选修3-3第3章热力学定律与能量守恒【例1】(2010·江苏高考)(1)为了将空气装入气瓶内，现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体.下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是_____.(2)在将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了24kJ的功.现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底，若在此过程中，瓶中空气的质量保持不变，且放出了5kJ的热量.在上述两个过程中，空气的内能共减小__________kJ，空气_______(选填“吸收”或“放出”)的总热量为_____kJ.(3)已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3kg/m3和2.1kg/m3，空气的摩尔质量为0.029kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1.若潜水员呼吸一次吸入2L的空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数.(结果保留一位有效数字).【详解】(1)由玻意耳定律知pV=C,p与成正比，选B.(2)根据热力学第一定律ΔU=W+Q，第一阶段W1=24kJ，ΔU1=0,所以Q1=-24kJ，故放热；第二阶段W2=0，Q2=-5kJ，由热力学第一定律知，ΔU2=-5kJ，故在上述两个过程中，空气的内能共减少ΔU=ΔU1+ΔU2=-5kJ；两过程共放出热量Q=Q1+Q2=-29kJ，故空气放出的总热量为29kJ.(3)设空气的摩尔质量为M，在海底和岸上的密度分别为ρ海和ρ岸，一次吸入空气的体积为V，则有代入数据得Δn=3×1022.【例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.(1)下列说法正确的是_______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(2)电冰箱的制冷系统从冰箱内吸收的热量与释放到外界的热量相比，有怎样的关系？【详解】(1)选B、C.热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能的转化和守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，故C正确，D错误；由热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，除非有外界的影响或帮助.用心爱心专心1电冰箱把热量从低温的内部传到高温的外部，需要压缩机的帮助并消耗电能，故B正确，A错误.(2)由热力学第一定律可知，电冰箱制冷系统从冰箱内吸收了热量，同时消耗了电能，释放到外界的热量比从冰箱内吸收的热量多.【例3】(2010·海南高考)如图，体积为V、内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；汽缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.2p0的理想气体，p0和T0分别为大气的压强和温度.已知：气体内能U与温度T的关系为U=αT,α为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的.求：(1)汽缸内气体与大气达到平衡时的体积V1;(2)在活塞下降过程中，汽缸内气体放出的热量Q.【详解】(1)在气体由p=1.2p0下降到p0的过程中，气体体积不变，温度由T=2.4T0变为T1，由查理定律得在气体温度由T1变为T0的过程中，体积由V减小到V1，气体压强不变，由盖—吕萨克定律得解得(2)在活塞下降过程中，活塞对气体做的功为W=p0(V-V1)在这一过程中，气体内能的减少为ΔU=α(T1-T0)由热力学第一定律得，汽缸内气体放出的热量为Q=W+ΔU,解得Q=p0V+αT0【巩固练习】1.（2011·福建理综·T28（2））一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5×104J，气体对外界做功1.0×104J，则该理想气体的_______。（填选项前的字母）A.温度降低，密度增大B.温度降低，密度减小C.温度升高，密度增大D.温度升高，密度减小【答案】选D.【详解】由热力学第一定律QWE，Q=2.5×104J，W=-1.0×104J可知E大于零，气体内能增加，温度升高，A、B错；气体对外做功，体积增大，密度减小，C错D对.2.（2011·大纲版全国·T14）关于一定量的气体，下列叙述正确的是（）A.气体吸收的热量可以完全转化为功B.气体体积增大时，其内能一定减少C．气体从外界吸收热量，其内能一定增加D．外界对气体做功，气体内能可能减少用心爱心专心2【答案】选AD【详解】如果气体等温膨胀，则气体的内能不变，吸收热量全部用来对外做功，Ａ正确；...
