2019-2020學(xué)年高中物理 第5章 熱力學(xué)定律 第1節(jié) 熱力學(xué)第一定律學(xué)案 魯科版選修3-3

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1、第1節(jié)　熱力學(xué)第一定律 　1.了解熱力學(xué)第一定律．(重點(diǎn))　2.會(huì)用ΔU＝W＋Q解決一些簡(jiǎn)單問題．(重點(diǎn)＋難點(diǎn)) 3．知道第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成． 一、熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用 1．改變物體內(nèi)能的兩種方式：做功和熱傳遞． 2．物體內(nèi)能的改變 (1)如果物體與外界無熱傳遞，若外界對(duì)物體做功，則物體的內(nèi)能增加；若物體對(duì)外做功，物體的內(nèi)能減少． (2)如果物體既不對(duì)外做功，外界也不對(duì)物體做功，則物體吸收熱量時(shí)，它的內(nèi)能增加；物體放出熱量時(shí)，它的內(nèi)能減少． 3．熱力學(xué)第一定律 (1)內(nèi)容：物體內(nèi)能的增加量ΔU等于外界對(duì)物體所做的功W與物體從外界吸收的熱量Q之和． (2)表達(dá)式：Δ

2、U＝W＋Q． (3)符號(hào)規(guī)則：物體從外界吸熱時(shí)Q為正值，即Q>0，物體向外界放熱時(shí)Q為負(fù)值，即Q<0；外界對(duì)物體做功時(shí)W為正值，即W>0，物體對(duì)外界做功時(shí)W為負(fù)值，即W<0；物體的內(nèi)能增加時(shí)ΔU為正值，即ΔU>0，物體的內(nèi)能減少時(shí)ΔU為負(fù)值，即ΔU<0. (4)意義：一個(gè)物體內(nèi)能增加，必定有其他物體對(duì)它做功，或向它傳遞熱量．與此同時(shí)，對(duì)此物體做功或向它傳熱的其他物體要減少等量的能量，而系統(tǒng)的總能量保持不變．在一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程中，能量可以發(fā)生轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化過程中總能量守恒． (1)外界對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內(nèi)能一定增加．(　　) (2)系統(tǒng)內(nèi)能增加，一定是系統(tǒng)從外界吸收

3、熱量．(　　) (3)系統(tǒng)從外界吸收熱量5 J，內(nèi)能可能增加5 J．(　　) (4)系統(tǒng)內(nèi)能減少，一定是系統(tǒng)對(duì)外界做功．(　　) 提示：(1)×　(2)×　(3)√　(4)× 二、第一類永動(dòng)機(jī) 1．概念：不消耗任何能量而能永遠(yuǎn)對(duì)外做功的機(jī)器． 2．結(jié)果：17～18世紀(jì)，人們提出了許多永動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方案，但都以失敗而告終． 3．原因：設(shè)想能量能夠無中生有地創(chuàng)造出來，違背了熱力學(xué)第一定律． 4．啟示：人類利用和改造自然時(shí)，必須遵循自然規(guī)律． 有一種所謂“全自動(dòng)”機(jī)械手表，既不需要上發(fā)條，也不用任何電源，卻能不停地走下去．這是不是一種永動(dòng)機(jī)？如果不是，維持表針走動(dòng)的能量是從哪兒

4、來的？ 提示：這不是永動(dòng)機(jī)．是通過手臂的擺動(dòng)獲得能量． 　改變物體內(nèi)能的兩種方式的比較 1．絕熱過程：物體只由于外界對(duì)它做功而與外界交換能量，它不從外界吸熱，也不向外界放熱，這樣的過程叫做絕熱過程． 2．功和內(nèi)能變化的關(guān)系：當(dāng)物體從某一狀態(tài)經(jīng)過絕熱過程達(dá)到另一狀態(tài)時(shí)，內(nèi)能的增加量ΔU就等于外界對(duì)物體所做的功W，用公式表示為：ΔU＝U2－U1＝W. 在絕熱過程中，外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能增加，外界對(duì)物體做多少功，物體的內(nèi)能就增加多少；物體對(duì)外界做功，物體的內(nèi)能減少，物體對(duì)外界做多少功，物體的內(nèi)能就減少多少．物體在絕熱過程中，外界對(duì)物體所做的功僅由過程的始、末兩個(gè)狀態(tài)決定，不依賴于

5、做功的具體過程和方式，這一點(diǎn)與在力學(xué)中重力做的功僅由物體的起點(diǎn)和終點(diǎn)兩個(gè)位置決定，而與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)相類似． 3．熱傳遞和內(nèi)能變化的關(guān)系 熱傳遞是相互接觸的兩個(gè)物體(或同一物體的不同部分之間)，由于溫度不同，會(huì)自發(fā)地將熱量從高溫物體傳到低溫物體的過程(或從同一物體的高溫部分傳到低溫部分)，熱傳遞的條件是兩物體或同一物體的不同部分之間存在溫度差． 熱傳遞也可以改變物體的內(nèi)能．物體吸收了熱量，分子熱運(yùn)動(dòng)變得劇烈，分子平均動(dòng)能就增加，物體的內(nèi)能增大，反之物體的內(nèi)能就減少．在只有熱傳遞的情況下，系統(tǒng)由狀態(tài)1到達(dá)狀態(tài)2，內(nèi)能增量為ΔU＝U2－U1，吸收的熱量即ΔU＝Q，也就是說：物體吸收熱量，

6、內(nèi)能增加，物體放出放量，內(nèi)能減少，并且內(nèi)能的變化量等于物體吸收或放出的熱量． 　(1)內(nèi)能是狀態(tài)量，一個(gè)物體在不同的狀態(tài)下可以有不同的內(nèi)能． (2)熱量是過程量，它表示由于熱傳遞而引起的變化過程中傳遞的能量． 　下列說法正確的是(　　) A．物體放出熱量，其內(nèi)能一定減小 B．物體對(duì)外做功，其內(nèi)能一定減小 C．物體吸收熱量，同時(shí)對(duì)外做功，其內(nèi)能可能增加 D．物體放出熱量，同時(shí)對(duì)外做功，其內(nèi)能可能不變 [解析]　根據(jù)熱力學(xué)第一定律(公式ΔU＝Q＋W)可知，做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，當(dāng)外界對(duì)物體做的功大于物體放出的熱量或物體吸收的熱量大于物體對(duì)外做的功時(shí)，物體的內(nèi)能增加，選項(xiàng)

7、A、B錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確；物體放出熱量同時(shí)對(duì)外做功，則Q＋W<0，內(nèi)能減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． [答案]　C 　在墻壁與外界無熱傳遞的封閉房間里，夏天為了降低溫度，同時(shí)打開電冰箱和電風(fēng)扇，兩電器工作較長(zhǎng)時(shí)間后，房?jī)?nèi)的氣溫將會(huì)怎樣變化？并說明原因． 解析：電冰箱是把里面的熱量轉(zhuǎn)移到外面，達(dá)到降溫的效果；電風(fēng)扇是通過風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)空氣流動(dòng)，使身體汗液蒸發(fā)起到對(duì)人體降溫的作用．但從總體上，電冰箱、電風(fēng)扇消耗的電能最后都轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，因而房?jī)?nèi)溫度升高． 答案：見解析 　對(duì)熱力學(xué)第一定律的理解 1．熱力學(xué)第一定律的研究對(duì)象：研究功、熱量跟內(nèi)能的變化之間的定量關(guān)系． 2．熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式 我們

8、知道，做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能．在一般情況下，如果物體跟外界同時(shí)發(fā)生做功和熱傳遞的過程，那么，外界對(duì)物體所做的功W加上物體從外界吸收的熱量Q等于物體內(nèi)能的增量ΔU，即ΔU＝Q＋W. 上式所表示的功、熱量跟內(nèi)能改變之間的關(guān)系，叫做熱力學(xué)第一定律． 3．對(duì)于理想氣體，常把熱力學(xué)第一定律與理想氣體狀態(tài)方程結(jié)合起來分析其狀態(tài)變化規(guī)律，常見的分析思路如下： (1)利用體積的變化分析做功問題．氣體體積增大，對(duì)外做功；氣體體積減小，外界對(duì)氣體做功． (2)利用溫度的變化分析理想氣體內(nèi)能的變化．一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能僅與溫度有關(guān)，溫度升高，內(nèi)能增加；溫度降低，內(nèi)能減?。? (3)利用熱力學(xué)第

9、一定律判斷是吸熱還是放熱． 由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，則Q＝ΔU－W，若已知?dú)怏w的做功情況和內(nèi)能的變化情況，即可判斷氣體狀態(tài)變化是吸熱過程還是放熱過程． 　應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題，一定要弄清熱學(xué)過程中物理量W、Q、ΔU的正、負(fù)號(hào)，防止公式ΔU＝W＋Q中因符號(hào)不清楚而出錯(cuò)． 命題視角1　用熱力學(xué)第一定律定性分析 　密閉有空氣的薄塑料瓶因降溫而變扁，此過程中瓶?jī)?nèi)空氣(不計(jì)分子勢(shì)能)(　　) A．內(nèi)能減小，外界對(duì)其做功 B．內(nèi)能減小，吸收熱量 C．內(nèi)能增大，對(duì)外界做功 D．內(nèi)能增大，放出熱量 [解析]　密閉有空氣的薄塑料瓶降溫說明氣體的內(nèi)能減小，薄塑料瓶變扁說明外界對(duì)氣體做功

10、；由熱力學(xué)第一定律可知，氣體在變化過程中放出熱量，所以選項(xiàng)A正確． [答案]　A 命題視角2　用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行定量計(jì)算 　一定質(zhì)量的氣體，在從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)的過程中，吸收熱量280 J，并對(duì)外做功120 J，試問： (1)這些氣體的內(nèi)能發(fā)生了怎樣的變化？ (2)如果這些氣體又返回原來的狀態(tài)，并放出了240 J熱量，那么在返回的過程中是氣體對(duì)外界做功，還是外界對(duì)氣體做功？做功多少？ [思路點(diǎn)撥]　根據(jù)熱力學(xué)第一定律進(jìn)行計(jì)算． [解析]　(1)由熱力學(xué)第一定律可得 ΔU＝W＋Q＝－120 J＋280 J＝160 J， 即氣體內(nèi)能增加了160 J. (2)由于氣體

11、的內(nèi)能僅與狀態(tài)有關(guān)，所以氣體從②狀態(tài)回到①狀態(tài)過程中內(nèi)能的變化應(yīng)等于從①狀態(tài)到②狀態(tài)過程中內(nèi)能的變化，則從②狀態(tài)到①狀態(tài)的內(nèi)能應(yīng)減少160 J，即ΔU′＝－160 J，又Q′＝－240 J 根據(jù)熱力學(xué)第一定律得：ΔU′＝W′＋Q′ 所以W′＝ΔU′－Q′＝－160 J－(－240 J)＝80 J 即外界對(duì)氣體做功80 J. [答案]　(1)內(nèi)能增加了160 J　(2)外界對(duì)氣體做功　80 J 命題視角3　熱力學(xué)第一定律與理想氣體狀態(tài)方程的綜合應(yīng)用 　(多選)對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，下列說法正確的是(　　) A．加熱壓縮，溫度一定升高，壓強(qiáng)一定增大 B．加熱膨脹，溫度一定升高，

12、壓強(qiáng)一定減小 C．若溫度降低，壓強(qiáng)增大，則一定吸收熱量 D．若膨脹過程中壓強(qiáng)增大，則一定吸收熱量 [解析]　對(duì)A項(xiàng)：ΔU↑ 又p↑，故A正確． 對(duì)B項(xiàng)：ΔU無法確定，T無法確定，由＝C知，p變化無法確定，故B錯(cuò)誤． 對(duì)C項(xiàng)：V↓， Q<0，放熱，故C錯(cuò)誤． 對(duì)D項(xiàng)：膨脹T↑， 又Q>0，吸熱，故D正確． [答案]　AD 【通關(guān)練習(xí)】 1．一定量的理想氣體在某一過程中，從外界吸收熱量2.5×104 J，氣體對(duì)外界做功1.0×104 J，則該理想氣體的(　　) A．溫度降低，密度增大 B．溫度降低，密度減小 C．溫度升高，密度增大 D．溫度升高，密度減小 解析：

13、選D.由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q得：ΔU＝－1.0×104 J＋2.5×104 J＝1.5×104 J，因此氣體的內(nèi)能增大，故溫度升高，又因氣體對(duì)外做功，體積增大，故密度減小． 2． 如圖，一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)a經(jīng)過ab過程到達(dá)狀態(tài)b或者經(jīng)過ac過程到達(dá)狀態(tài)c.設(shè)氣體在狀態(tài)b和狀態(tài)c的溫度分別為Tb和Tc，在過程ab和ac中吸收的熱量分別為Qab和Qac，則(　　) A．Tb>Tc，Qab>Qac　　　　　　 B．Tb>Tc，QabQac D．Tb＝Tc，Qab

14、、c狀態(tài)內(nèi)能相等，因a到b和a到c的ΔU相同；而a到c過程中氣體體積不變，W＝0，a到b過程中氣體膨脹對(duì)外做功，W＜0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律：ΔU＝Q＋W可知a到b的吸熱Qab大于a到c的吸熱Qac，即Qab＞Qac.選項(xiàng)C正確． [隨堂檢測(cè)] 1．下列關(guān)于做功和熱傳遞的說法中正確的是(　　) A．做功和熱傳遞的實(shí)質(zhì)是相同的 B．做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的 C．做功和熱傳遞是對(duì)同一過程中的兩種說法 D．做功和熱傳遞是不可能同時(shí)發(fā)生的 解析：選B.做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的，但本質(zhì)不同，做功是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能或?qū)?nèi)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能；熱傳遞是將一個(gè)物

15、體的內(nèi)能傳遞給另一個(gè)物體，且做功和熱傳遞可以同時(shí)進(jìn)行，故正確選項(xiàng)為B. 2．重慶出租車常以天然氣作為燃料，加氣站儲(chǔ)氣罐中天然氣的溫度隨氣溫升高的過程中，若儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體體積及質(zhì)量均不變，則罐內(nèi)氣體(可視為理想氣體)(　　) A．壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減小 B．吸收熱量，內(nèi)能增大 C．壓強(qiáng)減小，分子平均動(dòng)能增大 D．對(duì)外做功，分子平均動(dòng)能減小 解析：選B.儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體體積及質(zhì)量均不變，溫度升高，氣體從外界吸收熱量，分子平均動(dòng)能增大，內(nèi)能增大，壓強(qiáng)變大．因氣體體積不變，故外界對(duì)氣體不做功，只有B正確． 3．絕熱過程中，外界壓縮氣體做功20 J，下列說法中正確的是(　　) A．氣體內(nèi)能一定增加

16、20 J B．氣體內(nèi)能增加一定小于20 J C．氣體內(nèi)能增加可能小于20 J D．氣體內(nèi)能可能不變 解析：選A.絕熱過程中有ΔU＝W＝20 J，所以氣體內(nèi)能一定增加20 J. 4．如圖是密閉的汽缸，外力推動(dòng)活塞P壓縮氣體，對(duì)缸內(nèi)氣體做功800 J，同時(shí)氣體向外界放熱200 J，缸內(nèi)氣體的(　　) A．溫度升高，內(nèi)能增加600 J B．溫度升高，內(nèi)能減少200 J C．溫度降低，內(nèi)能增加600 J D．溫度降低，內(nèi)能減少200 J 解析：選A.由熱力學(xué)第一定律知：由W＋Q＝ΔU得：ΔU＝800 J＋(－200 J)＝600 J，一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能大小只與溫度有關(guān)，ΔU＝

17、600 J>0，故溫度一定升高，故A選項(xiàng)正確． [課時(shí)作業(yè)] 一、單項(xiàng)選擇題 1．關(guān)于物體內(nèi)能的變化情況的說法正確的是(　　) A．吸熱的物體的內(nèi)能一定增加 B．體積膨脹的物體的內(nèi)能一定減少 C．外界對(duì)物體做功，其內(nèi)能一定增加 D．絕熱壓縮物體，其內(nèi)能一定增加 解析：選D.改變物體內(nèi)能的途徑有兩種：做功和熱傳遞．在其中一種改變內(nèi)能的途徑不確定的情況下，不能根據(jù)另一種改變內(nèi)能途徑的情況判斷物體內(nèi)能的變化． 2．給旱區(qū)送水的消防車停于水平地面，在緩慢放水過程中，若車胎不漏氣，胎內(nèi)氣體溫度不變，不計(jì)分子間勢(shì)能，則胎內(nèi)氣體(　　) A．從外界吸熱　　　　　　 B．對(duì)外界做負(fù)功 C

18、．分子平均動(dòng)能減小 D．內(nèi)能增加 解析：選A.緩慢放水過程中，胎內(nèi)氣體體積增大、溫度不變，由于不計(jì)分子勢(shì)能，內(nèi)能不變，故分子平均動(dòng)能不變，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤；由體積增大可知?dú)怏w對(duì)外界做正功，或克服外界做功，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．由ΔU＝W＋Q知ΔU＝0，W<0，故Q>0，氣體從外界吸熱，選項(xiàng)A正確．故選A. 3．一定質(zhì)量的理想氣體，從某一狀態(tài)開始，經(jīng)過一系列變化后又回到開始的狀態(tài)，用W1表示外界對(duì)氣體做的功，W2表示氣體對(duì)外界做的功，Q1表示氣體吸收的熱量，Q2表示氣體放出的熱量，則在整個(gè)過程中一定有(　　) A．Q1－Q2＝W2－W1　　　 B．Q1＝Q2 C．W1＝W2 D．Q1>Q2

19、 解析：選A.解答本題的切入點(diǎn)是，對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體，在某一狀態(tài)下其內(nèi)能是確定的．首先，對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體，經(jīng)過一系列的狀態(tài)變化后又回到原狀態(tài)，表明整個(gè)過程中內(nèi)能的變化為零，即通過做功和熱傳遞引起的內(nèi)能變化相互抵消，所以A選項(xiàng)正確． 4．景頗族的祖先發(fā)明的點(diǎn)火器如圖所示，用牛角做套筒，木質(zhì)推桿前端粘著艾絨．猛推推桿，艾絨即可點(diǎn)燃，對(duì)筒內(nèi)封閉的氣體，在此壓縮過程中(　　) A．氣體溫度升高，壓強(qiáng)不變 B．氣體溫度升高，壓強(qiáng)變大 C．氣體對(duì)外界做正功，氣體內(nèi)能增加 D．外界對(duì)氣體做正功，氣體內(nèi)能減少 解析：選B.氣體體積減小，故外界對(duì)氣體做正功，做功時(shí)間短，故可認(rèn)為無熱傳遞，由

20、ΔU＝W＋Q，W>0，氣體內(nèi)能增加，溫度上升．由＝C可知，溫度上升體積減小，壓強(qiáng)必增大． 5.如圖所示，在豎直放置的圓柱容器內(nèi)，用活塞密封一部分氣體，活塞質(zhì)量為m，容器的橫截面積為S，活塞與容器壁間無摩擦，平衡時(shí)容器內(nèi)的密閉氣體的壓強(qiáng)為p，外界大氣壓恒為p0.當(dāng)氣體從外界吸收熱量Q、活塞升高h(yuǎn)后再次平衡(可認(rèn)為氣體壓強(qiáng)恒為p不變)．則在此過程中密閉氣體增加的內(nèi)能等于(　　) A．Q B．Q－mgh C．Q－mgh－p0Sh D．Q－mgh＋p0Sh 解析：選C.氣體前后兩個(gè)狀態(tài)用1和2表示，對(duì)應(yīng)內(nèi)能為U1和U2，當(dāng)氣體從狀態(tài)1變化到狀態(tài)2時(shí)，能流圖如圖所示．從能流圖可以看出：Δ

21、U＝Q－W＝Q－mgh－p0Sh. 6．如圖，容器A、B各有一個(gè)可以自由移動(dòng)的輕活塞，活塞下面是水，上面是大氣，大氣壓恒定．A、B的底部由帶閥門K的管道相連，整個(gè)裝置與外界絕熱．原先A中水面比B中的高，打開閥門，使A中的水逐漸向B中流動(dòng)，最后達(dá)到平衡．在這個(gè)過程中(　　) A．大氣壓對(duì)水不做功，水的內(nèi)能減少 B．水克服大氣壓做功，水的內(nèi)能減少 C．大氣壓對(duì)水不做功，水的內(nèi)能不變 D．大氣壓對(duì)水不做功，水的內(nèi)能增加 解析：選D.打開閥門K，使A中的水逐漸流向B中，最后水面持平，A中水面下降hA，B中水面上升hB，相當(dāng)于A端SAhA體積的水移到B端，且SAhA＝SBhB，這部分

22、水的重心降低，重力對(duì)水做正功，重力勢(shì)能減小了．大氣壓力做功情況是大氣壓對(duì)A容器中的水做正功，對(duì)B容器中的水做負(fù)功．所以，大氣壓力對(duì)水做的總功為p0SAhA－p0SBhB，由于SAhA＝SBhB，所以大氣壓對(duì)水做的總功為零，又由于系統(tǒng)絕熱，與外界沒有熱交換，只有水重力做功，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故選項(xiàng)D正確． 二、多項(xiàng)選擇題 7．用密封性好、充滿氣體的塑料袋包裹易碎品，如圖所示，充氣袋四周被擠壓時(shí)，假設(shè)袋內(nèi)氣體與外界無熱交換，則袋內(nèi)氣體(　　) A．體積減小，內(nèi)能增大 B．體積減小，壓強(qiáng)減小 C．對(duì)外界做負(fù)功，內(nèi)能增大 D．對(duì)外界做正功，壓強(qiáng)減小 解析：選AC.實(shí)際氣體在溫度不太

23、低、壓強(qiáng)不太大時(shí)可看作理想氣體．充氣袋被擠壓，氣體體積減小，外界對(duì)氣體做正功，則W>0，即氣體對(duì)外界做負(fù)功，由于袋內(nèi)氣體與外界無熱交換，即Q＝0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q知，內(nèi)能增大，溫度升高，選項(xiàng)A、C正確；根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程＝C可判斷壓強(qiáng)一定增大，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤． 8． 實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，某同學(xué)用導(dǎo)熱性能良好的汽缸和活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在汽缸內(nèi)(活塞與汽缸壁之間無摩擦)，待活塞靜止后，再用一個(gè)裝有與室溫溫度相同的水的小滴管貼近活塞，將滴管內(nèi)的水緩慢滴注在活塞上方，如圖所示．在此過程中，若大氣壓強(qiáng)與室內(nèi)的溫度均保持不變，則下列說法正確的是(　　) A．單位時(shí)間內(nèi)，缸內(nèi)氣體分子對(duì)活

24、塞撞擊的次數(shù)保持不變 B．汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能不變 C．外界對(duì)缸內(nèi)氣體做的功等于缸內(nèi)氣體向外界釋放的熱量 D．外界對(duì)缸內(nèi)氣體做的功等于缸內(nèi)氣體增加的內(nèi)能 解析：選BC.此過程是等溫變化，即內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知外界對(duì)缸內(nèi)氣體做的功等于缸內(nèi)氣體向外界釋放的熱量，故B、C正確、D錯(cuò)誤；此過程壓強(qiáng)增大體積縮小，由壓強(qiáng)的微觀含義可知A錯(cuò)誤． 9．下列關(guān)于第一類永動(dòng)機(jī)的說法正確的是(　　) A．第一類永動(dòng)機(jī)是不消耗任何能量卻能源源不斷地對(duì)外做功的機(jī)器 B．第一類永動(dòng)機(jī)不能制成的原因是違背了熱力學(xué)第一定律 C．第一類永動(dòng)機(jī)不能制成的原因是技術(shù)問題 D．第一類永動(dòng)機(jī)不能制成的原因是違

25、背了能量守恒定律 解析：選AD.第一類永動(dòng)機(jī)是不消耗任何能量卻能源源不斷對(duì)外做功的機(jī)器，這是人們的美好愿望，但它違背了能量守恒定律．這也是它不能制成的原因．故A、D兩項(xiàng)正確，B、C兩項(xiàng)錯(cuò)誤． 10.如圖所示，a、b、c、d表示一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化過程中的四個(gè)狀態(tài)，圖中ad平行于橫坐標(biāo)軸，cd平行于縱坐標(biāo)軸，ab的延長(zhǎng)線過原點(diǎn)．以下說法正確的是(　　) A．從狀態(tài)d到c，氣體不吸熱也不放熱 B．從狀態(tài)c到b，氣體放熱 C．從狀態(tài)a到d，氣體對(duì)外做功 D．從狀態(tài)b到a，氣體吸熱 解析：選BCD.從狀態(tài)d到c，溫度不變，理想氣體內(nèi)能不變，但是由于壓強(qiáng)減小，所以體積增大，對(duì)外做功，

26、還要保持內(nèi)能不變，一定要吸收熱量，故A錯(cuò)誤．氣體從狀態(tài)c到狀態(tài)b是一個(gè)降壓、降溫過程，同時(shí)體積減小，外界對(duì)氣體做功，而氣體的內(nèi)能還要減小(降溫)，就一定要伴隨放熱的過程，故B正確．氣體從狀態(tài)a到狀態(tài)d是一個(gè)等壓、升溫的過程，同時(shí)體積增大，所以氣體要對(duì)外做功，故C正確．氣體從狀態(tài)b到狀態(tài)a是一個(gè)等容變化過程，隨壓強(qiáng)的增大，氣體的溫度升高，內(nèi)能增大，而在這個(gè)過程中氣體的體積沒有變化，就沒有做功，氣體內(nèi)能的增大是因?yàn)闅怏w吸熱的結(jié)果，故D正確． 三、非選擇題 11．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)等壓過程到狀態(tài)B.此過程中，氣體壓強(qiáng)p＝1.0×105 Pa，吸收的熱量Q＝7.0×102 J，

27、求此過程中氣體內(nèi)能的增量． 解析：等壓變化＝，對(duì)外做的功W＝p(VB－VA) 根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q－W， 解得ΔU＝5.0×102 J. 答案：5.0×102 J 12.爆米花酥脆可口、老少皆宜，是許多人喜愛的休閑零食，如圖為高壓爆米花的裝置原理圖，玉米在鐵質(zhì)的密閉容器內(nèi)被加熱，封閉氣體被加熱成高溫高壓氣體，當(dāng)打開容器蓋后，“嘭”的一聲氣體迅速膨脹，壓強(qiáng)急劇減小，玉米粒就“爆炸”成了爆米花．設(shè)當(dāng)?shù)販囟葹閠1＝27 ℃，大氣壓為p0，已知密閉容器打開前的氣體壓強(qiáng)達(dá)到4p0.試分析： (1)容器內(nèi)的氣體看作理想氣體，求容器內(nèi)氣體的溫度． (2)假定在一次打開的過程中，容器內(nèi)氣體膨脹對(duì)外界做功15 kJ，并向外釋放了20 kJ的熱量，容器內(nèi)原有氣體的內(nèi)能如何變化？變化了多少？ 解析：(1)根據(jù)查理定律：＝ p1＝p0，T1＝300 K，p2＝4p0. 整理得：T2＝1 200 K，t2＝927 ℃. (2)由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W 得ΔU＝－20 kJ－15 kJ＝－35 kJ，故內(nèi)能減少35 kJ. 答案：(1)927 ℃　(2)減少　35 kJ 12