第十章 热力学定律
1 功和内能
2 热和内能
一、非标准
1.关于热传递的下列说法中正确的是( )
A.热量总是从内能大的物体传给内能小的物体
B.热量总是从分子平均动能大的物体传给分子平均动能小的物体
C.热传递的实质是物体之间内能的转移而能的形式不发生变化
D.只有通过热传递的方式,才能使物体的温度发生变化
解析:内能包括分子势能和分子动能,改变内能的方式有两种:热传递和做功,热传递是能的转移,做功是能的转化,热传递是从高温物体向低温物体传递,而温度是分子平均动能的标志。
答案:BC
2.在绝热过程中,外界压缩气体做功20J,下列说法中正确的是( )
A.气体内能一定增加20J
B.气体内能增加必定小于20J
C.气体内能增加可能小于20J
D.气体内能可能不变
解析:做功的过程是能量转化的过程,在绝热过程中,做多少功,内能就增加多少,所以A正确。
答案:A
3.(2012·四川理综)物体由大量分子组成,下列说法正确的是( )
A.分子热运动越剧烈,物体内每个分子的动能越大
B.分子间引力总是随着分子间的距离减小而减小
C.物体的内能跟物体的温度和体积有关
D.只有外界对物体做功才能增加物体的内能
解析:分子热运动越剧烈,分子平均动能越大,并非每个分子的动能越大,选项A错误;分子间引力随着分子间距离的减小而增大,选项B错误;做功和热传递都可以改变物体的内能,选项D错误;温度影响物体分子平均动能,体积变化影响分子间距即影响分子势能,故选项C正确。
答案:C
4.气体在等压变化中( )
A.一定对外界做功
B.外界一定对气体做正功
C.若温度升高,一定对外界做正功
D.可能既不对外界做功,外界也不对气体做功
解析:在等压变化过程中,若温度升高,则气体的体积增大,即气体膨胀对外界做功,C正确, B错误;若温度降低,则气体体积减小,即外界压缩气体对气体做功,A错误;在等压变化中,气体体积一定变化,所以要么外界对气体做功,要么气体对外界做功,D错误。
答案:C
5.器壁透热的汽缸放在恒温环境中,如图所示。汽缸内封闭着一定量的理想气体,气体分子间相互作用的分子力可以忽略不计,在缓慢推动活塞Q向左运动的过程中,有下列说法:
①活塞对气体做功,气体分子的平均动能增大
②活塞对气体做功,气体分子的平均动能不变
③气体单位体积内的分子数增多,压强增大
④气体单位体积内的分子数增多,压强不变
其中正确的是( )
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
解析:推动活塞Q使活塞对气体做功,本来气体的温度应升高,但是由于缓慢推动活塞,所以使气体增加的内能又以热量的形式释放到周围环境中,由于环境温度恒定,所以汽缸内气体的温度不变,气体分子的平均动能不变,①错误,②正确;由于气体被压缩,气体单位体积内的分子数增多,所以单位面积上,汽缸受到气体分子的碰撞次数增多,因此,气体的压强增大,③正确,④错误。
答案:C
6.(2014·中山高二检测)如图所示的实验装置,把浸有乙醚的一小块脱脂棉放在厚玻璃筒内底部,快速压下活塞时,脱脂棉燃烧起来,此实验说明( )
A.做功使管内气体热量增加
B.热传递不能改变物体的内能
C.做功改变了管内气体的内能
D.热传递改变了管内气体的热量
解析:快速压下活塞时,外界对气体做功,管内气体的内能增加,温度升高,达到了脱脂棉的燃点而燃烧,故C正确,A、B、D错误。
答案:C
7.A、B两装置,均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成,除玻璃泡在管上的位置不同外,其他条件都相同。将两管抽成真空后,开口向下竖直插入水银槽中(插入过程没有空气进入管内),水银柱上升至图示位置停止。假设这一过程水银与外界没有热交换,则下列说法正确的是( )
A.A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量
B.B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量
C.A和B中水银体积保持不变,故内能增量相同
D.A和B中水银温度始终相同,故内能增量相同
解析:大气压对水银槽内的水银做相同的功,因为玻璃管内吸进的水银一样多,所以水银槽内的液面下降相同的高度,A管重心高于B管,A管内水银重力势能大于B管的,故A管内水银的内能增量小于B管,B正确。
答案:B
8.若对物体做1200J的功,可使物体的温度升高3℃,改用热传递的方式,使物体的温度同样升高3℃,那么物体应吸收 J的热量;如果对该物体做3000J的功,物体的温度升高5℃,表明该过程中,物体还 (选填“吸收”或“放出”) J的热量。?
解析:做功和热传递在改变物体内能上是等效的,因此对物体做1200J的功,可使物体的温度升高3℃,若用吸热方式也使物体的温度升高3℃,应吸收1200J的热量。
设使物体温度升高5℃,需要的功或热量为ΔE。
ΔE=cmΔt,代入Δt=5℃得ΔE=2000J,此过程对物体做3 000 J的功,因此物体放出1000J的热量。
答案:1200 放出 1000
9.如图所示,一个质量为20kg的绝热汽缸竖直放置,绝热活塞的质量为5kg,处于静止状态时被封闭气体的高度为50cm,现在活塞上方加一个15 kg的物体,待稳定后,被封闭气体的高度变为40cm。求在这一过程中气体的内能增加多少?(g取10m/s2)
解析:ΔU=W=(M+m)g×Δh
=(15+5)×10×(50-40)×10-2J=20 J。
答案:20J
第十章 热力学定律
1 功和内能
2 热和内能
教学建议
如果有条件,建议做一做焦耳的两个有代表性的实验。没有条件,也可以用其他的实验替代完成,如钻木取火、两冰块相互摩擦后熔化、搓手后手心发烫等。对于焦耳的两个代表性实验,首先要强调实验条件;其次,认识两个实验中的做功方式;最后,认识不同实验中的共性。教科书中给出了内能的宏观操作性定义。这不仅使得内能的概念更加准确、完整,更重要的是强调和突出了“功是能量变化的量度”的普遍观点。而内能的宏观操作性定义的基础是实验事实,因此,演示实验和焦耳的两个代表性实验是后续学习的重要基础。
对热传递的教学,建议采用下面的方法:让学生自己想办法将一段铁丝的温度升高。有的学生会想到通过做功的办法,将铁丝来回多次弯折,最终使铁丝发烫。有的学生想到直接将铁丝放在火上烧,或与高温物体(如锅炉壁)直接接触,等等。热量是反映物体在状态变化过程中所迁移的能量,是用来衡量物体内能变化的物理量。有过程才有变化,离开过程谈热量是毫无意义的,就某一状态而言,只有内能不存在热量,因此我们不能说系统中含有多少热量。
参考资料
肥皂泡为什么总是先上升后下降
日常生活中,我们常看到一些小朋友吹肥皂泡,一个个小肥皂泡从吹管中飞出,在阳光的照耀下,呈现出美丽的色彩。此时,小朋友们沉浸在欢乐和幸福之中,我们大人也常希望肥皂泡能漂浮于空中,形成一道美丽的风景线。但我们常常是看到肥皂泡开始时上升,随后便下降,这是为什么呢?
这个过程和现象,我们只要留心想一下,就会发现,其中包含着丰富的物理知识。在开始的时候,肥皂泡里是从嘴里吹出的热空气,肥皂膜把它与外界隔开,形成里外两个区域,里面的热空气温度高于外部空气的温度。此时,肥皂泡内气体的密度小于外部空气的密度,根据阿基米德原理可知,此时肥皂泡受到的浮力大于它受到的重力,因此它会上升。这个过程就跟热气球的原理是一样的。
随着上升过程的开始和时间的推移,肥皂泡内、外气体发生热交换,内部气体温度下降,因热胀冷缩,肥皂泡体积逐步减小,它受到的外界空气的浮力也会逐步变小,而其受到的重力不变,这样,当重力大于浮力时,肥皂泡就会下降。
课件22张PPT。第十章 热力学定律1 功和内能 2 热和内能一二三一二三一二三一二三一二三探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二1 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 53 热力学第一定律 能量守恒定律
一、非标准
1.在热力学第一定律的表达式ΔU=W+Q中,关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负,下列说法中正确的是( )
A.外界对物体做功时W为正,吸热时Q为负,内能增加时ΔU为正
B.物体对外界做功时W为负,吸热时Q为正,内能增加时ΔU为负
C.物体对外界做功时W为负,吸热时Q为正,内能增加时ΔU为正
D.外界对物体做功时W为负,吸热时Q为负,内能增加时ΔU为负
解析:根据公式ΔU=W+Q中的符号法则知选项C正确。
答案:C
2.一定量的气体吸收热量,体积膨胀并对外做功,则此过程的末态与初态相比( )
A.气体内能一定增加
B.气体内能一定减小
C.气体内能一定不变
D.气体内能的增减不能确定
解析:由热力学第一定律ΔU=Q+W,气体吸收热量,Q>0,体积膨胀对外做功W<0,但不能确定Q与W值的大小,所以不能判断ΔU的正负,则气体内能的增减也就不能确定,选项D正确。
答案:D
3.(2013·课标全国卷Ⅱ)关于一定量的气体,下列说法正确的是( )
A.气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积,而不是该气体所有分子体积之和
B.只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度,气体的温度就可以降低
C.在完全失重的情况下,气体对容器壁的压强为零
D.气体从外界吸收热量,其内能一定增加
E.气体在等压膨胀过程中温度一定升高
解析:气体体积为气体分子所能达到的空间的体积,而气体分子体积很小,体积之和远小于气体体积,A项正确;气体温度反映了分子运动的剧烈程度,分子运动的剧烈程度减弱,温度必然降低,B项正确;气体压强是大量气体分子频繁碰撞容器器壁的结果,在完全失重的情况下,气体对器壁仍产生压强,C项错误;气体从外界吸收热量,但如果同时对外做功,那么气体的内能不一定增加,D项错误;根据气体定律可知,气体在等压膨胀过程中,体积与热力学温度成正比,体积变大,温度升高,E项正确。
答案:ABE
4.下列对能量守恒定律的认识中,不正确的是( )
A.某种形式的能量减少,一定存在其他形式的能量增加
B.某个物体的能量减少,必然有其他物体的能量增加
C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的
D.石子从空中落下,最后停止在地面上,说明机械能消失了
解析:A选项是指不同形式的能量间的转化,转化过程中能量是守恒的。B选项是指能量在不同的物体间发生转移,转移过程中能量是守恒的。这正好是能量守恒定律的两个方面——转化与转移。任何永动机都是不可能制成的,它违背了能量守恒定律。D选项中石子的机械能在变化,比如受空气阻力作用,机械能可能减少,但机械能并没有消失,只是转化成了其他形式的能量。
答案:D
5.某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置,它主要由汽缸和活塞组成。开箱时,密闭于汽缸内的压缩气体膨胀,将箱盖顶起,如图所示。在此过程中,若缸内气体与外界无热交换,忽略气体分子间相互作用,则缸内气体( )
A.对外做正功,分子的平均动能减小
B.对外做正功,内能增大
C.对外做负功,分子的平均动能增大
D.对外做负功,内能减小
解析:缸内气体膨胀,对外做正功,即W<0,缸内气体与外界无热交换,即Q=0,由热力学第一定律W+Q=ΔU可知,ΔU<0,即缸内气体的内能减小,温度降低,分子的平均动能减小,故选项B、C、D错误,选项A正确。
答案:A
6.如图所示,固定容器及可动活塞P都是绝热的,中间有一导热的固定隔板B,B的两边分别盛有气体甲和乙。现将活塞P缓慢地向B移动一段距离,已知气体的温度随其内能的增加而升高。则在移动P的过程中( )
A.外力对乙做功;甲的内能不变
B.外力对乙做功;乙的内能不变
C.乙传递热量给甲;乙的内能增加
D.乙的内能增加;甲的内能不变
解析:将活塞P缓慢地向B移动的过程中,外力对乙做功,乙的内能增加,温度升高,由于固定隔板B导热,所以乙将传递热量给甲,甲、乙两部分气体的温度最终相同,均高于初态温度,所以甲、乙内能均增加,故选C项。
答案:C
7.
如图所示,a、b、c、d表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态,图中ad平行于横坐标轴,dc平行于纵坐标轴,ab的延长线过原点,以下说法正确的是( )
A.从状态d到c,气体不吸热也不放热
B.从状态c到b,气体放热
C.从状态a到d,气体对外做功
D.从状态b到a,气体吸热
解析:从状态d到c,温度不变,理想气体内能不变,但是由于压强减小,所以体积增大,对外做功,还要保持内能不变,一定要吸收热量,故选项A错;气体从状态c到b是一个降压、降温过程,同时体积减小,外界对气体做功,而气体的内能还要减小(降温),就一定要伴随放热的过程,故选项B对;气体从状态a到d是一个等压、升温的过程,同时体积增大,所以气体要对外做功,选项C正确;气体从状态b到a是个等容变化过程,随压强的增大,气体的温度升高,内能增大,而在这个过程中气体的体积没有变化,就没有做功,气体内能的增大是因为气体吸热的结果,故选项D对。
答案:BCD
8.一定质量的气体从外界吸收了4.2×105J的热量,同时气体对外界做了6×105J的功,问:
(1)物体的内能是增加还是减少?变化量是多少?
(2)分子势能是增加还是减少?
(3)分子的平均动能是增加还是减少?
解析:(1)气体从外界吸热为Q=4.2×105J
气体对外界做功为W=-6×105J
由热力学第一定律知:
ΔU=W+Q=-6×105J+4.2×105J=-1.8×105J
ΔU取负值,说明气体的内能减少,减少了1.8×105J。
(2)因为气体对外界做功,所以气体的体积增大,分子间距离增大,气体分子间的作用力表现为引力,所以此过程要克服分子力做功,分子势能增加。
(3)因为气体内能减少,同时气体的分子势能增加,说明气体分子的平均动能一定减少了。
答案:(1)减少 减少了1.8×105J (2)增加 (3)减少
9.(2012·山东理综)如图所示,粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U形管竖直放置,右端与大气相通,左端封闭气柱长l1=20cm(可视为理想气体),两管中水银面等高。现将右端与一低压舱(未画出)接通,稳定后右管水银面高出左管水银面h=10cm。(环境温度不变,大气压强p0=75cmHg)
(1)求稳定后低压舱内的压强(用“cmHg”作单位)。
(2)此过程中左管内的气体对外界 (填“做正功”“做负功”或“不做功”),气体将 (填“吸热”或“放热”)。?
解析:(1)设U形管横截面积为S,右端与大气相通时左管中封闭气体压强为p1,右端与一低压舱接通后左管中封闭气体压强为p2,气柱长度为l2,稳定后低压舱内的压强为p。左管中封闭气体发生等温变化,根据玻意耳定律得
p1V1=p2V2①
p1=p0②
p2=p+ph③
V1=l1S④
V2=l2S⑤
由几何关系得
h=2(l2-l1)⑥
联立①②③④⑤⑥式,代入数据得
p=50cmHg⑦
(2)左管内气体体积增大,说明气体膨胀对外做正功;由于气体温度保持不变,根据热力学第一定律可得W+Q=0,故气体从外界吸热。
答案:(1)50cmHg (2)做正功 吸热
3 热力学第一定律 能量守恒定律
教学建议
从热力学第一定律到普遍的能量守恒定律的教学中,需要特别指出的是:能量守恒定律的确立,说明了不同运动形式在相互转化中有量的共性,从而把各种自然现象用定量的规律联系了起来;另一方面,能量守恒定律的确立,也具有重要的实践意义,它对于制造永动机的不可能实现,给予了科学上的最后判决。内能的概念是热力学第一定律的核心。做功和热传递是改变内能的两条途径,即它们在改变物体的内能上是等效的;功和热量都与能量有相同的单位;这两个量不是表征系统状态的量,而是表征系统由于和外界相互作用,从一个状态变到另一状态的热力学过程的量,在该过程中讨论热量和功才有明确意义。对热力学第一定律要求学生明确,压缩气体时外界对气体做功,气体膨胀时气体对外界做功。对于正、负符号,教学时应结合实例引导学生自主认识、归纳总结。
参考资料
高空的气温为什么低
研究大气现象时常常用到热力学第一定律。通常把温度、压强相同的一部分空气作为研究的对象,叫作气团,直径上千米。由于气团很大,边缘部分和外界的热交换对整个气团没有明显的影响,即公式W+Q=ΔU中的Q=0,所以气团的内能的增减只等于外界对它做功或它对外界做功的多少:ΔU=W。
阳光烤暖了大地,地面又使得下层的气团温度升高,密度减小,因而上升。气团膨胀的时候要推挤周围的空气,对外做功,因此内能减小,温度降低。所以越高的地方,空气的温度越低。对于干燥的空气,大约每升高1km,温度降低10℃。
飞机在万米高空飞行的时候,舱外气温往往在-50℃以下。由于机上有空调设备,舱内总是温暖如春。不过这时空调的作用不是使空气升温,而是降温。高空的大气压比舱内气压低,要使舱内获得新鲜空气必须使用空气压缩机把空气从舱外压进来。在这个过程中,空气压缩机对气体做功,使气体的内能增加,温度上升。如果不用空调,机舱内的温度可能达到50 ℃以上!
课件23张PPT。3 热力学第一定律 能量守恒定律一二三一二三一二三一二三探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二1 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 54 热力学第二定律
一、非标准
1.热力学定律表明自然界中与热现象有关的宏观过程( )
A.有的只遵守热力学第一定律
B.有的只遵守热力学第二定律
C.有的既不遵守热力学第一定律,也不遵守热力学第二定律
D.所有的都遵守热力学第一、第二定律
解析:热力学第一、第二定律是热力学的基本定律,对所有涉及热现象的宏观过程都成立,D项正确,A、B、C项错误。
答案:D
2.如图为电冰箱的工作原理示意图。压缩机工作时,强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环。在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量,经过冷凝器时制冷剂液化,放出热量到箱体外,下列说法中正确的是( )
A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外
B.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界,是因为其消耗了电能
C.电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律
D.电冰箱的工作原理违反热力学第一定律
解析:热力学第一定律适用于所有的热学过程,C项正确,D项错误;由热力学第二定律可知A项错误, B项正确。
答案:BC
3.(2014·大连高二检测)下列说法正确的是( )
A.机械能和内能的转化具有方向性
B.电能不可能全部转化为内能
C.第二类永动机虽然不违反能量守恒定律,但它是制造不出来的
D.在火力发电机中燃气的内能不可能全部转化成电能
解析:凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性,机械能可全部转化为内能,而内能不能全部转化为机械能,A、D正确;由电流热效应中的焦耳定律可知,电能可全部转化为内能,而内能不可能全部转化为电能,B错误;第二类永动机虽然不违反能量守恒定律,但它违反热力学第二定律,是制造不出来的,C正确。
答案:ACD
4.下列宏观过程能用热力学第二定律解释的是( )
A.大米和小米混合后小米能自发地填充到大米空隙中而经过一段时间大米、小米不会自动分开
B.将一滴红墨水滴入一杯清水中,会均匀扩散到整杯水中,经过一段时间,墨水和清水不会自动分开
C.冬季的夜晚,放在室外的物体随气温的降低,不会由内能自发地转化为机械能而动起来
D.随着节能减排措施的不断完善,最终也不会使汽车热机的效率达到100%
解析:热力学第二定律反映的是与热现象有关的宏观过程的方向性的规律,A不属于热现象,A错;由热力学第二定律可知B、C、D正确。
答案:BCD
5.(2012·课标全国理综)关于热力学定律,下列说法正确的是( )
A.为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量
B.对某物体做功,必定会使该物体的内能增加
C.可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功
D.不可能使热量从低温物体传向高温物体
E.功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程
解析:改变内能的方法有做功和热传递两种,所以为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量,选项A正确;对物体做功的同时向外界放热,则物体的内能可能不变或减小,选项B错误;根据热力学第二定律可知,在对外界有影响的前提下,可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功,选项C正确;在有外界做功的条件下,可以使热量从低温物体传递到高温物体,选项D错误;根据热力学第二定律可知,选项E正确。
答案:ACE
6.
用两种不同的金属丝组成一个回路,接触点1插在热水中,接触点2插在冷水中,如图所示,电流计指针会发生偏转,这就是温差发电现象。关于这一现象的正确说法是( )
A.这一实验过程不违反热力学第二定律
B.在实验过程中,热水一定降温,冷水一定升温
C.在实验过程中,热水的内能全部转化成电能,电能则部分转化成冷水的内能
D.在实验过程中,热水的内能只有部分转化成电能,电能则全部转化成冷水的内能
解析:自然界中的任何现象或过程都不违背热力学定律,本实验现象也不违反热力学第二定律,A项正确;整个过程中能量守恒且热现象有方向性,B项正确;在绝热过程中,热水中的内能除转化为电能外,还升高金属丝的温度,内能不能全部转化为电能;电能除转化为冷水的内能外,还升高金属丝的温度,电能不能全部转化为冷水的内能,C、D项错误。
答案:AB
7.(2013·山东理综)下列关于热现象的描述正确的一项是( )
A.根据热力学定律,热机的效率可以达到100%
B.做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的
C.温度是描述热运动的物理量,一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同
D.物体由大量分子组成,其单个分子的运动是无规则的,大量分子的运动也是无规律的
解析:根据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。可知热机的效率不可能达到100%,选项A错误。做功是内能与其他形式的能发生转化,而热传递是不同物体(或一个物体的不同部分)之间内能的转移,所以选项B错误。温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量,故选项C正确。单个分子的运动都是不规则的、带有偶然性的,但从总体来看,大量分子的运动却有一定的规律,这种规律叫作统计规律,大量分子的集体行为受到统计规律的支配,故选项D错误。
答案:C
8.关于热机和永动机,下列说法中正确的是( )
A.效率为100%的热机是不可能制成的
B.笫二类永动机可以制成
C.不需要任何外力做功而可正常运行的制冷机是不可能制成的
D.能把从单一热源吸收的热量全部用来做功而不引起其他变化的热机是可以实现的
解析:热机在工作过程中,必然向外排出热量,故热机效率小于100%,故A对;由热力学第二定律可得C对,B错;内能要全部转化为机械能,必须借助外界的帮助,因而一定会引起其他变化,故D错。
答案:AC
9.有人估算使地球上的海水降低0.1℃,就能放出5.8×1024 J的热量,这相当于1800个功率为100万千瓦的核电站一年的发电量。假定整个海洋都具有同一温度,你能设计一种只靠吸收海水的热量推动轮船航行,而不需要燃料的机器吗?
解析:
这种靠吸收海水热量推动轮船航行的热机基本结构如图所示。设大气温度为t2,海水温度为t1,在不同的温差下,热机的工作情况不同。
当t2≥t1时,热机无法从海水中吸取热量对外做功,否则将需要一个用于放热的更低温的热源。
当t2
答案:见解析。
4 热力学第二定律
教学建议
教学中要注意引导学生从熟悉的实例出发,思考自然界宏观过程中的可逆过程与不可逆过程。我们还可以通过一些演示实验来增强学生的感性认识,比如打开课前准备好的一小瓶香水的瓶盖,不一会儿,教室里的同学都闻到了香味儿。也可以让学生进行小组讨论、代表汇报结果,列举他们认识到的不可逆过程,及时指出其中的可能错误,帮助学生准确把握和认识不可逆过程。这些过程都不违背热力学第一定律,但却是不可逆的。热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的表现。热力学第二定律是关于在有限空间和时间内,一切和热运动有关的物理过程、化学过程具有不可逆性的经验总结,它遵守能量守恒定律。热力学第一定律否定了创造能量和消灭能量的可能性,从而否定了第一类永动机。热力学第二定律阐明了过程进行的方向性,从而否定了第二类永动机。热力学第一定律和热力学第二定律从不同角度揭示了与热现象有关的物理过程所遵循的规律,二者相互独立,又相互补充,都是热力学的理论基础。
参考资料
热力学第二定律的建立
热力学第二定律是在热力学第一定律建立后不久建立起来的,它的建立与19世纪20年代卡诺对于热机的研究有着密切的关系。卡诺在探索提高热机效率的研究工作中,抓住了热机的本质,撇开了各种次要因素,抽象出一个仅仅工作于一个高温热源和一个低温热源(冷源)间的理想热机(卡诺热机),他把这样一个热机比拟为水轮机:“我们可以足够确切地把热的动力比之于瀑布……瀑布的动力取决于液体的高度和液体的量;而热的动力同样取决于所用热质的量以及热质的‘下落高度’,即交换热质的两物体之间的温度差。”卡诺所处的时代正是热质说占统治地位的时代,卡诺的这段话也是热质说的反映。现在看起来当然是不对的,但是他得到的结论却是正确的:“单独提供热不足以给出推动力,还必须要冷。没有冷,热将是无用的。”他已经接触到了热力学第二定律的边缘。
英国物理学家开尔文在研究卡诺和焦耳的工作时,发现了某种不和谐:按照能量守恒定律,热和功应该是等价的,可是按照卡诺的理论,热和功并不是完全相同的,因为功可以完全变成热而不需要任何条件,而热产生功却必须伴随有热向冷的耗散。他在1849年的一篇论文中说:“热的理论需要进行认真改革,必须寻找新的实验事实。”同时代的克劳修斯也认真研究了这些问题,他敏锐地看到了不和谐存在于卡诺理论的内部。他指出卡诺理论中关于热产生功必须伴随着热向冷的传递的结论是正确的,而热的量(即热质)不发生变化则是不对的。克劳修斯在1850年发表的论文中提出,在热的理论中,除了能量守恒定律以外,还必须补充另外一条基本定律:“没有某种动力的消耗或其他变化,不可能使热从低温转移到高温。”这条定律后来被称作热力学第二定律。克劳修斯的表述在现代教科书中一般表述为:热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
课件27张PPT。4 热力学第二定律一二三一二三一二三一二三探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二1 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 55 热力学第二定律的微观解释
6 能源和可持续发展
一、非标准
1.关于有序和无序,下列说法正确的是( )
A.有序和无序是绝对的
B.一个“宏观态”可能对应着许多的“微观态”
C.一个“宏观态”只能对应着唯一的“微观态”
D.无序意味着各处一样、平均、没有差别
解析:因为无序是各处都一样、平均、没有差别,故D项正确;而有序和无序是相对的,故A项错;一个“宏观态”可能对应一个或许多微观态,所以B项正确,C项错。
答案:BD
2.下列关于能源的说法中正确的是( )
A.能源是无限的,因为能量是守恒的
B.能源是有限的,因为耗散的能量不能重新收集利用
C.使用常规能源会使环境恶化,故提倡开发利用新能源
D.核能的利用会造成严重污染,因此不提倡使用
解析:尽管能量守恒,但耗散的能量无法重新收集利用,所以能源是有限的,A错,B对;常规能源比新能源和核能对环境影响大,C对,D错。
答案:BC
3.下列关于熵的说法中正确的是( )
A.熵值越大,意味着系统越“混乱”和“分散”,无序程度越高
B.熵值越小,意味着系统越“混乱”和“分散”,无序程度越高
C.熵值越大,意味着系统越“整齐”和“集中”,也就是越有序
D.熵值越小,意味着系统越“整齐”和“集中”,也就是越有序
解析:熵是分子运动无序程度的量度,熵越大,越无序。
答案:AD
4.根据热力学定律,下列说法中正确的是( )
A.电冰箱的工作过程表明,热量可以从低温物体向高温物体传递
B.空调机在制冷过程中,从室内吸收的热量少于向室外放出的热量
C.科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机
D.对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少,形成“能源危机”
解析:在一定条件下,热量可以从低温物体传给高温物体,A正确;空调机工作过程中,电流做功产生热,所以向室外放热多,从室内吸热少,B正确;C项中的说法违反热力学第二定律,C错;对能源的过度消耗会造成可以利用的能量减少,而总的能量是守恒的,D错。
答案:AB
5.下列对能量耗散的理解中,正确的是( )
A.能量耗散说明能量在不断减少
B.能量耗散遵守能量守恒定律
C.能量耗散说明能量不能凭空产生,但可以凭空消失
D.能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性
解析:在发生能量转化的宏观过程中,其他形式的能量最终会转化为流散到周围环境的内能,无法再回收利用,这种现象叫能量耗散。能量耗散并不违反能量守恒定律,宇宙中的能量既没有减少,也没有消失,它只从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性,故A、C项错误。
答案:BD
6.下列关于晶体熔化的说法中正确的是( )
A.在晶体熔化的过程中,温度不变,分子热运动的平均速率不变,则无序程度不变
B.晶体熔化时,分子的平衡位置在空间的较为规则排列,变为分子的平衡位置的较为无序排列,则无序度增大
C.在晶体熔化的过程中,熵将保持不变
D.在晶体熔化的过程中,熵将增加
解析:在晶体熔化的过程中,分子的平衡位置由较有规则变为无规则,无序度增大,熵将增加,故B、D对。
答案:BD
7.下列对“覆水难收”的叙述中,正确的是( )
A.盛在盆中的水是一种宏观态,因盆子的因素,对应的微观态数目较少,较为有序
B.盛在盆中的水是一种宏观态,因盆子的因素,对应的微观态数目较多,较为无序
C.泼出的水是一种宏观态,因不受器具的限制,对应的微观态数目较多,较为无序
D.泼出的水是一种宏观态,因不受器具的限制,对应的微观态数目较少,较为有序
解析:一切自然的过程总是从有序转化为无序,因此盆中的水是有序的,泼出的水是无序的。
答案:AC
8.对气体向真空中扩散的规律,下列说法中正确的是( )
A.气体分子数越少,扩散到真空中的分子全部回到原状态的可能性越大
B.气体分子数越多,扩散到真空中的分子全部回到原状态的可能性越大
C.扩散到真空中的分子数在整个容器中分布越均匀,其宏观态对应的微观态数目越大
D.气体向真空中扩散时,总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
解析:气体分子数越多,其宏观态对应的微观态数目越多,无序性越大,故回到原状态的可能性越小,故A、C、D对,B错。
答案:ACD
9.能源问题是当前热门话题,传统的能量——煤和石油,由于储量有限,有朝一日要被开采完毕,同时在使用过程中也会带来污染,寻找新的、无污染的能源是人们努力的方向,利用潮汐发电即为一例。
如图表示的是利用潮汐发电,左方为陆地和海湾,中间为水坝;其下有通道,水经通道可带动发电机。涨潮时,水进入海湾,待内外水面高度相同,堵住通道,如图甲;潮落至最低点时放水发电,如图乙;待内外水面高度相同,再堵住通道,直到下次涨潮至最高点,又放水发电,如图丙。设海湾面积为5.0×107m2,高潮与低潮间高度差为3. 0m,则一天内流水的平均功率为 MW。?
解析:潮汐发电其实质就是将海水的重力势能转化为电能。每次涨潮时流进海湾(落潮时流出海湾)的海水的重力为mg=ρShg=1.0×103×5.0×107×3×10N=1.5×1012N,其重心高度变化为h=1.5m。
一天内海水两进两出,故水流功率为
P=W≈1.0×108W=100 MW。
答案:100
5 热力学第二定律的微观解释
6 能源和可持续发展
教学建议
教科书以“气体向真空的扩散”为例,说明宏观过程的自发性,通过具体的实例分析,帮助学生认识某一具体事件发生的概率,同时注意到小概率事件的存在。从而得出结论:自发过程中事件的发展总是倾向于出现概率较大的宏观态。从而从微观角度解释了热力学第二定律。熵是宏观态无序程度的量度。熵越高,意味着宏观态所对应的微观态数目越多,即越无序。熵越低,意味着宏观态所对应的微观态数目越少,即越有序。
对于自然界中的不可逆过程遵守熵增加原理,可举一些实例加以说明。例如:将一个玻璃杯摔碎了,玻璃碴散落一地,无序性增加,我们就说熵增加;将一滴红墨水滴到一杯清水中,红墨水分子迅速在清水中扩散,直至处处均匀、平均,无序性增加了,我们就说熵增加;等等。
对于能源和可持续发展,在课前布置学生预习和自学,分几个专题以学习小组为单位布置学生查找资料,在课堂上让学习小组的代表汇报自学情况以及查找资料成果。结合学生交流所得,引导学生思考:人类现在可用的清洁能源有哪些?21世纪人类利用能源的趋势是什么?本节教学时要充分联系生产和生活实际,开展丰富多彩的社会活动,引导学生关注社会、关注人类的未来。
参考资料
太阳能的利用
太阳能是指以电磁辐射形式由太阳向宇宙空间辐射的能量。太阳是距离地球最近的一颗恒星,它是一个巨大炽热的等离子球体,在高温高压条件下,太阳内部不断进行着由氢核聚变成氦核的热核反应,释放出巨大的能量。太阳的功率约为3.8×1026W,其中的二十二亿分之一历经1.5×108km的路程射向地球,除去地球周围大气层的吸收和反射,约有8×1016 kW的太阳能直接射到地球表面,这比目前全世界利用各种能源产生的总能量还多1万多倍。
太阳能资源具有能量巨大、分布和用途广泛、不污染环境、可以再生等优点。
太阳能的利用主要有以下三种方式。
(1)光热转换。通过吸收、反射、聚集等方法,把太阳能直接转换成热能。如太阳能集热器,太阳灶。
(2)光电转换。把太阳能转换成电能有两种方式,即光发电和热发电。如太阳能光电池(主要用于宇航设备、小型电脑、冰箱和手表等方面),热蒸汽推动涡轮发电。
(3)光化学转换。如根据光合作用原理试验“燃料栽培”法,研制三氧化硫太阳能收集器,利用太阳能分解水制取氢作为新能源等。
太阳能汽车就是把转变太阳能为电能的电池作为驱动电源的汽车。标志太阳能汽车水平的是光电能量转换效率。目前,国际上转换先进水平为21.2%。这种类型的汽车其最大优点是无废气污染,且能源免费,取之不尽,用之不竭,但其缺点也同样突出,即汽车行驶也要“靠天吃饭”。
课件25张PPT。5 热力学第二定律的微观解释 6 能源和可持续发展一二一二一二一二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二1 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 5第十章 热力学定律
一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分;在每小题给出的四个选项中,至少有一个选项正确;全部选对得5分,选不全得3分,有选错或不答的得0分)
1.如图为焦耳实验装置简图,用绝热性能良好的材料将容器包好。重物下落带动叶片搅拌容器里的水,引起水温升高。关于这个实验,下列说法正确的是( )
A.这个装置可粗略测定热功当量
B.做功增加了水的热量
C.做功增加了水的内能
D.功和热量是完全等价的,无区别
解析:使相同的水升高相同的温度可采用加热和做功两种方法,用这个装置测出叶片对水做的功,即可知道热功当量,A对;对水做功可使水的内能变大,而与热量无关,B错,C对;功是不同形式的能量转化的量度,热量是同种能量(内能)转移的量度,D错。
答案:AC
2.高温物体甲和低温物体乙发生热传递,最后达到热平衡,这个过程的实质是( )
A.甲把温度传给乙,最后甲、乙两者温度相等
B.甲把内能传给乙,最后甲、乙两者内能相等
C.甲把温度传给乙,最后甲、乙两者内能相等
D.甲把内能传给乙,最后甲、乙两者温度相等
解析:宏观上甲的温度降低,乙的温度升高,因而有的同学会错误地认为甲物体向乙物体传递了温度,而实质上是甲将内能传递给了乙,因而选项A、C错误;热传递完成后,最后甲、乙两物体达到热平衡,即两者温度相同,并不是内能相等,选项B错误,而选项D正确。
答案:D
3.(2011·广东理综)如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图,M、N两筒间密闭了一定质量的气体,M可沿N的内壁上下滑动,设筒内气体不与外界发生热交换,在M向下滑动的过程中( )
A.外界对气体做功,气体内能增加
B.外界对气体做功,气体内能减少
C.气体对外界做功,气体内能增加
D.气体对外界做功,气体内能减少
解析:M筒向下滑动的过程中压缩气体,对气体做功,又由于气体不与外界发生热交换,根据热力学第一定律可知气体的内能增加,选项A正确。
答案:A
4.以一副扑克牌为例,关于有序和无序、宏观态和微观态的理解,下列说法中正确的是( )
A.按照黑桃、红桃、梅花、方块的顺序,而且从大到小将扑克牌排列起来,扑克牌此时是有序的
B.一副扑克牌是一个宏观态,将扑克牌洗牌一次就是一个微观态
C.将扑克牌按照奇数和偶数分成两部分,扑克牌是无序的,每部分内部是有序的
D.一副扑克牌按照奇数和偶数分成两部分是一个宏观态,从偶数部分抽出一张放到奇数部分是该宏观态对应的一个微观态
解析:扑克牌的排列是有确定规则的,是有序的,故A对;一副扑克牌是一个系统,是一个宏观态,洗牌一次,该状态为这副扑克牌宏观态对应的一个微观态,故B对;按照奇数和偶数分成两部分是有序的,内部是无序的,故C错;奇数与偶数分开是一种宏观态,从偶数部分抽出一张放到奇数部分时,原宏观态被破坏,故D错。
答案:AB
5.(2014·西宁高二检测)在研究性学习的过程中,针对能源问题、大气污染问题,同学们提出了如下四个活动方案,从理论上讲可行的是( )
A.利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机,将海水的全部内能转化为机械能是可能的
B.制作一种制冷设备,使温度降至绝对零度以下
C.将房屋顶盖上太阳能板,可直接用太阳能来解决照明和热水问题
D.汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气,想办法使它们自发地分离,既清洁了空气,又变废为宝
解析:本题考查的是对热力学相关问题的研究。利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机,将海水的全部内能转化为机械能是不可能的,因为它违反了热力学第二定律,A错误;制作一种制冷设备,使温度降至绝对零度以下是不可能的,B错误;将房屋顶盖上太阳能板,可直接用太阳能来解决照明和热水问题是可行的,C正确;汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气,使它们自发地分离是不可能的,D错误。
答案:C
6.如图所示,一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成,轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片。轻推转轮后,进入热水的叶片因伸展而“划水”,推动转轮转动。离开热水后,叶片形状迅速恢复,转轮因此能较长时间转动。下列说法正确的是( )
A.转轮依靠自身惯性转动,不需要消耗外界能量
B.转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身
C.转动的叶片不断搅动热水,水温升高
D.叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量
解析:转轮转动,机械能增加,必须从外界吸收能量,A、B错误;转动叶片从水中吸收能量,水温降低,C错误;叶片吸收的热量一部分转化为机械能,选项D正确。
答案:D
7.把一个物体竖直向下抛出,不考虑空气阻力,下列哪种情况是在下落的过程中发生的( )
A.物体的动能增加,分子的平均动能也增加
B.物体的重力势能减少,分子势能增加
C.物体的机械能保持不变
D.物体的内能保持不变
解析:物体下落的过程,不考虑空气阻力,只有系统内的重力做功,机械能守恒;物体下落过程中,物体的温度和体积也没有发生变化,所以分子热运动的平均动能和分子势能都保持不变,所以A、B错误,C、D正确。
答案:CD
8.(2013·广东理综)
如图为某同学设计的喷水装置。内部装有2L水,上部密封1atm的空气0.5L,保持阀门关闭,再充入1 atm的空气0.1L。设在所有过程中空气可看作理想气体,且温度不变。下列说法正确的有( )
A.充气后,密封气体压强增加
B.充气后,密封气体的分子平均动能增加
C.打开阀门后,密封气体对外界做正功
D.打开阀门后,不再充气也能把水喷光
解析:温度不变,分子平均动能不变,充气后由于气体的质量增大,温度、体积基本不变,气体的压强增大,选项A对,B错;打开阀门后,水减少,气体膨胀,密封气体对水做正功,选项C对;如果水全排出,气体压强为p3,p3(2+0.5)=p1(0.5+0.1)得p3=0.24p1答案:AC
9.如图所示,一定质量的理想气体,从状态A经绝热过程A→B、等容过程B→C、等温过程C→A又回到了状态A,则( )
A.A→B过程气体降温
B.B→C过程气体内能增加,可能外界对气体做了功
C.C→A过程气体放热
D.全部过程气体做功为零
解析:A→B过程气体绝热膨胀,气体对外界做功,其对应的内能必定减小,即气体温度降低,选项A正确;B→C过程气体等容升压,则=恒量可知,气体温度升高,其对应内能增加,因做功W=0,故选项B错误;C→A过程气体等温压缩,故内能变化为零,但外界对气体做功,因此该过程中气体放热,选项C正确;A→B过程气体对外做功,其数值等于AB线与横轴包围的面积。B→C过程气体不做功。C→A过程外界对气体做功,其数值等于CA线与横轴包围的面积,显然全过程对气体做的净功为ABC封闭曲线包围的面积,选项D错误。
答案:AC
10.如图所示,两个相通的容器P、Q间装有阀门K,P中充满气体,Q为真空,整个系统与外界没有热交换。打开阀门K后,P中的气体进入Q中,最终达到平衡,则( )
A.气体体积膨胀,内能增加
B.气体分子势能减少,内能增加
C.气体分子势能增加,压强可能不变
D.Q中气体不可能自发地全部退回到P中
解析:气体的膨胀过程没有热交换,可以判断Q=0;由于容器Q内为真空,所以气体是自由膨胀,虽然体积变大,但是气体并不对外做功,即W=0;根据热力学第一定律ΔU=W+Q,由以上可以判断该过程ΔU=0,即气体的内能不变,显然选项A、B错误。由于气体分子间的作用力表现为引力,所以气体体积变大时分子引力做负功,分子势能增加,由此进一步推断分子动能减小,温度降低;体积变大、温度降低,则气体压强变小,所以选项C错误。宏观中的热现象都是不可逆的,所以D正确。
答案:D
二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案填在题中的横线上)
11.(10分)(1)孤立系统在一定条件下的 态,对应热力学概率为最大值的宏观状态,亦即该系统内分子运动 的状态。熵的大小反映了某一宏观态所对应的 的数目的多少。?
(2)若孤立系统的初态S Smax(填“<”“>”或“=”),则该初态为非平衡态,系统将自发地向着分子运动无序的方向过渡,并最后到达具有Smax的宏观态,即 内进行的自然过程总是沿着使系统的S增大的方向进行。?
答案:(1)平衡 最无序 微观态
(2)< 孤立系统
12.(6分)蒸汽机、内燃机等热机以及电冰箱工作时都利用了气体状态变化来实现能量的转移和转化,我们把这些气体称为工质。某热机经过一个循环后,工质从高温热源吸热Q1,对外做功W,又向低温热源放热Q2,工质完全恢复初始状态,内能没有变化。根据热力学第一定律,在工质的一个循环中,Q1、Q2、W三者之间满足的关系是 。热机的效率η=不可能达到100%,从能量转化的角度,说明 能不能完全转化为 能。?
解析:由热力学第一定律,热量、做功、内能的符号规定得Q1+(-Q2)+(-W)=0,即Q1-Q2=W。再由热力学第二定律知,内能不可能全部转化成机械能而不产生其他影响。
答案:Q1-Q2=W 内 机械
三、解答题(本题共3小题,共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.(10分)(2014·南宁高二检测)爆米花酥脆可口、老少皆宜,是许多人喜爱的休闲零食,如图为高压爆米花的装置原理图,玉米在铁质的密闭容器内被加热,封闭气体被加热成高温高压气体,当打开容器盖后,“嘭”的一声气体迅速膨胀,压强急剧减小,玉米粒就“爆炸”成了爆米花。设当地温度为t1=27℃,大气压为p0,已知密闭容器打开前的气体压强达到4p0。
(1)若把容器内的气体看作理想气体,求容器内气体的温度。
(2)假定在一次打开的过程中,容器内气体膨胀对外界做功15kJ,并向外释放了20 kJ的热量,容器内原有气体的内能如何变化?变化了多少?
解析:(1)根据查理定律:
p1=p0,T1=300K,p2=4p0
整理得:T2=1200K,t2=927℃。
(2)由热力学第一定律ΔU=Q+W
得ΔU=-20kJ-15kJ=-35kJ
故内能减少35kJ。
答案:(1)927℃ (2)减少 35kJ
14.(12分)(2013·平顶山高二检测)
如图所示,一长为L、内横截面积为S的绝热汽缸固定在水平地面上,汽缸内用一质量为m的绝热活塞封闭了一定质量的理想气体,开始时活塞用销钉固定在汽缸正中央,汽缸内被封闭气体压强为p,外界大气压为p0(p>p0)。现释放活塞,测得活塞被缸内气体推到缸口时的速度为v。求:
(1)此过程克服大气压力所做的功;
(2)活塞从释放到将要离开缸口,缸内气体内能改变了多少?
解析:(1)设大气作用在活塞上的压力为F,则:F=p0S
根据功的计算式W=Fl得:W=p0LS
(2)设活塞离开汽缸时动能为Ek,则:
Ek=mv2
根据能量守恒定律得:
ΔU=-mv2-p0LS=-(mv2+p0LS)
即内能减少了(mv2+p0LS)。
答案:(1)p0LS (2)内能减少了(mv2+p0LS)
15.(12分)(2013·江苏单科)如图所示,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。其中,A→B和C→D为等温过程,B→C和D→A为绝热过程(气体与外界无热量交换)。这就是著名的“卡诺循环”。
(1)该循环过程中,下列说法正确的是 。?
A.A→B过程中,外界对气体做功
B.B→C过程中,气体分子的平均动能增大
C.C→D过程中,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多
D.D→A过程中,气体分子的速率分布曲线不发生变化
(2)该循环过程中,内能减小的过程是 (选填“A→B”“B→C”“C→D”或“D→A”)。若气体在A→B过程中吸收63kJ的热量,在C→D过程中放出38kJ的热量,则气体完成一次循环对外做的功为 kJ。?
(3)若该循环过程中的气体为1mol,气体在A状态时的体积为10L,在B状态时压强为A状态时的。求气体在B状态时单位体积内的分子数。(已知阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol-1,计算结果保留一位有效数字)
解析:(1)A→B过程中,气体温度不变,内能不变,气体体积变大,气体对外界做功,选项A错误;B→C过程中,气体对外界做功,气体内能减少,温度降低,分子平均动能减小,选项B错误;C→D过程中,气体温度不变,分子运动的剧烈程度不变,体积减小,单位体积内的分子个数增加,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多,选项C正确;D→A过程中,外界对气体做功,气体内能增大,温度升高,气体分子的速率分布曲线发生变化,选项D错误。
(2)从(1)的分析中可知,内能减少的过程是B→C;一次循环过程中,内能不变,由热力学第一定律ΔU=W+Q,即0=W+63kJ-38 kJ,解得W=-25kJ,即气体对外做功25 kJ。
(3)等温过程pAVA=pBVB,单位体积内的分子数n=。
解得n=,代入数据得
n=4×1025m-3。
答案:(1)C (2)B→C 25 (3)4×1025m-3
课件13张PPT。本章整合专题一专题二专题三专题一专题二专题三专题一专题二专题三专题一专题二专题三专题一专题二专题三专题一专题二专题三专题一专题二专题三专题一专题二专题三专题一专题二专题三专题一专题二专题三