人教版高中物理选修3-3 　第十章热力学定律课后习题讲解课件（共22张PPT）

(共22张PPT)
10.1功和内能
课后习题讲解
人教版高中物理选修3-3第十章热力学定律
问题与练习解答：
1、举几个实例说明做功可以改变系统的内能。
冬天搓取暖是用做功的方式改变内能
解：
2、在焦耳的两个实验中，各是什么形式的能转化为系统的内能?
解：
重力势能和电能
转木取火
3、如果气体膨胀时与外界没有热交换，这样的膨胀叫做绝热膨胀。分别讨论气体在真空中和在大气中做绝热膨胀时是否做功。如果做功，所需的能量从何而来。
解：
气体膨胀，如果外边是大气，对外做功，绝热过程，故由热力学第一定律可得气体的内能减小，温度降低，体积增大，压强减小;该过程中需要的能量来自气体的内能
气体膨胀，如果外边是真空，不对外做功，绝热过程，故由热力学第一定律可得，气体的内能不变，温度就不变，体积増大，压强减小。
10.2热和内能
课后习题讲解
问题与练习解答：
1、下列事件中，物体的内能怎样改变（固体和液体的热膨胀很小，可不予考虑）？
（1）壶里的水被加热而温度升高；
（2）一条烧红的铁棒逐渐冷却下来。
①壶里的水被加热，其他物体的内能通过热传递将热量给了水，所以内能增加。
②烧红的铁棒比周围温度高,热量会传递给周围环境，所以内能减少。
解：
2、铅弹以速度v=200m/s射入木块后停在木块中，木块没有移动。增加的内能的80‰使铅弹的温度升高，铅弹的温度升高多少？
铅弹的动能转化为木块和铅弹的内能，其中百分之八十被铅弹吸收。
解：
10.3热力学第一定律 能量守恒定律
课后习题讲解
问题与练习解答：
1、用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做了900J的功，同时汽红向外散热210J，汽缸里空气的内能改变了多少?
向外传热Q=-210J
ΔU=690J
解：
以被压缩的空气为研究对象
压缩空气W=900J
内能ΔU=？
ΔU=900+（-210）
解得：
内能增加。
2、在汽缸内活塞左边封闭着一定量的空气，压强与大气压相同。把汽缸和活家圆定，使汽缸内空气升高一定的温度，空气吸收的热量为Q1。如果让活塞可以自由滑动(活塞与流缸间无摩擦、不漏气)，也使汽缸内空气温度升高相同温度，其吸收的热量为Q2
(1)Q1和Q2那个大些?
(2)气体在定容下的比热容与在定压下的比热容为什么会有不同?
解：
（1）以被压缩的空气为研究对象
理想气体升温相同，分子平均动能增加也相同，那么内能变化ΔU也相等。
前者活塞移动固定，为单纯吸热，没有功，所以Q1=ΔU
Q=ΔU-W
后者活塞移动，气体膨胀过程对外界做功，则W为负值，所以Q2=ΔU-（-W）=ΔU+W、
所以Q2大
（2）气体在定压升温工程体积膨胀，对外界做功，而在定容升温过程中不需要对外界做功，由Q2>Q1及Q=cm?t可判定升高相同的温度，吸收热量多的比热容大。
3、为测算太阳射到地面的幅射能、某校科技实验小组的同学把一个横截面积是300cm2的矮圆的内壁涂黑，外壁用保温材色，内装水0.6kg。让阳光垂直圆筒口照2min后，水的温度升高了1℃、请此传算在阳光直射时地面上每平方米每分钟
接受的太阳能量。
设在阳光直射时地面上每平方米每分钟接受的太阳能量为Q，
由能量守恒定律得：QSt=cmΔt
代入数值得：Q=4.2×104J
解：
4、某风景区区有一处的20层楼高的瀑布，甚为壮观。请估计:上、下水潭的水温因瀑布的机能转化成内能而相差多少？
解：由能量守恒定律得：mgh=cmΔt
解得：Δt=0.14℃
代入g=10m/s2，h=3×20m=60m,
c=4.2×103J/kg℃

5、奶牛的心脏停止跳动后，大的在1h内体温由37.0℃降低到33.5℃.请你由此估算在这种环境下养奶牛，要维持一个体重400kg奶牛的内能不变，每天喂养奶牛的食物至少要能为它提供多少热量?计算时，可认为奶牛体内绝大部分是水。
解：要使奶牛的内能不变，1h提供的热量
E= cmΔt= 4.2×103×400×3.5J=5.88×106J
故每天提供的热量E’ =24E=1.4×108J
6、如果用Q表示物体吸收的能量，用W表示物体对外界所做的功，△U表示物体内能的增加，那么热力学第一定律可以表达为Q＝△U+W。怎样解释这个表达式的理意义?
解：物体吸收的能量一部分转化为物体的内能，使物体的内能增加，同时另一部分因物体膨胀要对外界做功。
10.4热力学第二定律
课后习题讲解
问题与练习解答：
1、汽车行驶时，要消耗汽油。尽量译尽地说明:汽油燃烧时释放的化学能通过哪些途径最终转化成了周国环境的内能
解：
气缸内气体的内能
输出机械功W
漏气热损
散热热损
摩擦热损
内能耗散在空气中
2、以下哪些现象能够发生、哪些不能发生?能够发生的现象是否违背热力学第二定律?
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特化成机械能。
C、桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下说，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
C、D能发生
3、小李想估测然气灶烧水时的效率。他在开水壶里装了体积为2.5L的水，测得烧水前的水温是15℃，水烧开后便停止加热。烧水前后燃气表的示数如图10.47所示。为了得出燃气灶烧水的效率，他还要知道什么数据?请用字母表示相关数据，指出所用的单位，列出计算效率的表达式。
解：他还要知道水的比热c，水的密度ρ，煤气的燃烧值q,煤气的密度ρ’，c表示比热，单位是J/kg·℃；ρ表示水的密度，单位是kg/m3；V表示水的体积，单位是m3；Δt表示温度的变化，单位是℃；q表示煤气的燃烧值，单位是J/kg；煤气的密度ρ/ ,单位是kg/m3；烧水前后煤气的体积V1、V2
烧水的效率
10.5热力学第二定律的的微观解释
课后习题讲解
问题与练习解答：
1、一个封闭的方盒内有两个隔板，把方金隔成了三个小房间，每个小房间内有2个球，球上各有一个字，小房间内球上的字恰好组成图10.5-2所示的三个词(从左向右念)。摇动球在小房间内的左右位置可以变换。
(1)图中6个球同时排列成这三个词的概率是多少?
(2)取去其中一个隔板，摇动方盒，6个球能同时排列成这三个词的概率又是多少?
(3)把两个隔板全部取去，摇动方盒，6个球能同时排列成这三个词的概率又是多少?
(4)在这个封闭的方盒内，取消隔板让小球充分地运动，其无序性是増大了是减小了?
(1)概率
(2)概率
(3)概率
解：
(4)无序性增大了
2、成语“覆水难收”指的是ー盆水出泼出去后是不可能再回到盆中的，请从不同宏观态所对应的微观态数目不同这个角度，解释为什么水不会自发地聚到盆中。

由于盆的形状确定，水在盆中所处的宏观态对应的微观态数目少，较为有序，当把水泼出后，它的形状不受盆的限制，各种可能的形状都有，此时所处宏观态对应的微观态数目将变得非常多，较为无序，因为自发的过程总是从有序转化为无序，所以水不会自发地聚到盆中。
解：
10.6能源和可持续发展
课后习题讲解
问题与练习解答：
1、阅读下列短文
据上观点从各种体得到的其他信息，判断下列说法是否正确
A、在地球形成的早期火山活动频繁，排除大量的二氧化碳，当时地球的而气温很高。
B、在漫长的地质年代中地壳的岩石与大气中的二氧化碳发生化学反应，二氧化碳减少，地球上出现生命。
C、由于现代工业大量烧碳，石油等燃料，氧和碳在结合成二化碳的过程中放出大量的热，导致地球温度升高，气候变暖。
D、1998年5月3日，中国政府签署了削减二氧化碳排放量的《联合国气候变化框架公约)京都议定书》，为抑制全体气候变暖做出了贡献。
A、D
解：
2、某地区风速为14m/s，空气密度为p＝1.3kg/m3，若通过截面积为400m2的风能全部用于风力发电机转动，且风能的20％化为电能，通过这个载面的风的发电功率是多大?
解：
设通过这个截面的风的发电功率为P
则在时间t内通过这个截面的风的质量m=ρ·S·vt ①
由能量守恒定律有：
①②联立并代入数值得：P=140000W
3、大阳热水器是利用式阳能为水加热的设备，我国城乡许多屋顶上都可以看到。单位时间里大阳垂直到地面附近单位面积的量为E0＝7x103J/（m2.s），某热水器的聚热面积s＝2m2，若每天相当于太阳直射的时同为t＝4h，太阳能的20％转化为水的内能，计算这个热水器一天内最多能使m＝500g的水温度高多少。
解：
由能的转化和守恒定律有：
代入数值得：Δt=19.2℃