第三章热力学定律讲义- 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册.docx

课题：热力学定律教学目标：1.掌握热力学第一定律内容2. 掌握热力学定律与能量守恒综合应用3. 掌握热力学定律和气体实验规律综合应用一、热力学第一定律1定律内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。公式：UWQ；2符号规定：外界对系统做功，W0；系统对外界做功，W0。系统从外界吸收热量，Q0；系统向外界放出热量，Q<0。系统内能增加，U0；系统内能减少，U0。（w=p.V，等压变化中应用）3三种特殊情况(1)若过程是绝热的，即Q0，则WU，外界对物体做的功等于物体内能的增加量；(2)若过程中不做功，即W0，则QU，物体吸收的热量等于物体内能的增加量；(3)若过程的初、末状态物体的内能不变（对于理想气体温度不变内能不变），即U0，则WQ0或WQ，外界对物体做的功等于物体放出的热量热力学第一定律与图象的综合应用1.定质量的理想气体，从状态M开始，经状态N、Q回到原状态M，其pV图像如图所示，其中QM平行于横轴，NQ平行于纵轴。则()A.MN过程气体温度不变B.NQ过程气体对外做功C.NQ过程气体内能减小D.QM过程气体放出热量2.一定质量的理想气体从状态a开始，经ab、bc、ca三个过程后回到初始状态a，其p-V图像如图所示。已知三个状态的坐标分别为a（V0， 2p0）、 b（2V0，p0）、c（3V0，2p0） 以下判断正确的是（）A. 气体在ab过程中对外界做的功小于在bc过程中对外界做的功B. 气体在ab过程中从外界吸收的热量大于在bc过程中从外界吸收的热量C. 在ca过程中，外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量D. 气体在ca过程中内能的减少量大于bc过程中内能的增加3. 如图所示，一定质量的理想气体从状态a依次经过状态b、c再回到状态a，其中，为等温过程，为等容过程，下列说法正确的是（ ）A过程，气体和外界无热交换B过程，气体分子的速率均保持不变C过程，气体内能减小D过程外界对气体做的功与过程气体对外做功相等4.如图所示，一定质量的理想气体从状态A经绝热过程到达状态，再经等容过程到达状态，最后经等温过程返回到状态A，已知在到的过程中，气体吸收热量为。下列说法正确的是（）AA到过程气体温度升高B到过程气体内能增加C到A过程气体吸收热量D图线所围的面积表示做功5.一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其VT图象如图。下列说法正确的有AAB的过程中，气体对外界做功 BAB的过程中，气体放出热量CBC的过程中，气体压强改变 DABC的过程中，气体内能增加热力学第一定律与气体实验定律的综合应用1.一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p ­V图象如图所示已知该气体在状态A时的温度为27 ，求：(1)该气体在状态B时的温度；(2)该气体从状态A到状态C的过程中与外界交换的热量2.一定质量的理想气体，其内能跟温度成正比在初始状态A时，体积为V0，压强为p0，温度为T0，已知此时其内能为U0.该理想气体从状态A经由一系列变化，最终还回到原来状态A，其变化过程的p ­T 图线如图所示，其中CA延长线过坐标原点，BA在同一竖直线上求：(1)状态B的体积；(2)状态C的体积；(3)从状态B经由状态C，最终回到状态A的过程中，气体与外界交换的热量是多少？3.在如图甲所示的密闭汽缸内装有一定质量的理想气体，图乙是它从状态A变化到状态B的VT图象.已知图线AB的反向延长线通过坐标原点，气体在A点的压强为p1.0×105 Pa，在从状态A变化到状态B的过程中，气体吸收的热量Q6.0×102 J，求：(1)气体在状态B的体积VB；(2)此过程中气体内能的增量U.4.一只瓶盖拧紧不漏气的空矿泉水瓶置于室外，内部气体质量为m。夜间气温为T1，瓶子瘪了一部分，体积为V。中午太阳暴晒时，气温升至T2，矿泉水瓶恢复原状。矿泉水瓶瘪了一部分时，内外压强可视为相等，瓶体恢复原状后，体积为V0且不会再增大。瓶内气体可以视为理想气体，其内能与热力学温度的关系为U=mT，外界大气压强为p0（1）求气温为T2时，瓶内的压强p；（2）求上述过程中瓶内气体吸收的热量Q。5.如图所示，密闭导热容器A、B的体积均为V0，A、B浸在盛水容器中，达到热平衡后，A中压强为p0，温度为T0，B内为真空，将A中的气体视为理想气体。打开活栓C，A中部分气体进入B。若再次达到平衡时，水温未发生变化，求此时气体的压强；若密闭气体的内能与温度的关系为Uk(T2T1)(k为大于0的已知常量，T1、T2分别为气体始末状态的温度)，在所述状态的基础上，将水温升至1.2T0，重新达到平衡时，求气体的压强及所吸收的热量。6.如图所示，一个质量为20 kg的绝热汽缸竖直放置，绝热活塞的质量为5 kg，处于静止状态时被封闭气体的高度为50 cm，现在活塞上方加15 kg的物体，待稳定后，被封闭气体的高度变为40 cm。求在这一过程中气体的内能增加多少。（g取10 m/s2，不考虑活塞受到的大气压力及摩擦阻力）7.如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h，a距缸底的高度为H；活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体。已知活塞质量为m，面积为S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦。开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p0，温度均为T0。现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b处。求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功。重力加速度大小为g。4学科网（北京）股份有限公司