外界吸收的热量大于 帮助,热量可以从低温物体传到高温物体,故A错误, 其增加的内能,故D正确,E错误;故选ABD. B正确;机械能可以全部转化为内能(如一个运动物体 5.解析(1)设容器内气体初、末状态体积分别为V。、V, 克服摩擦力做功且最终停止运动时,机械能全部转化为 内能),在一定条件下,变化的内能也可以全部转化为机 械能,如理想气体在等温膨胀过程中,将吸收来的热量 其中V。-sh,V-s(h+) 全部用来做功,故C错误,D正确。 [答案] BD 联立解得T-#T0。 [针对训练] 2.ACD 凡是与热现象有关的宏观热现象都具有方向性。 (2)设此过程中容器内气体吸收的热量为Q,外界对气 无论采用任何设备和手段进行能量转化,总是遵循“机 体做的功为W,由热力学第一定律得 械能可全部转化为内能,而内能不能全部转化为机械 AU-Q+W 能”,故A正确;由电流热效应中的焦耳定律可知,电流 其中AU-C(T-T。) 的能可以全部转化为内能,故B错误;火力发电机发电 W--(mg+Po)# 时,能量转化的过程为内能→机械能→电能,因为内 联立解得Q-(CT。十mgh+PoSh)。 能→机械能的转化过程中会对外放出热量,故燃气的内 能必然不能全部变为电能,C正确;热量从低温物体传 答案(1)T。(2)(CTo+mgh+oSh) 递到高温物体不能自发进行,必须借助外界的帮助,会 带来其他影响,这正是热力学第二定律第一种表述的主 3 能量守恒定律 要思想,故D正确。 4 3.B 热力学第一定律揭示了内能与其他形式能量之间 热力学第二定律 的转化关系,是能量守恒定律在热力学中的具体体现 预习案 必备知识·问题导学 热力学第二定律则进一步阐明了内能与其他形式能量 一、1.转化 转移 保持不变 转化时的方向性,二者表述的角度不同,本质不同,相互 2.(1)相互转化 (2)能量守恒定律 补充,并不矛盾,故B正确。 三、1.不可逆的 2.低温 高温 方向性 探完点三 四、1.完全变成功 [例4] [解析] 能量虽然守恒,但能量耗散导致能量的品 [自我诊断 质降低即不可再利用,也往往对环境产生破坏,从而应开 1.AC 发新型的清洁型的能源,故B选项错。 2.方向性 不违反 [答案]B 探究案 关键能力·互动探究 [针对训练] 探完点一 4.BD 在发生能量转化的宏观过程中,其他形式的能量 [例1] [解析] 由机械能守恒得气锤下落到刚撞击铁 最终转化为流散到周围环境的内能,无法再回收利用 块时刻的动能E-mgh-103x10x2.5J-2.5×10I,由$ 这种现象叫能量耗散,能量耗散并不违反能量守恒定 动能定理,得气锤撞击铁块一次所做的功W一E.-0- 律,宇宙中的能量既没有减少,也没有消失,它从能量角 2.5×104J,使铁块温度升高40°C所需的热量Q= 度反映出自然界的宏观过程具有方向性,故A、C错,B、 cm△-0.11×200×103t40 cal-8.8x10cal-8.8$ D对。 $0}×4.2J-3.696×101。设气锤应下落n次,才能使 提升案 随堂演练·基础落实 铁块温度升高40C,则由能的转化和守恒定律得”· 1.D 汽车在关闭发动机后能匀速运动,说明汽车和斜坡之 -0-3.696×10 Wn-Q,所以n一 W-0.62.5×10t-246.4,故气锤 间一定有摩擦力作用,所以汽车的机械能不守恒,一部分 机械能转化为内能,但能的总量保持不变,故选D。 至少应下落247次。 2.A 因汽缸导热,气体的温度不变,气体体积变大,则压 [答案]247次 强减小,气体的体积增大,单位体积内的分子数减小,则 [针对训练] 气体分子单位时间对汽缸壁单位面积碰撞的次数将变 1.B 由于两管粗细相同,作用在液体上的大气压力的合 少,选项A正确,B错误;由于气体压迫活塞,故气体对 力为零,故大气压力不做功;水流动过程中重心下降,重 外做功,则由热力学第一定律可知,因温度不变,内能不 力做正功,水的重力势能减少,减少的重力势能最终转 变,则气体应吸热,且吸收的热量等于对外做功,选项C 化为内能,故水的内能增大,选项B对,A、C、D错。 错误;气体是从单一热源吸收,全部用来对外做功,但要 探究点二 引起气体的变化,此过程不违反热力学第二定律,选项 [例2] [解析] 一切自发过程都有方向性,如热传导, D错误。 热量总是由高温物体自发地传向低温物体;又如扩散, 3.D 气体在向右边的真空膨胀的过程中没有力的作用, 气体总是自发地由密度大的地方向密度小的地方扩散。 所以气体不做功,即W一0,绝热过程,Q一0,根据热力 在外界帮助下气体可以由密度小的地方向密度大的地 学第一定律AU-Q十W,可知AU一0,所以气体内能不 方扩散,热量可以从低温物体传向高温物体,电冰箱就 变,温度不变,分子的平均动能不变,故A、B、C错误;无 是借助外界做功把热量从低温物体--冷冻食品传向 外界的干预,根据热力学第二定律可知,涉及热现象的 高温物体--周围的大气,故本题答案为B、D。 宏观过程具有方向性,因此,气体分子不可能自发地退 [答案]BD 回到左边,使右边重新成为真空,故D正确。