高中物理《熱力定律與能量守恒》課件（教科版）選修3-3

《高中物理《熱力定律與能量守恒》課件（教科版）選修3-3》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理《熱力定律與能量守恒》課件（教科版）選修3-3（65頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

歡迎進(jìn)入物理課堂 第3講熱力學(xué)定律與能量守恒 考點(diǎn)1熱力學(xué)第一定律 1 改變物體內(nèi)能的兩種方式 1 2 2 熱力學(xué)第一定律 1 內(nèi)容 一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的 與外界對(duì)它所做的功的和 2 表達(dá)式 U 做功 熱傳遞 熱量 Q W 1 改變內(nèi)能的兩種方式的比較 方式名稱 比較項(xiàng)目 做功 熱傳遞 區(qū)別 內(nèi)能變化情況 從運(yùn)動(dòng)形式上看 從能量的角度看 能的性質(zhì)變化情況 相互聯(lián)系 外界對(duì)物體做功 物體的內(nèi)能增加 物體對(duì)外界做功 物體的內(nèi)能減少 物體吸收熱量 內(nèi)能增加物體放出熱量 內(nèi)能減少 做功是宏觀的機(jī)械運(yùn)動(dòng)向物體的微觀分子熱運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)化 熱傳遞則是通過(guò)分子之間的相互作用 使同一物體的不同部分或不同物體間的分子熱運(yùn)動(dòng)發(fā)生變化 是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移 做功是其他形式的能與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程 能的性質(zhì)發(fā)生了變化 不同物體間或同一物體不同部分之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移 能的性質(zhì)不變 做一定量的功或傳遞一定量的熱量在改變內(nèi)能的效果上是相同的 2 U W Q中正 負(fù)號(hào)法則 意義 符號(hào) W Q 外界對(duì)物體做功 物體吸收熱量 內(nèi)能增加 物體對(duì)外界做功 物體放出熱量 內(nèi)能減少 3 U Q W的三種特殊情況 1 若過(guò)程是絕熱的 則Q 0 W U 外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加 2 若過(guò)程是等容的 即W 0 Q U 物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加 3 若過(guò)程是等溫的 即 U 0 則W Q 0或W Q 外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量 4 對(duì)溫度 內(nèi)能 熱量和功的三點(diǎn)說(shuō)明 1 溫度 內(nèi)能 熱量和功是熱學(xué)中相互關(guān)聯(lián)的四個(gè)物理量 當(dāng)物體的內(nèi)能改變時(shí) 溫度不一定改變 只有當(dāng)通過(guò)熱傳遞改變物體內(nèi)能時(shí)才會(huì)有熱量傳遞 但能的形式?jīng)]有發(fā)生變化 2 熱量是熱傳遞過(guò)程中的特征物理量 和功一樣是過(guò)程量 離開(kāi)過(guò)程談熱量毫無(wú)意義 就某一狀態(tài)而言 只有 內(nèi)能 根本不存在 熱量 和 功 因此不能說(shuō)一個(gè)系統(tǒng)中含有 多少熱量 或 多少功 3 物體的內(nèi)能大 并不意味著物體一定會(huì)對(duì)外做功或向外傳遞熱量 只有物體的內(nèi)能變化較大時(shí) 做的功或傳遞的熱量才會(huì)多 考點(diǎn)2熱力學(xué)第二定律1 熱力學(xué)第二定律的兩種表述 1 克勞修斯表述 不可能把熱量從低溫物體傳遞到高溫物體而 其他影響 2 開(kāi)爾文表述 不可能從單一熱源吸收熱量使之全部變?yōu)橛杏玫墓Χ?不產(chǎn)生 不產(chǎn)生其他影響 2 用熵的概念表示熱力學(xué)第二定律孤立系統(tǒng)的熵總是 的 或者孤立系統(tǒng)的熵總不 填 增加 或 減少 3 熱力學(xué)第二定律的微觀意義一切自發(fā)過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的 增大的方向進(jìn)行 無(wú)序性 增加 減少 1 在熱力學(xué)第二定律的表述中 自發(fā)地 不產(chǎn)生其他影響 的涵義 1 自發(fā)地 指明了熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性 不需要借助外界提供能量的幫助 2 不產(chǎn)生其他影響 的涵義是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過(guò)程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成 對(duì)周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學(xué)方面的影響 如吸熱 放熱 做功等 2 熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)熱力學(xué)第二定律的每一種表述 都揭示了大量分子參與宏觀過(guò)程的方向性 進(jìn)而使人們認(rèn)識(shí)到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性 3 熱力學(xué)過(guò)程方向性實(shí)例 1 高溫物體低溫物體 2 功熱 3 氣體體積V1氣體體積V2 V1 V2 4 不同氣體A和B混合氣體AB 4 熱力學(xué)第二定律的微觀意義系統(tǒng)的熱力學(xué)過(guò)程就是大量分子無(wú)序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化過(guò)程 1 在機(jī)械能通過(guò)做功轉(zhuǎn)化為熱的過(guò)程中 自然過(guò)程是大量分子從有序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向無(wú)序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過(guò)程 但其逆過(guò)程卻不能自發(fā)地進(jìn)行 即不可能由大量分子無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蜻\(yùn)動(dòng) 2 熱傳遞的過(guò)程中 自然過(guò)程是大量分子從無(wú)序程度小的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向無(wú)序程度大的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過(guò)程 其逆過(guò)程不能自發(fā)進(jìn)行 3 大量分子無(wú)序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的方向總是向無(wú)序性增大的方向進(jìn)行 即一切自然過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性增大的方向進(jìn)行 這就是熱力學(xué)第二定律的微觀意義 考點(diǎn)3能量守恒定律 能源和環(huán)境1 能量守恒定律能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生 也不會(huì)憑空消失 它只能從一種形式 為另一種形式 或者從一個(gè)物體 到別的物體 在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中 能量的 保持不變 2 能源的利用 1 存在能量耗散而導(dǎo)致 的降低 2 重視利用能源時(shí)對(duì) 的影響 3 要開(kāi)發(fā)新能源 如 生物質(zhì)能 風(fēng)能 水流能等 轉(zhuǎn) 化 轉(zhuǎn)移 總量 能量品質(zhì) 環(huán)境 太陽(yáng)能 1 對(duì)能量守恒定律的四點(diǎn)說(shuō)明 1 能量守恒定律是自然界的普遍規(guī)律 一切違背能量守恒定律的過(guò)程都不可能實(shí)現(xiàn) 2 不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化 且這一轉(zhuǎn)化過(guò)程是通過(guò)做功來(lái)完成的 3 某種形式的能減少 一定有其他形式的能增加 且減少量和增加量一定相等 4 某個(gè)物體的能量減少 一定存在其他物體的能量增加 且減少量和增加量一定相等 2 能量守恒定律的應(yīng)用方法 1 在利用能量守恒定律解題時(shí) 要注意先搞清楚過(guò)程中有幾種形式的能在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移 2 分析初 末狀態(tài) 確定 E增 E減各為多少 再由 E增 E減列式計(jì)算 熱力學(xué)定律的應(yīng)用 例證1 2011 廣東高考 如圖為某種椅子與其升降部分的結(jié)構(gòu)示意圖 M N兩筒間密閉了一定質(zhì)量的氣體 M可沿N的內(nèi)壁上下滑動(dòng) 設(shè)筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換 在M向下滑動(dòng)的過(guò)程中 A 外界對(duì)氣體做功 氣體內(nèi)能增大B 外界對(duì)氣體做功 氣體內(nèi)能減小C 氣體對(duì)外界做功 氣體內(nèi)能增大D 氣體對(duì)外界做功 氣體內(nèi)能減小 解題指南 解答本題時(shí)應(yīng)把握以下兩點(diǎn) 1 M向下滑動(dòng)的過(guò)程中 氣體體積減小 2 在與外界不發(fā)生熱交換的情況下 只靠做功改變氣體的內(nèi)能 自主解答 選A M向下滑動(dòng)的過(guò)程中 氣體體積減小 故外界對(duì)氣體做功 W 0 下滑過(guò)程不與外界發(fā)生熱交換 Q 0 由熱力學(xué)第一定律 U W Q可知內(nèi)能增大 A正確 B C D錯(cuò)誤 總結(jié)提升 判定物體內(nèi)能變化的方法 1 當(dāng)做功和熱傳遞兩種過(guò)程同時(shí)發(fā)生時(shí) 內(nèi)能的變化就要用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行綜合分析 2 做功情況看氣體的體積 體積增大 氣體對(duì)外做功 W為負(fù) 體積縮小 外界對(duì)氣體做功 W為正 3 與外界絕熱 則不發(fā)生熱傳遞 此時(shí)Q 0 4 如果研究對(duì)象是理想氣體 則由于理想氣體沒(méi)有分子勢(shì)能 所以當(dāng)它的內(nèi)能變化時(shí) 主要體現(xiàn)在分子動(dòng)能的變化上 從宏觀上看就是溫度發(fā)生了變化 熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用 例證2 如圖所示為電冰箱的工作原理示意圖 壓縮機(jī)工作時(shí) 強(qiáng)迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán) 在蒸發(fā)器中制冷劑汽化吸收箱體內(nèi)的熱量 經(jīng)過(guò)冷凝器時(shí)制冷劑液化 放出熱量到箱體外 1 下列說(shuō)法正確的是 A 熱量可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外B 電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界 是因?yàn)槠湎牧穗娔蹸 電冰箱的工作原理不違反熱力學(xué)第一定律D 電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)第一定律 2 電冰箱的制冷系統(tǒng)從冰箱內(nèi)吸收的熱量與釋放到外界的熱量相比 有怎樣的關(guān)系 解題指南 結(jié)合熱力學(xué)第一定律 熱力學(xué)第二定律的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行研究分析 自主解答 1 選B C 熱力學(xué)第一定律是熱現(xiàn)象中內(nèi)能與其他形式能的轉(zhuǎn)化規(guī)律 是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的具體表現(xiàn) 適用于所有的熱學(xué)過(guò)程 故C正確 D錯(cuò)誤 由熱力學(xué)第二定律可知 熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體 除非有外界的影響或幫助 電冰箱把熱量從低溫的內(nèi)部傳到高溫的外部 需要壓縮機(jī)的幫助并消耗電能 故B正確 A錯(cuò)誤 2 由熱力學(xué)第一定律可知 電冰箱制冷系統(tǒng)從冰箱內(nèi)吸收了熱量 同時(shí)消耗了電能 釋放到外界的熱量比從冰箱內(nèi)吸收的熱量多 總結(jié)提升 解答本題的關(guān)鍵在于理解熱力學(xué)第一 第二定律 特別是對(duì)第二定律應(yīng)理解 自發(fā)地 和 不產(chǎn)生其他影響 的涵義 第 1 問(wèn)中易錯(cuò)選A 原因是誤認(rèn)為熱量可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外 其實(shí)熱量在從冰箱內(nèi)傳到冰箱外時(shí) 需要壓縮機(jī)的幫助 并消耗電能 并不是 自發(fā)地 不產(chǎn)生其他影響 氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)定律綜合 例證3 8分 如圖 體積為V 內(nèi)壁光滑的圓柱形導(dǎo)熱汽缸頂部有一質(zhì)量和厚度均可忽略的活塞 汽缸內(nèi)密封有溫度為2 4T0 壓強(qiáng)為1 2p0的理想氣體 p0和T0分別為大氣的壓強(qiáng)和溫度 已知 氣體內(nèi)能U與溫度T的關(guān)系為U T 為正的常量 容器內(nèi)氣體的所有變化過(guò)程都是緩慢的 求 1 汽缸內(nèi)氣體與大氣達(dá)到平衡時(shí)的體積V1 2 在活塞下降過(guò)程中 汽缸內(nèi)氣體放出的熱量Q 解題指南 可按以下思路分析此題 規(guī)范解答 1 在氣體由p 1 2p0下降到p0的過(guò)程中 氣體體積不變 溫度由T 2 4T0變?yōu)門1 由查理定律得 2分 在氣體溫度由T1變?yōu)門0的過(guò)程中 體積由V減小到V1 氣體壓強(qiáng)不變 由蓋呂薩克定律得解得 2分 2 在活塞下降過(guò)程中 活塞對(duì)氣體做的功為W p0 V V1 1分 在這一過(guò)程中 氣體內(nèi)能的減少為 U T1 T0 1分 由熱力學(xué)第一定律得 汽缸內(nèi)氣體放出的熱量為Q W U 1分 解得 1分 答案 1 總結(jié)提升 氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)定律的綜合問(wèn)題的處理方法 1 氣體實(shí)驗(yàn)定律研究對(duì)象是一定質(zhì)量的理想氣體 2 解決具體問(wèn)題時(shí) 分清氣體的變化過(guò)程是求解問(wèn)題的關(guān)鍵 根據(jù)不同的變化 找出與之相關(guān)的氣體狀態(tài)參量 利用相關(guān)規(guī)律解決 3 對(duì)理想氣體 只要體積變化外界對(duì)氣體 或氣體對(duì)外界 要做功W p V 只要溫度發(fā)生變化 其內(nèi)能要發(fā)生變化 4 結(jié)合熱力學(xué)第一定律 U W Q求解問(wèn)題 1 2011 福建高考 一定量的理想氣體在某一過(guò)程中 從外界吸收熱量2 5 104J 氣體對(duì)外界做功1 0 104J 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 選D 由熱力學(xué)第一定律 U W Q Q 2 5 104J W 1 0 104J 可知 U大于零 氣體內(nèi)能增加 溫度升高 A B錯(cuò) 氣體對(duì)外做功 體積增大 密度減小 C錯(cuò) D對(duì) 2 2011 大綱版全國(guó)卷 關(guān)于一定量的氣體 下列敘述正確的是 A 氣體吸收的熱量可以完全轉(zhuǎn)化為功B 氣體體積增大時(shí) 其內(nèi)能一定減小C 氣體從外界吸收熱量 其內(nèi)能一定增加D 外界對(duì)氣體做功 氣體內(nèi)能可能減小 解析 選A D 如果氣體等溫膨脹 則氣體的內(nèi)能不變 吸收熱量全部用來(lái)對(duì)外做功 A正確 當(dāng)氣體體積增大時(shí) 對(duì)外做功 若同時(shí)吸收熱量 且吸收的熱量大于或等于對(duì)外做功的數(shù)值時(shí) 內(nèi)能不會(huì)減小 所以B錯(cuò)誤 若氣體吸收熱量同時(shí)對(duì)外做功 其內(nèi)能也不一定增加 C錯(cuò)誤 若外界對(duì)氣體做功同時(shí)氣體向外放出熱量 且放出的熱量多于外界對(duì)氣體所做的功 則氣體內(nèi)能減小 所以D正確 3 關(guān)于永動(dòng)機(jī)和熱力學(xué)定律的討論 下列敘述正確的是 A 第二類永動(dòng)機(jī)違反能量守恒定律B 如果物體從外界吸收了熱量 則物體的內(nèi)能一定增加C 外界對(duì)物體做功 則物體的內(nèi)能一定增加D 做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能 但從能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的觀點(diǎn)來(lái)看這兩種改變方式是有區(qū)別的 解析 選D 第二類永動(dòng)機(jī)違反熱力學(xué)第二定律并不違反能量守恒定律 A錯(cuò)誤 由熱力學(xué)第一定律可知吸收熱量物體的內(nèi)能不一定增加 B錯(cuò)誤 同理外界對(duì)物體做功 物體的內(nèi)能也不一定增加 C錯(cuò)誤 做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能 但做功是能量的轉(zhuǎn)化 熱傳遞是能量的轉(zhuǎn)移 D正確 總結(jié)提升 兩類永動(dòng)機(jī)的比較 4 關(guān)于熱力學(xué)定律 下列說(shuō)法正確的是 A 在一定條件下物體的溫度可以降到0KB 物體從單一熱源吸收的熱量可全部用于做功C 吸收了熱量的物體 其內(nèi)能一定增加D 壓縮氣體總能使氣體的溫度升高 解析 選B 由熱力學(xué)第三定律知 絕對(duì)零度不可能達(dá)到 A錯(cuò) 由熱力學(xué)第二定律知 物體從單一熱源吸收的熱量可全部用于做功 但是將產(chǎn)生其他影響 B對(duì) 物體吸收了熱量 若全部用于對(duì)外做功 其內(nèi)能不變 C錯(cuò) 壓縮氣體 若氣體向外放熱 氣體的溫度不一定升高 D錯(cuò) 5 2012 南京模擬 1 下列說(shuō)法正確的是 填寫選項(xiàng)前的字母 A 機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化具有方向性B 大顆粒的鹽磨成細(xì)鹽 就變成了非晶體C 第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律 它是能制造出來(lái)的D 當(dāng)溫度由20 變?yōu)?0 時(shí) 物體分子的平均動(dòng)能應(yīng)變?yōu)樵瓉?lái)的2倍 2 如圖所示的圓柱形汽缸固定于水平面上 缸內(nèi)用活塞密封一定質(zhì)量的理想氣體 已知汽缸的橫截面積為S 活塞重為G 大氣壓強(qiáng)為p0 將活塞固定 使汽缸內(nèi)氣體溫度升高1 氣體吸收的熱量為Q1 如果讓活塞可以緩慢自由滑動(dòng) 活塞與汽缸間無(wú)摩擦 不漏氣 且不計(jì)氣體的重力 也使汽缸內(nèi)氣體溫度升高1 其吸收的熱量為Q2 簡(jiǎn)要說(shuō)明Q1和Q2哪個(gè)大些 求汽缸內(nèi)氣體溫度升高1 時(shí)活塞向上移動(dòng)的高度h 解析 1 選A 機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化具有方向性 A正確 大顆粒的鹽磨成細(xì)鹽還是晶體 B錯(cuò)誤 第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律但違反熱力學(xué)第二定律 制造不出來(lái) C錯(cuò)誤 當(dāng)溫度由20 變?yōu)?0 時(shí) 物體分子的平均動(dòng)能增加 但并不是變?yōu)樵瓉?lái)的2倍 D錯(cuò)誤 2 等容過(guò)程 吸收的熱量 用于增加氣體的內(nèi)能 U1 Q1 等壓過(guò)程 吸收的熱量 用于增加氣體的內(nèi)能和對(duì)外做功 又 U2 U1 則Q1 Q2 氣體對(duì)外做功活塞向上移動(dòng)的高度答案 1 A 2 見(jiàn)解析 6 1 下列說(shuō)法正確的是 A 根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知 熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體 但不可能從低溫物體傳到高溫物體B 固體小顆粒在液體中的布朗運(yùn)動(dòng)是由固體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)引起的C 物體的溫度為0 時(shí) 物體分子的平均動(dòng)能為零D 一定質(zhì)量的理想氣體 保持溫度不變 壓強(qiáng)隨體積增大而減小的微觀原因是氣體分子的密集程度減小了 2 2012 南通模擬 一定質(zhì)量的理想氣體壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系圖像如圖所示 AB BC分別與p軸和T軸平行 氣體在狀態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng)為p0 體積為V0 在狀態(tài)B時(shí)的壓強(qiáng)為2p0 則氣體在狀態(tài)B時(shí)的體積為 氣體從狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過(guò)程中 對(duì)外做的功為W 內(nèi)能增加了 U 則此過(guò)程氣體 選填 吸收 或 放出 的熱量為 解析 1 選D 根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知 熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化 A錯(cuò) 布朗運(yùn)動(dòng)是由于液體分子對(duì)固體小顆粒的碰撞引起的 B錯(cuò) 物體分子的平均動(dòng)能永遠(yuǎn)不會(huì)為零 C錯(cuò) 一定質(zhì)量的理想氣體 溫度不變 壓強(qiáng)取決于分子密度 體積增大 分子密度減小 故壓強(qiáng)減小 D正確 2 從A到B為等溫變化 由玻意耳定律知 p0V0 2p0 VB所以根據(jù) U W Q可得Q U W因?yàn)?U 0 W0所以氣體吸熱 U W答案 1 D 2 吸收 U W 7 2011 江蘇高考 1 如圖所示 一演示用的 永動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)輪由5根輕桿和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成 輕桿的末端裝有用形狀記憶合金制成的葉片 輕推轉(zhuǎn)輪后 進(jìn)入熱水的葉片因伸展而 劃水 推動(dòng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng) 離開(kāi)熱水后 葉片形狀迅速恢復(fù) 轉(zhuǎn)輪因此能較長(zhǎng)時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng) 下列說(shuō)法正確的是 A 轉(zhuǎn)輪依靠自身慣性轉(zhuǎn)動(dòng) 不需要消耗外界能量B 轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)所需能量來(lái)自形狀記憶合金自身C 轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片不斷攪動(dòng)熱水 水溫升高D 葉片在熱水中吸收的熱量一定大于在空氣中釋放的熱量 2 如圖所示 內(nèi)壁光滑的汽缸水平放置 一定質(zhì)量的理想氣體被活塞密封在汽缸內(nèi) 外界大氣壓強(qiáng)為p0 現(xiàn)對(duì)汽缸緩慢加熱 氣體吸收熱量Q后 體積由V1增大為V2 則在此過(guò)程中 氣體分子平均動(dòng)能 選填 增大 不變 或 減小 氣體內(nèi)能變化了 3 某同學(xué)在進(jìn)行 用油膜法估測(cè)分子的大小 的實(shí)驗(yàn)前 查閱數(shù)據(jù)手冊(cè)得知 油酸的摩爾質(zhì)量M 0 283kg mol 1 密度 0 895 103kg m 3 若100滴油酸的體積為1mL 則1滴油酸所能形成的單分子油膜的面積約是多少 取NA 6 02 1023mol 1 球的體積V與直徑D的關(guān)系為結(jié)果保留一位有效數(shù)字 解題指南 解答本題時(shí)注意理解以下三點(diǎn) 1 永動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能量的來(lái)源 2 影響理想氣體內(nèi)能大小的因素 3 油膜法估測(cè)分子大小的原理 解析 1 選D 該 永動(dòng)機(jī) 葉片進(jìn)入水中 吸收熱量而伸展劃水 推動(dòng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng) 離開(kāi)水面后向空氣中放熱 葉片形狀迅速恢復(fù) 所以轉(zhuǎn)動(dòng)的能量來(lái)自熱水 由于不斷向空氣釋放熱量 所以水溫逐漸降低 A B C錯(cuò) D對(duì) 2 氣體做等壓變化 體積變大 溫度升高 平均動(dòng)能增大 內(nèi)能的變化為 U Q p0 V2 V1 3 一個(gè)油酸分子的體積分子直徑為單分子油膜的面積代入數(shù)據(jù)得 S 1 101m2答案 1 D 2 增大Q p0 V2 V1 3 1 101m2 8 2012 聊城模擬 如圖所示 一直立的汽缸用一質(zhì)量為m的活塞封閉一定量的理想氣體 活塞橫截面積為S 汽缸內(nèi)壁光滑且缸壁是導(dǎo)熱的 開(kāi)始活塞被固定 打開(kāi)固定螺栓K 活塞下落 經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)時(shí)間后 活塞停在B點(diǎn) 已知AB h 大氣壓強(qiáng)為p0 重力加速度為g 1 求活塞停在B點(diǎn)時(shí)缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng) 2 若周圍環(huán)境溫度保持不變 求整個(gè)過(guò)程中通過(guò)缸壁傳遞的熱量Q 解析 1 設(shè)封閉氣體的壓強(qiáng)為p 活塞受力平衡p0S mg pS所以 2 由于氣體溫度不變 則內(nèi)能變化 U 0 根據(jù)能量守恒定律 可知 Q p0S mg h答案 1 2 p0S mg h 9 2012 南昌模擬 1 用力拉活塞 使封閉在汽缸內(nèi)的氣體的體積迅速增大為原來(lái)的兩倍 若汽缸不漏氣 那么此時(shí)汽缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)p2和原來(lái)的壓強(qiáng)p1相比較有 A p2 p1 2B p2 p1 2C p2 p1 2D 無(wú)法確定 2 內(nèi)壁光滑的導(dǎo)熱汽缸豎直浸入在盛有冰水混合物的水槽中 用不計(jì)質(zhì)量的活塞封閉壓強(qiáng)為1 0 105Pa 體積為2 0 10 3m3的理想氣體 現(xiàn)在活塞上緩慢倒上沙子 使封閉氣體的體積變?yōu)樵瓉?lái)的一半 求汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng) 若封閉氣體的內(nèi)能僅與溫度有關(guān) 在上述過(guò)程中外界對(duì)氣體做功145J 封閉氣體吸收還是放出熱量 熱量是多少 解析 1 選C 封閉在汽缸內(nèi)的氣體的體積迅速增大為原來(lái)的兩倍 氣體對(duì)外做功 溫度降低 T1 T2 由得 C正確 A B D錯(cuò)誤 2 此時(shí)氣體做等溫變化 p1V1 p2V2 則 由于溫度不變 所以內(nèi)能不變 即 U 0由熱力學(xué)第一定律得Q W 0 所以Q W 145J放出熱量答案 1 C 2 2 0 105Pa 放出熱量145J 10 如圖所示的p V圖中 一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過(guò)ACB過(guò)程至狀態(tài)B 氣體對(duì)外做功280J 吸收熱量410J 氣體又從狀態(tài)B經(jīng)BDA過(guò)程回到狀態(tài)A 這一過(guò)程中外界對(duì)氣體做功200J 求 1 ACB過(guò)程中氣體的內(nèi)能是增加還是減少 變化量是多少 2 BDA過(guò)程中氣體是吸熱還是放熱 吸收或放出的熱量是多少 解析 1 ACB過(guò)程中W1 280J Q1 410J由熱力學(xué)第一定律得UB UA W1 Q1 130J故ACB過(guò)程氣體的內(nèi)能增加了130J 2 因?yàn)橐欢ㄙ|(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān) BDA過(guò)程中氣體內(nèi)能的變化量UA UB 130J由題意知W2 200J 由熱力學(xué)第一定律得UA UB W2 Q2 代入數(shù)值解得Q2 330J 即BDA過(guò)程中氣體放出熱量330J 答案 1 增加130J 2 放熱330J 11 一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C 其中A B過(guò)程為等壓變化 B C過(guò)程為等容變化 已知VA 0 3m3 TA TC 300K TB 400K 1 求氣體在狀態(tài)B時(shí)的體積 2 說(shuō)明B C過(guò)程壓強(qiáng)變化的微觀原因 3 設(shè)A B過(guò)程氣體吸收熱量為Q1 B C過(guò)程氣體放出熱量為Q2 比較Q1 Q2的大小并說(shuō)明原因 解析 1 設(shè)氣體在狀態(tài)B時(shí)的體積為VB 由蓋 呂薩克定律得代入數(shù)據(jù)得VB 0 4m3 2 微觀原因 氣體體積不變 分子密集程度不變 溫度變化 降低 氣體分子平均動(dòng)能變化 減小 導(dǎo)致氣體壓強(qiáng)變化 減小 3 Q1大于Q2 因?yàn)門A TC 故A B增加的內(nèi)能與B C減少的內(nèi)能相同 而A B過(guò)程氣體對(duì)外做功 B C過(guò)程氣體不做功 由熱力學(xué)第一定律可知Q1大于Q2 答案 1 0 4m3 2 見(jiàn)解析 3 Q1大于Q2 原因見(jiàn)解析 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全