考点1. 热力学第一定律的应用 剖析: (1)当做功和热传递两种过程同时发生时.内能的变化就要用热力学第一定律进行综合分析. (2)做功情况看气体的体积:体积增大.气体对外做功.W为负,体积缩小.外界做功.W为正.若与外界绝热.则不发生热传递.此进Q=0. [例题1]一定质量的气体从外界吸收了4.2×105 J的热量.同时气体对外做了 6×105 J的功.问: (1)物体的内能增加还是减少?变化量是多少? (2)分子势能是增加还是减少? (3)分子动能是增加还是减少? 解析:(1)气体从外界吸热:Q=4.2×105J.气体对外做功:W=-6×105J.由热力学第一定律: ⊿U=W+Q=-1.8×105J.⊿U为负.说明气体的内能减少了1.8×105J. (2)因为气体对外做功.所以气体的体积膨胀.分子间的距离增大了.分子力做负功.气体分子势能增加. (3)因为气体的内能减少.同时气体分子势能增加.说明气体分子的动能一定减少.且分子动能的减少量一定大于气体内能的减少量. [变式训练1]固定的气缸内由活塞B封闭着一定量的气体.在通常的情况下.这些气体分子之间的相互作用力可以忽略.在外力F作用下.将活塞B缓慢地向右拉动.如图12-2-1所示.在拉动活塞的过程中.假设气缸壁的导热性能很好.环境的温度保持不变.关于气缸内的气体的下列论述.其中正确的是( ) A.气体对外做功.气体内能减小 B.气体对外做功.气体内能不变 12-2-1 C.外界对气体做功.气体内能不变 D.气体从外界吸热.气体内能不变 解析:由于活塞导热性能良好.且缓慢被拉动.则气体的温度始终与环境温度相同.即气体的温度不变.所以气体的内能不变.由于气体的体积碰撞.故气体对外做功.据热力第一定律可知气体从外界吸收热量.故选项B.D正确. 易错点悟:本题由于不计分子间的作用力.即不考虑分子势能.气体的内能即为气体分子的总动能. 答案:BD 考点2. 热力学第二定律的应用 剖析: 热力学第二定律有多种表述.但无论用什么方式表述.都是揭示了自然界的基本规律:一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的. [例题2]电冰箱是一种类型的制冷机.是用机械的方式制造人工低温的装置．图12-2-2为电冰箱的原理图.一般电冰箱使用氟里昂12.即二氯二氟甲烷(CCl2F2)作为制冷剂．试回答下列问题: ①叙述电冰箱的工作原理． ②一小孩看到电冰箱能制冷.便打开电冰箱使室内凉快些.试问此方法是否可行? ③压缩机工作时.强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环.那么下列说法中正确的是( ) A．在电冰箱的内管道中.制冷剂迅速膨胀并吸收热量 B．在电冰箱的外管道中.制冷剂迅速膨胀并放出热量 C．在电冰箱的内管道中.制冷剂剧烈压缩吸收热量 D．在电冰箱的外管道中.制冷剂被剧烈压缩放出热量 解析:①热量不会自发地从低温热源移向高温热源.要实现这种逆向传热.需要外界做功．气态的制冷剂二氯二氟因压缩机中经压缩成高温气体.送入冷凝器.将热量传给空气或水.同时制冷剂液化成液态氟里昂.再通过膨胀阀或毛细管进行节流减压膨胀后.进入箱内蒸发器.液态氟里昂在低压下可以在较低的温度下蒸发为气体.在蒸发过程中制冷剂吸热.使周围温度降低.产生低温环境.蒸发后气态的制冷剂再送入压缩机.这样周而复始.由外界做功.系统从低温热源吸热.把热量传到高温热源.从而在冰箱内产生低于室温的温度． ②因为电冰箱的吸热装置和散热器同处室内.因此无法使室内温度降低.由于压缩机不断消耗电能做功转化为内能.室内温度还会升高． ③根据前面的分析可知.本题正确答案为:A.D [变式训练2]热力学第二定律常见的表述有两种. 第一种表述:不可能使热量由低温物体传递到高温物体.而不引起其他变化, 12-2-3 第二种表述:不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功.而不引起其他变化. 图12-2-3(a)是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图:外界对致冷机做功.使热量从低温物体传递到高温物体.请你根据第二种表述完成示意图12-2-3(b).根据你的理解.热力学第二定律的实质是 . 答案: (2)热力学第二定律的实质是 一切与热现象有关的宏观 过程都有方向性.如图12-2-4: 12-2-4 考点3. 能量守恒定律的应用 剖析: 通过做功把其它形式的能量转化为内能的问题是一类重要的综合题.解决这类综合题的关键在于弄清内能的来源.如:在机械能与内能相互转化的过程中.转化为内能的往往不是研究对象的全部机械能.而是系统损失的机械能. [例题3]如图12-2-5所示容器中.A.B各有一个可自由移动的轻活塞.活塞下方是水.上方为空气.大气压恒定．A.B底部由带有阀门K的管道相连.整个装置与外界绝热.原先A中水面比B中高.打开阀门.使A中的水逐渐向B中流.最后达到平衡.在这个过程中.下面哪个说法正确? A．大气压力对水做功.水的内能增加 B．水克服大气压力做功.水的内能减少 12-2-5 C．大气压力对水不做功.水的内能不变 D．大气压力对水不做功.水的内能增加 解析:确定连通器中的水为研究对象. 由于涉及系统内能是否变化.所以应从热传递和做功两个方面进行. 12-2-6 由题中给出的条件可知:整个装置与外界绝热.所以不发生热传递. 同时.连通器中的水应受到连通器壁和器底的弹力.大气通过活塞施加 的大气压力.以及由于整个系统在地面而受到的重力.逐一判断各力的做功情况可知: 连通器对水的作用力.因无宏观位移或位移与力的方向垂直而对水不做功. 再看大气压力的功．打开阀门K后.根据连通器原理.最后A.B两管中的水面相平.设A管的横截面积为S1.水面下降的高度为h1.B管的横截面积为S2.水面上升的高度为h2.如图12-2-6所示.由于水的总体积保持不变.故有S1h1=S2h2. A管中的水受向下的大气压力下降.大气压力做正功为W1=P0S1h1.B管中的水受到向下的压力.但水面上升.大气压力做负功为W2=-P0S2h2.则大气压力对水所做的总功W=W1+W2=0.即大气压力对水不做功. 至于重力对水所做的功.如图可以看到:水从A管流到B管.最后水面相平.最终的效果是A管中高度为h1的水柱移到B管中成为高度为h2的水柱.其重心的高度下降.因此.在这个过程中水所受重力对水做正功. 据热力学第一定律:△E=W+Q可知:水所受各力的合功为正功.传递的热量为零.所以.水的内能应增加.故应选D. [变式训练3]根据热力学第二定律.可知下列说法中正确的有: A．热量能够从高温物体传到低温物体.但不能从低温物体传到高温物体, B．热量能够从高温物体传到低温物体.也可能从低温物体传到高温物体, C．机械能可以全部转化为热量.但热量不可能全部转化为机械能, D．机械能可以全部转化为热量.热量也可能全部转化为机械能. 解析:根据热传递的规律可知热量能够从高温物体传到低温物体,当外界对系统做功时.可以使系统从低温物体吸取热量传到高温物体上去.致冷机就是这样的装置.但是热量不能自发地从低温物体传到高温物体.选项A错误.B正确. 一个运动的物体.克服摩擦阻力做功.最终停止,在这个过程中机械能全部转化为热量.外界条件发生变化时.热量也可以全部转化为机械能,如在等温膨胀过程中.系统吸收的热量全部转化为对外界做的功.选项C错误.D正确.综上所述.该题的正确答案是B.D. 【
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