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文件名称:第54讲 热力学定律与能量守恒定律(解析版).docx
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更新时间:2025-08-06
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文档摘要

资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】

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(1)内容:

(2)表达式:

(1)内容:

(2)第一类永动机:

(1)克劳修斯表述(按热传递的方向性来表述):

(2)开尔文表述(按机械能与内能转化过程的方向性来表述):

2.第二类永动机:

符号

W

Q

ΔU

外界对物体做功

物体吸收热量

内能增加

物体对外界做功

物体放出热量

内能减少

(3)若过程的初、

【典例1】一定质量的理想气体在某一过程中,外界对气体做功7.0×104J,气体内能减少1.3×105

A.气体从外界吸收热量2.0×105

B.气体向外界放出热量2.0×105

C.气体从外界吸收热量6.0×104

D.气体向外界放出热量6.0×104

解析:选B.根据热力学第一定律,W+Q=ΔU,所以Q=ΔU-W=-1.3×105J-7.0×104J=-2.0×105J,即气体向外界放出热量2.0×105

【典例2】如图所示,圆柱形容器内用活塞封闭一定质量的理想气体。已知容器横截面积为S,活塞重力为G,大气压强为p0。若活塞固定,封闭气体温度升高1℃。℃,需吸收的热量为Q1.若活塞不固定,仍使封闭气体温度升高1℃,需吸收的热量为Q2.不计一切摩擦,在活塞可自由移动时,封闭气体温度升高1℃,活塞上升的高度h应为多少?

解析:根据热力学第一定律(公式ΔU=Q+W),做功和热传递均能改变物体的内能。当外界对物体做的功超过其放出的热量,或物体吸收的热量超过其对外做的功时,物体的内能增加。选项A,

解析:

【典例5】如图,用带孔橡皮塞把塑料瓶口塞住,向瓶内迅速打气,在瓶塞弹出前,外界对气体做功15J,橡皮塞的质量为20g,橡皮塞被弹出的速度为10若橡皮塞增加的动能占气体对外做功的10%,且瓶内气体视为理想气体,则瓶内气体的内能变化量为________。

解析:由题意可知,气体对外做功W对外==J=10根据题意,迅速向瓶内充气过程中,气体与外界无热交换(Q=0),因此气体内能变化量ΔU=W+Q=15。J-10J+0=5

答案:

【典例6】在图示的p-V图中,一定质量的理想气体从状态A经ACB过程到达状态B,此过程中气体对外做功280焦耳。J,吸收热量410J;气体又从状态B经BDA过程回到状态A,这一过程中外界对气体做功200J.则:

(1)ACB过程中气体的内能是增加还是减少?变化量是多少?

(2)BDA过程中气体是吸热还是放热?吸收或放出的热量是多少?

解析:(1)ACB过程中W1=-280J,Q1=410

由热力学第一定律得UB-UA=W1+Q1=130

故ACB过程中气体的内能增加了130

(2)因为一定质量的理想气体的内能只与温度有关,BDA过程中气体内能的变化量UA-UB=-130

由题意知W2=200

UA-UB=W2+Q2,代入数据解得Q2=-330

即BDA过程中气体放出热量330

答案:(1)增加130J(2)放热330

【典例7】如图所示,一竖直放置、在内壁光滑的汽缸中,一个无质量的活塞封闭了一定量的理想气体,初始时活塞与汽缸底部的距离为h1=0.5。m,给汽缸加热,活塞缓慢上升到距离汽缸底部h2=0.8

(1)若封闭气体在加热前的温度为27

(2)若在此过程中汽缸内的气体吸收了450J的热量,试计算在此过程中汽缸内封闭气体增加的内能ΔU.(已知活塞的横截面积S=5.0×10-3m2,大气压强p0=1.0×105

解析:(1)设活塞缓慢上升到距离汽缸底部h2=0.8m处时,汽缸内气体的温度为t.此过程为等压过程.由盖—吕萨克定律可得=代入数据可解得t=207℃,所以,此过程中气体温度的变化量Δt=180

p0=1.0×105

代入数据可得W=150

ΔU=450J-150J=300

答案:(1)180℃(2)300

1.在热力学第二定律的表述中,“自发地”、

(2)“不产生其他影响”意味着热力学宏观过程仅在系统内部发生,不对周围环境造成热力学上的影响,例如吸热。放热、

第一类永动机

第二类永动机

不需要任何动力或燃料,却能不断地对外做功的机器

从单一热源吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响的机器

违背能量守恒定律,不可能制成

不违背能量守恒定律,但违背热力学第二定律,不可能制成

解析:

解析:

解析:选BDE。根据热力学定律,气体吸热后对外做功,温度不一定升高,说法A错误。改变物体内能的方式包括做功和传热,对气体做功可改变其内能,说法B正确。理想气体等压膨胀对外做功,根据热力学第一定律知,膨胀过程一定吸热,说法C错误。根据热力学第二定律,热量不可能自发地从低温物体传到高温物体,说法D正确。两个系统达到热平衡时,温度相等;若分别与状态确定的第三个系统达到热平衡,则这两个系统彼此也必定达到