2、体积：V

气体分子所能达到的空间(一般为容器的容积)

单位：m³

1 m³ =10³dm³(L)=10⁶cm³(ml)

1、　 温度：T(t)

(1)意义：宏观上：表示物体的冷热程度联单　 微观上：标志物体 分子平均动能的大小

(2)数值表示法：

①　 摄氏温标t：单位： ℃　　 在1atm下，冰的熔点是0℃　 沸点是：100 ℃

②　 热力学温标T单位：K(SI制的基本单位之一)

把－273 ℃作为0K绝对零度(是低温的极限，只能无限接近、不能达到)

③　 两种温标的关系：

T=t+273　 (K)　　　 △T=△t

冰的熔点　 t₁=0 ℃　　　 T₁=273K

水的沸点　 t₂=100 ℃　　 T₂=373K

△t=100 ℃　　 △T=100K

说明：两种温标下每一度温差大小是相等的，只是零值起点不同

2．能量守恒的综合应用

[例10]暖瓶中盛有0．5kg25⁰C的水，一个学生想用上下摇晃的方法使冷水变为开水。设每摇晃一次水的落差为15cm，每分钟摇晃30次。不计所有热散失，他约需多长时间可以把水“摇开”？

(C水=4．2×10³J/kg·⁰C，g=10m/s²)。

[解析]此问题中能量转化方向是：上摇时学生消耗自身的内能通过对水做功转化为水的重力势能，下摇时水的重力势能转化为动能再转化为水的内能。由于不计一切热散失，水的重力势能的减少量等于水的内能的增加量。

　　 设“摇开”水需时t分钟，水升温ΔT，由　 ΔE_p减＝ΔE_内增=Q_水吸　 得 30mg·Δht＝ CmΔT

　 t＝CmΔT /30mg·Δh＝7．l×10³(min)　 即他要“摇开”水约需7．1×10³min，约为5天。

[例11]人们工作、学习和劳动都需要能量，食物在人体内经消化过程转化为葡萄糖，葡萄糖在体内又转化为CO₂和H₂O，同时产生能量E=2．80×10⁶Jmol^－1。一个质量为60kg的短跑运动员起跑时以1/6s的时间冲出lm远，他在这一瞬间内消耗体内储存的萄萄糖多少克？

[解析]运动在起跑了1/6s时间内是做变加速运动，由于时间很短，为解决问题方便，我们可以认为在这1/6s时间内运动员做初速度为零的匀加速直线运动。由s＝·t和=知，运动员冲出lm时的末速度为：v_t=2s/t=12m/s

运动员在1/6s中增加的动能为：ΔEk=½mv_t²－½mv₀²=4320J

消耗葡萄糖的质量为：Δm=×180=×180=0．28(g)。

_{[例12](1) 1791年，米被定义为：在经过巴黎的子午线上，取从赤道到北极长度的一千万分之一。请由此估算地球的半径R。 (答案保留两位有效数字)}

_{(2) 太阳与地球的距离为1.5×1011m，太阳光以平行光束入射到地面，地球表面2/3的面积被水面所覆盖，太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量W约为1.87×1024J。 设水面对太阳辐射的平均反射率为7%，而且将吸收到能量的约35%重新辐射出去，太阳辐射可将水面的水蒸发，(设在常温、常压下蒸发1kg水需要2.2×106J的能量)而后凝结成雨滴降落到地面。 (2001年，上海)}

_{①估算整个地球表面的年平均降雨量。 (以毫米表示，地球面积为4πR2)。}

_{②太阳辐射到地球的能量中只有约50%到达地面，W只是其中的一部分。 太阳 辐射到地球的能量没能全部到达地面，这是为什么?请说明理由。}

[解析](1)地球表面1/4圆弧的长度为1.0×10⁷m,则地球半径R为

¼×2πR=L,R=2L/π=2×1.0×10⁷=6.4×10³km

(2)①地球表面水面吸收太阳能后得到的能量为E₁=(1－7%)×(1－35%)W

一年中蒸发水的总质量为

这些水均匀分布在地球表面的平均厚度即为年降雨量

②大气层吸收太阳光能,还要反射回太空中,这样使得近一半的能量没有能到达地球表面

[例14]如图所示，在质量为M的细玻璃管中盛有少量乙醚液体，用质量为m的软木塞将管口封闭。加热玻璃管使软木塞在乙醚蒸气的压力下水平飞出，玻璃管悬于长为L的轻杆上，细杆可绕上端O轴无摩擦转动。欲使玻璃管在竖直平面内做圆周运动，在忽略热量损失的条件下，乙醚最少要消耗多少内能？

_解析：设活塞冲开瞬间，软木塞和细玻璃管的速度分别为V₁、V₂，则据动量守恒定律可得：MV₂-mV₁=0,

玻璃管在竖直平面内做圆周运动至少要达到最高点，此时速度V₃=0.

对玻璃管根据机械能守恒定律可得：。

根据能量守恒得乙醚最少要消耗的内能为：

散　　　　　 　气体

知识简析　 一、气体的状态参量

2.能源的分类:

(1)常规能源有:煤、石油、天然气等，存量有限，利用时对环境有污染。

(2)新能源有:风能、水能、太阳能、沼气、原子能等，资源丰富，可再生，使用时污染少或没有污染。

规律方法　 1．内能问题

[例6]在墙壁与外界无热传递的封闭房间里，夏天为了降低温度，同时打开电冰箱和电风扇，二电器工作较长时间后，房内的气温度将会怎样变化。说明原因。

[解析]电冰箱是把里面热量转移到外面，达到降温的效果；电风扇通过风扇转动，带动空气流动，使身体汗液蒸发起到人体降温作用。但从总体上电冰箱、电风扇消耗的电能最后都转化为内能，因而房内温度升高

[例7]如图所示，直立容器内部有被隔板隔开的 A．B两部分气体， A的密度小， B的密度较大，抽去隔板，加热气体，使两部分气体均匀混合，设在此过程中气体吸热为Q，气体内能增加量为ΔE，则(　　 )

　 A．ΔE＝Q．　 B．ΔE＜Q　 C．ΔE＞Q　 D．无法比较

[解析]由于 A、B气体开始的合重心在中线下，混合均匀后在中线，所以系统重力势能增大。由能量守恒有，吸收热量一部分增加气体内能，一部分增加重力势能，所以B正确。

[例8]金属筒内装有与外界温度相同的压缩空气，打开筒的开关，筒内高压空气迅速向外溢出，待筒内、外压强相等时，立即关闭开关。在外界保持恒温的条件下，经过一段较长的时间后，再次打开开关，这时出现的现象是(　　　　　 )

A．筒外空气流向筒内　　 B．筒内空气流向筒外

C．筒内外有空气交换，处于动平衡态，筒内空气质量不变　 D．筒内外无空气交换

[解析]．因高压空气急剧外溢时，气体来不及充分与外界发生热交换，近似可看成绝热膨胀过程，气体对外做功，内能减少，所以关闭开关当时，筒内气温度较外界偏低，再经过较长时间后，筒内外达温度相同，对筒内剩余气体分析，属等容升温过程，压强要升高，大于外界气压，所以再打开开关时，筒内气体_{要流向筒外。}

_{[例9]如图所示，固定容器及可动活塞P都是绝热的，中间有一导热的固定隔板B，B的两边分别盛有气体甲和乙。现将活塞P缓慢地向B移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而升高。则在移动P的过程中}

_{A．外力对乙做功；甲的内能不变；}

_{B．外力对乙做功；乙的内能不变；}

_{C．乙传递热量给甲； 乙的内能增加　　 ；}

_{D．乙的内能增加；甲的内能不变。}

_{分析与解：在移动P的过程中,外界对乙气体做功，乙的内能要增加，所以乙的温度要升高.乙的温度升高后，甲、乙两部分气体就存在温度差，乙的温度较高，这样乙传递热量给甲。所以正确答案为C。}

1.能源:能够提供可利用能量的物质

4.热力学第三定律

(1)内容:热力学零度不可达到。

(2)意义:只需要温度不是绝对零度,就总可能降低,它促进人类想方设法尽可能降低温度,以探索更多的物理奥秘.

3.热力学第二定律

(1)表述：①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(按热传导的方向性表述)。②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(按机械能和内能转化过程的方向性表述)。或第二类永动机是不可能制成的。

(2)意义：自然界种进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。它揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性.

(3)能量耗散:自然界的能量是守恒的，但是有的能量便于利用，有些能量不便于利用。很多事例证明，我们无法把流散的内能重新收集起来加以利用。这种现象叫做能量的耗散。它从能量转化的角度反映出自然界中的宏观现象具有方向性。

[例4]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(如冰箱和空调)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。

[例4]图中气缸内盛有定量的理想气体，气缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与气缸壁的接触是光滑的，但不漏气。现将活塞杆与外界连接使其缓慢的向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功。若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是(C)

A．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律

B．气体是从单一热源吸热，但并未全用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律

C．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律

D．ABC三种说法都不对

_{[例5]如图所示的A、B是两个管状容器，除了管较粗的部分高低不同之外，其他一切全同。将此两容器}

_{抽成真空，再同时分别插入两个水银池中，当水银柱停止运动时，问二管中水银的温度是否相同？为什么?}

_{设水银与外界没有热交换。}

_{分析与解：不同。A管中水银的温度略高于B管中水银的温度。两管插入水银池时，大气压强均为P0，进入管中的水银的体积均为V，所以大气压力对两池中水银所做的功相同，但两装置中水银重力势能的增量不同，所以两者内能改变量也不同。由图可知，A管中水银的重力势能较小，所以A管中水银的内能增量较多，其温度应略高。}

2.机械能与内能转化的方向性:机械能可以全部转化为内能,而内能不可能全部转化为机械能而不引起其它的变化.

1.热传导的方向性:热传导的过程是有方向性的，这个过程可以向一个方向自发地进行(热量会自发地从高温物体传给低温物体)，但是向相反的方向却不能自发地进行。

2.能的转化和守恒定律

能量既不会凭空产生，也不会凭空消灭或消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，这就是能的转化和守恒定律.

(1)能量守恒定律是自然界普遍适用的规律之一，违背该定律的第一类永动机是无法实现的.

(2)物质的不同运动形式对应不同形式的能,各种形式的能在一定的条件下可以转化或转移,在转化或转移过程中,能的总量守恒.

[例3]质量为 M kg的铅块固定不动，质量为mkg的铅弹以一定速率击中铅块并留在其中，它们的温度

升高了12⁰C。若铅块放置在光滑的水平面上，同样以铅弹以相同的速率击中它并留在其中，它们的温度升高了11⁰C，求铅块与铅弹的质量比。

[解析]在第一种情况下铅弹原来所具有的动能全部转化为铅弹与铅块的内能，而使它们在温度上升了12℃。因此有　 Q_l=½mv₀²=c(m+M)×12………①　 C表示铅的比热

在第二种情况下，铅弹与铅块在光滑的水平面上发生完全非弹性碰见在碰撞过程中子弹与铅块组成的整体动量守恒，但在碰撞过程中将损失动能，根据能量守恒定律，系统损失的动能转化为铅弹与铅块的内能，使其温度升高有mv₀＝(m+ M)v

Q₂＝½mv₀²－½( m+M)v²＝=c(m+M)×11………②　　　 ，M/m=11