第三节热力学定律与能量守恒1．下列说法正确的是A．热量只能从高温物体向低温物体传递B．外界对物体做功，物体的内能必定增加C．第二类永动机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律D．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解析借助外界的帮助，热量可以由低温物体传递到高温物体，A错误，D正确；外界对物体做功，物体可能同时放出热量，当放出的热量大于外界对物体做的功时，内能减少，B错误；第二类永动机不可能制成，并不违反能量守恒定律，而是违背热力学第二定律，C错误．答案D2．(·黄冈联考)一定质量的理想气体在下列哪些过程中，一定从外界吸收了热量A．温度保持不变，体积逐渐膨胀B．体积保持不变，温度逐渐升高C．压强保持不变，体积逐渐收缩D．温度逐渐升高，压强逐渐减小解析体积增大，气体对外界做功，温度不变，内能不变，故一定吸收了热量，A正确．体积不变，气体对外界不做功，温度升高，内能增大，则只能气体吸收热量，B正确．体积减小，外界对气体做功，压强不变体积减小，则温度减小，内能减小，故一定向外放出热量，C错误．温度升高，压强减小，则内能变大，体积增大，气体向外界做功，故一定吸收热量，D正确．答案ABD3．带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体．气体开始处于状态a，然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到达状态c，b、c状态温度相同，V－T图如图3－6所示．设气体在状态b和状态c的压强分别为pb和pc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac，则________(填入选项前的字母)A．pb＞pc，Qab＞QacB．pb＞pc，Qab＜QacC．pb＜pc，Qab＞QacD．pb＜pc，Qab＜Qac解析由＝C(常数)知pb＜pc；Wab＜0，Wac＝0，而ΔUab＝ΔUac＞0，由ΔU＝W＋Q知，Qab＞Qac，C正确．答案C4．(·东北三校联考)如图3－7所示，内壁光滑的汽缸水平放置，一定质量的理想气体被活塞密封在汽缸内，外界大气压强为p0.现对汽缸缓慢加热，气体吸收热量Q后，体积由V1增大为V2.则在此过程中，气体分子平均动能________(选填“增大”“不变”或“减小”)，气体内能变化了________．解析气体等压膨胀，由＝C可知T增大，所以气体分子平均动能增大．由热力学第一定律可得：ΔU＝Q－p0(V2－V1)．答案增大Q－p0(V2－V1)5．(1)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或转化，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%，从能量转换的角度，说明________能不能完全转化为________能．(2)若只对一定质量的理想气体做1500J的功，可使其温度升高5K．若改成只用热传递的方式，使气体温度同样升高5K，那么气体应吸收________J的热量．如果对该气体做了2000J的功，使其温度升高了5K，表明在该过程中，气体还________(选填“吸收”或“放出”)热量________J.答案(1)Q1－Q2＝W内机械(2)1500放出5006．(·江苏单科)如图3－8所示，一定质量的理想气体从状态A经等压过程到状态B.此过程中，气体压强p＝1.0×105Pa，吸收的热量Q＝7.0×102J，求此过程中气体内能的增量．解析等压变化＝，对外做的功W＝p(VB－VA)，根据热力学第一定律ΔU＝Q－W，解得ΔU＝5.0×102J.答案5.0×102J7．如图3－9所示，一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为V0，开始时内部封闭气体的压强为p0.经过太阳曝晒，气体温度由T0＝300K升至T1＝350K.(1)求此时气体的压强；(2)保持T1＝350K不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到p0.求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值．判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热，并简述原因．解析(1)设升温后气体的压强为p1，由查理定律得＝；①代入数据得p1＝p0.②(2)抽气过程可等效为等温膨胀过程，设膨胀后气体的总体积为V，由玻意耳定律得p1V0＝p0V③联立②③式得V＝V0④设剩余气体的质量与原来总质量的比值为k，由题意得k＝⑤联立④⑤式得k＝⑥吸热．因为抽气过程中剩余气体温度不变，故内能不变，而剩余气体膨胀对外做功，所以根据热力学第一定律可知剩余气体要吸热．答案(1)p0(2)吸热原因见解析
