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11、第3讲 热力学定律与能量守恒定律 (3).pdf

11、第3讲 热力学定律与能量守恒定律 (3).pdf
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[随堂巩固提升]

1.关于一定量的气体,下列叙述正确的是( )

A .气体吸收的热量可以完全转化为功

B .气体体积增大时,其内能一定减少

C .气体从外界吸收热量,其内能一定增加

D .外界对气体做功,气体内能可能减少

解析:选AD 由热力学第二定律知吸收的热不能自发地全部转化为功,但通过其他方法可以全部转化为功,故A 正确;气体体积增大,对外做功,若同时伴随有吸热,其内能不一定减少,B 错误;气体从外界吸热,若同时伴随有做功,其内能不一定增加,C 错误;外界对气体做功,同时气体放热,其内能可能减少,D 正确。

2.一定量的理想气体在某一过程中,从外界吸收热量 2.5×104J ,气体对外界做功1.0×104 J ,则该理想气体的( )

A .温度降低,密度增大

B .温度降低,密度减小

C .温度升高,密度增大

D .温度升高,密度减小

解析:选D 由ΔU =W +Q 可得理想气体内能变化ΔU =-1.0×104 J +2.5×104 J =

1.5×104 J >0,故温度升高,A 、B 两项均错;因为气体对外做功,所以气体一定膨胀,体

积变大,由ρ=m V

可知密度变小,故C 项错误,D 项正确。 3.(2011·新课标全国卷)对于一定量的理想气体,下列说法正确的是( )

A .若气体的压强和体积都不变,其内能也一定不变

B .若气体的内能不变,其状态也一定不变

C .若气体的温度随时间不断升高,其压强也一定不断增大

D .气体温度每升高1 K 所吸收的热量与气体经历的过程有关

E .当气体温度升高时,气体的内能一定增大

解析:选ADE 一定质量的理想气体,pV T

=常量,p 、V 不变,则T 不变,分子平均动能不变,又理想气体分子势能为零,故气体内能不变,A 项正确;理想气体内能不变,则温

度T 不变,由pV T

=常量知,p 及V 可以变化,故状态可以变化,B 错误;等压变化过程,温度升高、体积增大,故C 错误;由热力学第一定律ΔU =Q +W 知,温度每升高1 K ,内能增量ΔU 一定,而外界对气体做的功W 与经历的过程可能有关(如体积变化时),因此吸收的热量与气体经历的过程也有关,D 项正确;温度升高,平均动能增大,分子势能不变,内能

一定增大,E 项正确。

4.(1)下列说法正确的是________。

A .气体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是可能的

B .气体的内能是所有分子热运动的动能和分子间势能之和

C .气体温度变化时,其分子平均动能也随之改变

D .功可以全部转化为热量,但热量不可以全部转化为功

E .一定质量的气体,在体积不变时,随着温度降低单位面积器壁上受到的分子撞击次数减小

图11-3-7

(2)如图11-3-7所示,一定质量的理想气体,从状态A 等容变化到状态B ,再等压变化到状态D 。已知在状态A 时,气体温度t A =327 ℃。

①求气体在状态B 时的温度;

②已知由状态B →D 的过程,气体对外做功W ,气体与外界交换热量Q ,试比较W 与Q 的大小,并说明原因。

解析:(1)A 选项违背了热力学第二定律,故A 选项错误;根据物体内能的定义可知B 选项正确;温度是分子平均动能的标志,气体温度变化,其分子平均动能也随之变化,故C 选项正确;功能自发地完全转化为热量,热量在产生外界影响的情况下也可以全部转化为功,故D 选项错误;一定质量的气体,体积不变,分子数密度不变,当温度降低时,分子平均速率减小,单个分子的平均撞击力减小,单位面积上撞击的分子数也减小,故E 选项正确。

(2)①气体由状态A 变化到状态B ,由查理定律p A T A =p B T B 可得T B =p B p A T A =12

×(327+273)K =300 K

所以t B =27 ℃

②由B →D 的过程,气体温度升高,内能增大,由热力学第一定律可得Q >W

答案:(1)BCE (2)27℃ Q >W

5.如图11-3-8所示,体积为V 、内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞;汽缸内密封有温度为2.4 T 0、压强为1.2 p 0的理想气体。p 0和T 0分别为大气的压强和温度。已知:气体内能U 与温度T 的关系为U =αT ,α为正的常量;容器内气体的所有变化过程都是缓慢的。求:

图11-3-8

(1)缸内气体与大气达到平衡时的体积V 1;

(2)在活塞下降过程中,汽缸内气体放出的热量Q 。

解析:(1)在气体压强由p =1.2 p 0下降到p 0的过程中,气体体积不变,温度由T =2.4 T 0变为T 1,

由查理定律得:T 1T =p 0p

,解得:T 1=2T 0 在气体温度由T 1变为T 0的过程中,体积由V 减小到V 1,气体压强不变,由盖—吕萨克

定律得:V V 1=T 1T 0

, 解得:V 1=12

V 。 (2)在活塞下降过程中,活塞对气体做的功为:W =p 0(V -V 1)

在这一过程中,气体内能的减少量为:

ΔU =α(T 1-T 0)

由热力学第一定律得,汽缸内气体放出的热量为:

Q =W +ΔU ,解得:Q =12

p 0V +αT 0 答案:(1)12V (2)12

p 0V +αT 0

第十章_热力学定律 知识点全面

第十章热力学定律 知识网络: 一、 功、热与内能 ●绝热过程:不从外界吸热,也不向外界传热的热力学过程称为绝热过程。 ●内能:内能是物体或若干物体构成的系统内部一切微观粒子的一切运动形式所具有的能量的总和,用字母U 表示。 ●热传递:两个温度不同的物体相互接触时温度高的物体要降温,温度低的物体要升温,这个过程称之为热传递。 ●热传递的方式:热传导、对流热、热辐射。 二、 热力学第一定律、第二定律 第一定律表述: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作的功的和。表达式u W Q ?=+ 第二定律的表述:一种表述:热量不能自发的从低温物体传到高温物体。另一种表述:(开尔文表述)不可能从单一热库吸收热量,将其全部用来转化成功,而不引起其他的影响。 应用热力学第一定律解题的思路与步骤: 一、明确研究对象是哪个物体或者是哪个热力学系统。 二、别列出物体或系统(吸收或放出的热量)外界对物体或系统。 三、据热力学第一定律列出方程进行求解,应用热力学第一定律计算时,要依照符号法则代入数据,对结果的正负也同样依照规则来解释其意义。 四、几种特殊情况: 若过程是绝热的,即Q=0,则:W=ΔU ,外界对物体做的功等于物体内能的增加。 若过程中不做功,即W=0,则:Q=ΔU ,物体吸收的热量等于物体内能的增加。 若过程的始末状态物体的内能不变,即ΔU=0,则:W+Q=0,外界对物体做的功等于物体放出的热量。

对热力学第一定律的理解: 热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能的方式是等效的,而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系,此定律是标量式,应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳。 对热力学第二定律的理解: ①在热力学第二定律的表述中,自发和不产生其他影响的涵义,自发是指热量从高温物体自发地传给低温物体的方向性,在传递过程中不会对其他物体产生影响或需要借助其他物体提供能量等的帮助。不产生其他影响的涵义是使热量从低温物体传递到高温物体或从单一热源吸收热量全部用来做功,必须通过第三者的帮助,这里的帮助是指提供能量等,否则是不可能实现的。 ②热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述,揭示了大量分子参与宏观过程的方向性,使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。 对能量守恒定律的理解: ③在自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应,如物体做机械运动具有机械能,分子运动具有内能等。 ④某种形式的能减少,一定有其他形式的能增加,且减少量和增加量一定相等。 ③某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且减少量和增加量一定相等。 三、能量守恒定律 ●能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一物体,在转化和转移的过程中其总量不变 ●第一类永动机不可制成是因为其违背了热力学第一定律 ●第二类永动机不可制成是因为其违背热力学第二定律(一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行)●熵:是分子热运动无序程度的定量量度,在绝热过程或孤立系统中,熵是增加的。 ①熵是反映系统无序程度的物理量,正如温度反映物体内分子平均动能大小一样。 ②系统越混乱,无序程度越大,就称这个系统的熵越大。系统自发变化时,总是向着无序程度增加的方向发展,至少无序程度不会减少,也就是说,系统自发变化时,总是由热力学概率小的状态向热力学概率大的状态进行。从熵的意义上说,系统自发变化时总是向着熵增加的方向发展,不会使熵减少。 ③任何宏观物质系统都有一定量的熵,熵也可以在系统的变化过程中产生或传递。 ④一切自然过程的发生和发展中,总熵必定不会减少。 ●能量耗散:系统的内能流散到周围的环境中,没有办法把这些内能收集起来加以利用。 四、能源和可持续发展: ●能源的重要性:能源是社会存在与发展永远不可或缺的必需品,是国民经济运动的物质基础,它与材料、信息构成现代社会的三大支柱。 ●化石能源:人们把煤、石油叫做化石能源。 ●生物质能:生物质能指绿色植物通过光合作用储存在生物体内的太阳能,储存形式是生物分子的化学能。 ●风能:为了增加风力发电的功率,通常把很多风车建在一起,我国新疆、内蒙古等地已经开始大规模利用风力发电。

高中物理选修3-3检测:第十章热力学定律-5热力学第二定律的微观解释

第十章热力学定律 5 热力学第二定律的微观解释 A级抓基础 1.(多选)关于有序和无序宏观态和微观态,下列说法正确的是() A.有序和无序是绝对的 B.一个“宏观态”可能对应着许多的“微观态” C.一个“宏观态”只能对应着唯一的“微观态” D.无序意味着各处一样、平均、没有差别 解析:因为无序是各处都一样、平均、没有差别,故D项正确;而有序和无序是相对的,故A项错误;而一个“宏观态”可能对应一个或多个“微观态”,所以B项正确,C项错误. 答案:BD 2.已知一个系统的两个宏观态甲、乙,及对应微观态的个数分别为较少、较多,则下列关于对两个宏观态的描述及过程自发的可能方向的说法中正确的是() A.甲比较有序,乙比较无序,甲→乙 B.甲比较无序,乙比较有序,甲→乙 C.甲比较有序,乙比较无序,乙→甲 D.甲比较无序,乙比较有序,乙→甲 解析:一个宏观态对应微观态的多少标志了宏观态的无序程度,从中还可以推知系统自发的方向,微观态数目越多,表示越无序,一切自然过程总沿着无序性增大的方向进行,A对,B、C、D错.答案:A

3.(多选)下列关于熵的观点中正确的是() A.熵越大,系统的无序度越大 B.对于一个不可逆绝热过程,其熵总不会减小 C.气体向真空扩散时,熵值减小 D.自然过程中熵总是增加的,是因为通向无序的渠道要比通向有序的渠道多得多 解析:熵是系统内分子运动无序性的量度,熵越大,其无序度越大,选项A正确;一个不可逆绝热过程,其宏观状态对应微观态数目增大,其熵会增加,不会减小,选项B正确;气体向真空中扩散,无序度增大,熵值增大,选项C错误;自然过程中,无序程度较大的宏观态出现的概率大,因而通向无序的渠道多,选项D正确.答案:ABD 4.(多选)对“覆水难收”的叙述正确的是() A.盛在盆中的水是一种宏观态,因盆子的因素,对应的微观态数目较少,较为有序 B.盛在盆中的水是一种宏观态,因盆子的因素,对应的微观态数目较多,较为无序 C.泼出的水是一种宏观态,因不受器具的限制,对应的微观态数目较多,较为无序 D.泼出的水是一种宏观态,因不受器具的限制,对应的微观态数目较少,较为有序 解析:一切自然过程总是从有序转化成无序,因此盆中的水是有序的,泼出去的水是无序的,故选项A、C正确. 答案:AC 5.一个物体在粗糙的平面上滑动,最后停止.系统的熵如何变

高中物理全套讲义选修3-3 第4讲 热力学第一定律(简单版) 教师版习题

随堂练习 一.选择题(共10小题) 1.(2016秋?浦东新区校级期中)下述改变物体内能的方法中,属于做功的是()A.冷的物体接触热的物体后变热 B.物体在火炉旁被烤热 C.电流通过灯丝使灯丝发热 D.热的物体放在通风地方凉下来 2.(2016秋?浦东新区校级期中)下列例子中通过热传递改变物体内能的是()A.用锤子锤击金属块后,锤子和金属块都变热 B.灼热的火炉使周围物体的温度升高 C.手感到冷时,搓搓手就会觉得暖和些 D.摩擦冰块使其熔解 3.(2016秋?浦东新区期中)两个相互接触的物体没有发生热传递,这是因为它们具有相同的()A.质量B.温度C.内能D.体积 4.(2015?船营区校级学业考试)在下述现象中没有做功而使物体内能改变的是()A.电流通过点炉丝使温度生高 B.流星进入大气层运动温度升高 C.铁锤打铁块使铁块温度升高 D.在炉火上的水被烧开 5.(2014春?新疆校级月考)一定质量的0℃的冰,全部变成0℃的水的过程中()A.分子的平均动能增大,吸收热量,内能不变 B.分子的平均动能减小,放出热量,内能增大 C.分子的平均动能不变,吸收热量,内能增大 D.分子的平均动能不变,放出热量,内能减小 6.(2014秋?南京校级月考)将一杯热水倒入盛有冷水的容器中,冷水的温度升高了10℃,再向容器内倒入一杯相同质量和温度的热水,容器中的水温又升高了6℃.如果继续向容器中倒入一杯同样的热水,则容器中的水温会升高() A.5℃B.4℃C.3℃D.2℃ 7.(2014?奉贤区二模)关于热现象的描述正确的是() A.满足能量守恒定律的宏观过程都可以自发进行 B.做功和热传递都通过能量转化的方式改变系统内能 C.一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同 D.物体内单个分子的运动是无规则的,大量分子的运动也是无规律的

第一章热力学第一定律练习题

第一章 热力学第一定律练习题 一、判断题(说法对否): 1.道尔顿分压定律,对理想气体和实际混合气体来说关系式PB=Nb(RT/V)都成立。 2.在两个封闭的容器中,装有同一种理想气体,压力、体积相同,那么温度也相同。 3.物质的温度越高,则热量越多;天气预报:今天很热。其热的概念与热力学相同。 4.恒压过程也就是恒外压过程,恒外压过程也就是恒过程。 5.实际气体在恒温膨胀时所做的功等于所吸收的热。 6.凡是温度升高的过程体系一定吸热;而恒温过程体系不吸热也不放热。 7.当系统的状态一定时,所有的状态函数都有一定的数值。当系统的状态发生变化时, 所有的状态函数的数值也随之发生变化。 8.体积是广度性质的状态函数;在有过剩NaCl(s) 存在的饱和水溶液中,当温度、压力 一定时;系统的体积与系统中水和NaCl 的总量成正比。 9.在101.325kPa 、100℃下有lmol 的水和水蒸气共存的系统,该系统的状态完全确定。 10.一定量的理想气体,当热力学能与温度确定之后,则所有的状态函数也完全确定。 11.系统温度升高则一定从环境吸热,系统温度不变就不与环境换热。 12.从同一始态经不同的过程到达同一终态,则Q 和W 的值一般不同,Q + W 的值一般也 不相同。 13.因Q P = ΔH ,Q V = ΔU ,所以Q P 与Q V 都是状态函数。 14.封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。 15.对于一定量的理想气体,当温度一定时热力学能与焓的值一定,其差值也一定。 16.在101.325kPa 下,1mol l00℃的水恒温蒸发为100℃的水蒸气。若水蒸气可视为理想 气体,那么由于过程等温,所以该过程ΔU = 0。 17.1mol ,80.1℃、101.325kPa 的液态苯向真空蒸发为80.1℃、101.325kPa 的气态苯。已 知该过程的焓变为30.87kJ ,所以此过程的Q = 30.87kJ 。 18.1mol 水在l01.325kPa 下由25℃升温至120℃,其ΔH = ∑C P ,m d T 。 19.因焓是温度、压力的函数,即H = f (T ,p ),所以在恒温、恒压下发生相变时,由于 d T = 0,d p = 0,故可得ΔH = 0。 20.因Q p = ΔH ,Q V = ΔU ,所以Q p - Q V = ΔH - ΔU = Δ(p V) = -W 。 21.卡诺循环是可逆循环,当系统经一个卡诺循环后,不仅系统复原了,环境也会复原。 22.一个系统经历了一个无限小的过程,则此过程是可逆过程。 23.若一个过程中每一步都无限接近平衡态,则此过程一定是可逆过程。 24.若一个过程是可逆过程,则该过程中的每一步都是可逆的。 25.1mol 理想气体经绝热不可逆过程由p 1、V 1变到p 2、V 2, 则系统所做的功为 V p C C V p V p W =--=γγ,11122。 26.气体经绝热自由膨胀后,因Q = 0,W = 0,所以ΔU = 0,气体温度不变。 27.(?U /?V )T = 0 的气体一定是理想气体。 28.因理想气体的热力学能与体积压力无关,所以(?U /?p )V = 0,(?U /?V )p = 0。 29.若规定温度T 时,处于标准态的稳定态单质的标准摩尔生成焓为零,那么该温度下

工程热力学 教案 第四讲

{复习提问} 1、什么是热力学第一定律? 2、什么事准平衡过程和可逆过程?举例描述。 3、系统储存能包括及部分,各是什么,表示符号和表达式是什么? {导入新课} 第三节系统与外界传递的能量 上一节课我们学习了系统的总储存能,这一节我们来学你系统与外界传递的能量。 在热力过程中,热力系与外界交换的能量包括三部分,分别是功量、热量和工质通过边界时所携带的能量。下面我们分别来学习这三种能量: 一、热量 1、定义:系统和外界之间仅仅由于温度不同(温差)而通过边界传递的能量称 为热量。符号:Q , 单位为J或kJ 2、单位质量工质与外界交换的热量用q表示,单位为J/kg或kJ/kg 。 微元过程中热力系与外界交换的微小热量用δQ或δq表示。 3、热量为在热传递中物体能量改变的量度,是过程量。其数值大小与过程有关, 所以不是状态参数。 4、热量正负规定: 系统吸热,热量取正值,Q(q)>0 ;系统放热,热量取 负值,Q(q)<0 。 5、热量的记算式(推导): 引入新概念【熵】 熵:指热能除以温度所得的商,标志热量转化为功的程度。有温差便有热量的传递,可用熵的变化量作为热力系与外界间有无热量传递以及热量传递方向的标志。 1、符号: S , 单位为J/K 或kJ/K 。 2、单位质量工质所具有的熵称为比熵, 用s 表示, 单位为J/(kg?K) 或kJ/(kg?K)。 用熵计算热量

在微元可逆过程中,系统与外界传递的热量可表示为: δq =Tds δQ =TdS 在可逆过程1-2中,系统吸收的热量可写为: q =?21Tds Q=?2 1TdS 根据熵的变化判断一个可逆过程中系统与外界之 间热量交换的方向:ds >0,δq >0,系统吸热; ds <0,δq <0,系统放热; ds =0,δq =0,系统与外界没有热量交换,是绝热(定熵)过程。 3. 温熵图 (T -s 图) 在可逆过程中单位质量工质与外界交换的热量 q =?21 Tds , 大小等于T -s 图(温熵图)上过程曲线下的面积,因此温熵图也称示热图。对于分析热力过程和热力循环很有用处。 二、功量 我们知道热量是由于温差的作用使系统与外界发生能量交换,顾名思义,功量是在力差作用下,系统与外界发生的能量交换。 1、功量亦为过程量,不是状态参数。 2、有各种形式的功,如电功、磁功、膨胀功、轴功等。工程热力学主要研究 两种功量形式: ⑴体积变化功,⑵轴功。 ⑴体积变化功——由于热力系体积发生变化(增大或缩小)而通过边 界向外界传递的机械功称为体积变化功(膨胀功或压缩功)。 ①符号: W , 单位为J 或kJ 。 ②1kg 工质传递的体积变化功用符号w 表示,单位为J/kg 或kJ/kg 。 ③正负规定: d v > 0 , w > 0 , 热力系对外作膨胀功; d v < 0 , w < 0 , 热力系对外作压缩功。 ④体积变化功的计算式(推导) 课本图2-4 假设质量为1kg 的气体工质在汽缸中进行一个可逆膨胀过程,缸内气体压力p ,活塞截面积A ,活塞在某一瞬间移动微小位移dx 。则整个热力过程工质对活塞所作功量为 : 1→2为可逆过程 (pdv pAdx w ==δ)

第一章 热力学第一定律

第一章热力学第一定律 一、单选题 1) 如图,在绝热盛水容器中,浸入电阻丝,通电一段时间,通电后水及电阻丝的温度均略有升高,今以电阻丝为体系有:( ) A.W =0,Q <0,?U <0 B.W <0,Q<0,?U >0 C.W<0,Q<0,?U >0 D.W<0,Q=0,?U>0 2) 如图,用隔板将刚性绝热壁容器分成两半,两边充入压力不等的空气(视为理想气体),已 知p 右> p 左, 将隔板抽去后: ( ) A.Q=0, W=0, ?U=0 B.Q=0, W <0, ?U >0 C.Q >0, W <0, ?U >0 D.?U=0, Q=W≠0 3)对于理想气体,下列关系中哪个是不正确的:( ) A. (?U/?T)V=0 B. (?U/?V)T=0 C. (?H/?p)T=0 D. (?U/?p)T=0 4)凡是在孤立孤体系中进行的变化,其?U和?H的值一定是:( ) A.?U >0, ?H >0 B.?U=0, ?H=0 C.?U <0, ?H <0 D.?U=0,?H大于、小于或等于零不能确定。 5)在实际气体的节流膨胀过程中,哪一组描述是正确的: ( ) A.Q >0, ?H=0, ?p < 0 B.Q=0, ?H <0, ?p >0 C.Q=0, ?H=0, ?p <0 D.Q <0, ?H=0, ?p <0 6)如图,叙述不正确的是:( ) A.曲线上任一点均表示对应浓度时积分溶解热大小 B.?H1表示无限稀释积分溶解热 C.?H2表示两浓度n1和n2之间的积分稀释热 D.曲线上任一点的斜率均表示对应浓度时HCl的微分溶解热 7)?H=Q p此式适用于哪一个过程: ( ) A.理想气体从101325Pa反抗恒定的10132.5Pa膨胀到10132.5sPa B.在0℃、101325Pa下,冰融化成水 C.电解CuSO4的水溶液 D.气体从(298K,101325Pa)可逆变化到(373K,10132.5Pa ) 8) 一定量的理想气体,从同一初态分别经历等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀到具有相同压力的终态,终态体积分别为V1、V2。( ) A.V1 < V2 B.V1 = V2 C.V1> V2 D.无法确定 9) 某化学反应在恒压、绝热和只作体积功的条件下进行,体系温度由T1升高到T2,则此过程的焓变?H:( )

高中物理 第十章 热力学定律过关检测(二)新人教版选修3-3(2021年最新整理)

2016-2017学年高中物理第十章热力学定律过关检测(二)新人教版选修3-3 编辑整理: 尊敬的读者朋友们: 这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望(2016-2017学年高中物理第十章热力学定律过关检测(二)新人教版选修3-3)的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈,这将是我们进步的源泉,前进的动力。 本文可编辑可修改,如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅,最后祝您生活愉快业绩进步,以下为2016-2017学年高中物理第十章热力学定律过关检测(二)新人教版选修3-3的全部内容。

第十章过关检测(二) (时间:45分钟满分:100分) 一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一个选项符合题目要求,第6~8题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分) 1。高温物体甲和低温物体乙发生热传递,最后达到热平衡,这个过程的实质是() A。甲把温度传给乙,最后甲、乙两者温度相等 B.甲把内能传给乙,最后甲、乙两者内能相等 C.甲把温度传给乙,最后甲、乙两者内能相等 D。甲把内能传给乙,最后甲、乙两者温度相等 解析:宏观上甲的温度降低,乙的温度升高,因而有的同学会错误地认为甲物体向乙物体传递了温度,而实质上是甲将内能传递给了乙,因而选项A、C错误;热传递完成后,最后甲、乙两物体达到热平衡,即两者温度相同,并不是内能相等,选项B错误,而选项D正确。 答案:D 2。用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分,A中盛有一定质量的理想气体,B为真空(如图①),现把隔板抽去,A中的气体自动充满整个容器(如图②),这个过程称为气体的自由膨胀,下列说法正确的是() A.自由膨胀过程中,气体分子只做定向运动 B.自由膨胀前后,气体的压强不变 C。自由膨胀前后,气体的温度不变 D。容器中的气体在足够长的时间内,能全部自动回到A部分 解析:理想气体在绝热的条件下,向真空做自由膨胀的过程是一个既与外界没有热交换,又没有对外做功的过程,根据热力学第一定律可以确定气体的内能不变,而理想气体的分子势能为0,即分子动能不变,温度不变. 答案:C 3.如图所示,A、B两球完全相同,分别浸没在水和水银的同一深度内,A、B球用同一种特殊的材料制作,当温度稍微升高时,球的体积明显地增大,如果水和水银的初温及缓慢升高后的末温都相同,且两球膨胀后体积也相等,两球也不再上升,则() A。A球吸收的热量多 B.B球吸收的热量多 C.A、B两球吸收的热量一样多 D。不能确定吸收热量的多少

第十章热力学定律 章末达标测试

第十章热力学定律 (本试卷满分100分,考试用时90分钟) 一、选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分) 1.根据热力学定律和分子动理论可知,下列说法中正确的是 A.理想气体在等温变化时,内能不改变,因而与外界不发生热量交换 B.布朗运动是液体分子的运动,它说明分子永不停息地做无规则运动 C.永动机是不可能制成的 D.根据热力学第二定律可知,热量能够从高温物体传到低温物体,但不可能从低温物体传到高温物体 解析一定质量的理想气体在等温变化时,内能不变,但可以与外界有热量交换,若从外界吸收热量,则吸收的热量等于对外做的功,若外界对气体做功,则外力做的功等于气体向外放出的热量,选项A错误;布朗运动并不是液体分子的运动,而是悬浮微粒的运动,它反映了液体分子的无规则运动,选项B错误;第一类永动机违背了能量守恒定律,第二类永动机违背了热力学第二定律,都不可能制成,选项C正确;热量可以由低温物体传到高温物体,但必须在一定外界条件下,选项D错误。 答案 C 2.0 ℃水结成0 ℃的冰,对此过程应用热力学第一定律,以下关系符号的说明正确的是 A.Q>0,W>0,ΔU>0B.Q>0,W<0,ΔU<0 C.Q<0,W<0,ΔU<0 D.Q<0,W>0,ΔU<0 解析对这一过程要注意两点:(1)水结成冰,要放出熔化热。(2)水结成冰,体积要膨胀。据此,则立即可以给出判断。放出熔化热,表示Q<0。体积膨胀,表示物体对外界做功,W<0.由ΔU=Q+W,C正确。 答案 C 3.如图1所示,密闭绝热的具有一定质量的活塞,活塞的上部封闭着气体,下部为真空,活塞与器壁的摩擦忽略不计,置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部,另一端固定在活塞上,弹簧被压缩后用绳扎紧,此时弹簧的弹性势能为E p(弹簧处于自然长度时的弹性势能为零),现绳突然断开,弹簧推动活塞向上运动,经过多次往复后活塞静止,气体达到平衡态,经过此过程

第四讲化学反应进行的方向

第四讲化学反应进行的方向 子?新课标?高三化学〔人教版〕第一轮复习选修〔4〕单元讲座 第二章化学反应速率和化学平稳 第四讲化学反应进行的方向 复习目标:能用焓变和熵变讲明化学反应的方向。 复习重点、难点:熵判据 科学家依照体系的存在着使体系总能量趋向于,也确实是⊿H 0的趋势,也存在使体系由有序向无序转化〔⊿S 0〕的自然现象,提出了焓判据和熵判据。 一、焓变与自发反应的关系 焓变〔ΔH〕作为判定反应自发性的依据:假设ΔH<0,___能自发进行;假设ΔH >0,___不能自发进行,而___能自发进行。 能自发进行,但当温度升高时却能自发进行。 二、熵变与自发反应的关系 熵指的是,用表示。作为固液气三态的熵值比较大小顺序为。 摸索:为何物质的溶解是自发过程?〔请用熵变来讲明〕〔通过分子扩散自发形成平均混合物。物质溶于水自发地向水中扩散,形成平均的溶液,体系有由有序自发地变为无序的倾向〕。 行。 三、自发反应的判定依据 焓变〔焓判据〕只能判定,熵变〔熵判据〕只能判定。

结论:二者的复合判据才是自以反应的判定标准。二者对反应方向的阻碍存在着关系:⊿H正反应自发进行;⊿H—T⊿S>0 逆反应自发过行。 疑难点拨 焓的概念是依照热力学第一定律引入的,规定在等温等压且不做非体积功的条件下,反应的热效应就等于反应的焓变,关于一定压且不做非体积功条件下的化学反应的热效应也等于产物的是焓值〔末态〕减去反应物的总焓值〔始态〕。在研究各种体系的变化过程时,人们发觉自然界的自发过程一样都朝着能量降低的方向进行。明显,能量越低,体系的状态就越稳固。化学反应一样亦符合上述能量最低原理。的确,专门多放热反应,在298K、标准态下是自发的。例如: 3Fe(s) + 2O2(g)=Fe3O4(s);△H (298 K)= -1118.4 kJ·mol-1 C(s) + O2(g)=CO2(g);△H(298 K) =-393.509 kJ·mol-1 CH4(g) + 2O2(g)=CO2(g) + 2H2O(l);△H(298 K) = -890.36 kJ·mol-1 此有人曾试图以298K、标准态下反应的焓变作为反应自发性的判据。认为在等温等压条件下,当 △H < 0时:化学反应自发进行 △H > 0时:化学反应不能自发进行 然而,实践讲明:有些吸热过程(△H >0)亦能自发进行。例如,水的蒸发,NH4Cl溶于水以及Ag2O的分解等差不多上吸热过程,但在298K、标准态下均能自发进行:NH4Cl(s) = NH4+(aq) + Cl-(aq);△H (298 K)= 14.7 kJ·mol-1 Ag2O(s) = 2Ag(s) + 1/2O2(g);△H (298 K)= 31.05 kJ·mol-1 CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g);△H (298 K)= 178.32 kJ·mol-1 关于CaCO3的分解反应在298K、标准态下反应是非自发的。但当温度升高到约1123K 时,CaCO3的分解反应就变成自发过程,而现在反应的焓变仍近似等于178.32kJ·mol-1,(温度对焓变阻碍甚小)。由此可见,把焓变作为反应自发性的普遍判据是不准确、不全面的。因为除了反应焓变以外,体系纷乱度的增加和温度的改变,也是许多化学和物理过程自发进行的阻碍因素。 二、如何利用〝△H-T△S〞判定化学反应的自发性 通过教材学习,我们明白反应的自发性不仅与焓变和熵变有关,而且还与温度条件有关。化学反应的方向是焓变和熵变共同阻碍的结果,判定依据为△H-T△S,即依据△H-T△S的值的大小判定。△H-T△S又称自由能,符号△G,△G=△H-T△S,在等温等压下,自由能变化(△G)的正负决定着化学反应进行的方向和程度。而△G又与△H、△S及T紧密相关。关系如下: 现在我们利用△H-T△S对中学化学中的两个咨询题探讨。 关于C还原CuO所发生的反应有以下两种可能情形: 1、假如反应为:2CuO+C=2Cu+CO2↑,直截了当依照各物质的△G运算,那么: 那么△G°1=(-394.4+2×0)-[2×(-127.2)+0]=- △H-T△S= -140.0(kJ)<0 2、假如反应为:CuO+C=Cu+CO↑,依照各物质的△G运算,那么: △G°2=(-137.3+0)-(127.2+0)= △H-T△S =-10.1(kJ)<0

第一章热力学第一定律答案

第一章 热力学练习题参考答案 一、判断题解答: 1.错。对实际气体不适应。 2.错。数量不同,温度可能不同。 3.错。没有与环境交换能量,无热可言;天气预报的“热”不是热力学概念,它是指温度,天气很热,指气温很高。 4.错。恒压(等压)过程是体系压力不变并与外压相等,恒外压过程是指外压不变化,体系压力并不一定与外压相等。 5.错。一般吸收的热大于功的绝对值,多出部分增加分子势能(内能)。 6.错。例如理想气体绝热压缩,升温但不吸热;理想气体恒温膨胀,温度不变但吸热。 7.第一句话对,第二句话错,如理想气体的等温过程ΔU = 0,ΔH = 0,U 、H 不变。 8.错,两个独立变数可确定系统的状态只对组成一定的均相组成不变系统才成立。 9.错,理想气体U = f (T ),U 与T 不是独立的。描述一定量理想气体要两个独立变量。 10.第一个结论正确,第二个结论错,因Q+W =ΔU ,与途径无关。 11.错,Q V 、Q p 是过程变化的量、不是由状态决定的量,该式仅是数值相关而已。在一定条件下,可以利用ΔU ,ΔH 来计算Q V 、Q p ,但不能改变其本性。 12.错,(1)未说明该过程的非体积功W '是否为零; (2)若W ' = 0,该过程的热也只等于系统的焓变,而不是体系的焓。 13.对。因为理想气体热力学能、焓是温度的单值函数。 14.错,这是水的相变过程,不是理想气体的单纯状态变化,ΔU > 0。 15.错,该过程的p 环 = 0,不是恒压过程,也不是可逆相变,吸的热,增加体系的热力学能。吸的热少于30.87 kJ 。 16.错,在25℃到120℃中间,水发生相变,不能直接计算。 17.错,H = f (T ,p )只对组成不变的均相封闭系统成立,该题有相变。 18.错,Δ(pV )是状态函数的增量,与途径无关,不一定等于功。 19.错,环境并没有复原,卡诺循环不是原途径逆向返回的。 20.错,无限小过程不是可逆过程的充分条件。如有摩擦的谆静态过程。 21.错,若有摩擦力(广义)存在,有能量消耗则不可逆过程,只是准静态过程。 22.对。只有每一步都是可逆的才组成可逆过程。 23.对。() ()()12m ,121122n n 1T T C C C C T T R V p V p W V V V p -=--=--= γ。该公式对理想气体可逆、 不可逆过程都适用。 24.错,若是非理想气体的温度会变化的,如范德华气体。 25.错,该条件对服从pV m = RT + bp 的气体(钢球模型气体)也成立。 26.错,(?U /?V )p ≠(?U/?V )T ;(?U /?P )V ≠(?U/?V )T ,因此不等于零。 27.错,U = H -pV 。PV 不可能为零的。 28.错。CO 2在1000K 的标准摩尔生成焓可以由298K 标准摩尔生成焓计算出:由基尔霍夫定律得出的计算公式:

2018人教版高中物理选修(3-3)第十章《热力学定律》测试

一.选择题:(每题4分,计56分) 1.把浸有乙醚的一小块棉花放在厚玻璃筒的底部,当快速下压活塞时,由于被压缩的空气骤然变热,温度升高,达到乙醚的燃点,使浸有乙醚的棉花燃烧起来,此实验的目的是要说明() A.做功可以升高物体的温度 B.做功可以改变物体的内能 C.做功一定可以增加物体的内能 D.做功可以增加物体的热量 2.下列关于永动机的说法中正确的是() A.第一类永动机违反了能量守恒定律 B.第一类永动机违反了热力学第一定律 C.第二类永动机违反了能量守恒定律 D.第二类永动机违反了热力学第二定律 3.以下过程不可能发生的是() A.对物体做功,同时物体放热,物体的温度不变 B.对物体做功,同时物体吸热,物体的温度不变 C.物体对外做功,同时放热,物体的内能不变 D.物体对外做功,同时吸热,物体的内能不变 4.下面设想符合能量守恒定律的是() A.利用永久磁铁间的作用力造一台永远转动的机器 B.做成一条船利用河水的能量逆水航行 C.通过太阳照射飞机使飞机起飞 D.不用任何燃料使河水升温 5.下列有关物体内能改变的判断中,正确的是() A.外界对物体做功,物体的内能一定增加 B.外界和物体传递热量,物体的内能一定增加 C.物体对外界做功,物体的内能可能增加 D.物体向外放热,物体的内能可能增加 6.如图10—1所示容器中,A、B各有一个可自由移动的轻活塞,活塞下面是水,上面为空气,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中的水面比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() 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 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,水的内能增加图10-1 7.如图10—2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 Q,气体内能增量为ΔE,则() A. ΔE=Q B. ΔE﹤Q B

物理选修3---3第十章热力学定律知识点汇总

物理选修3---3第十章热力学定律知识点汇总 (填空训练版) 知识点一、功和内能 1、绝热过程: 热力学系统只由于外界对它做功而与外界交换能量,它不从外界吸热,也不向外界传热的热力学过程,称为绝热过程。 2、内能: 内能是一种与热运动有关的能量。在物理学中,我们把物体内所有分子作无规则运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能。内能用字母U 表示。在宏观上,热力学系统的内能U 是状态量的函数,由系统的分子数、温度、体积决定。 3、绝热过程功和能的关系 功是过程量,能量是状态量,功是能量变化的量度。某热力学系统从状态1经过绝热过程达到状态2时,内能的增加量U U U 1 2-= ?就等于外界对系统所做的功W ,即 W U =? 可见,这一过程实现了其它形式的能与内能之间的转化。 知识点二、热和内能 1、热传递:两个温度不同的物体相互接触时温度高的物体要降温,温度低的物体要升温,这个过程称之为热传递。 2、热传递的方式:热传导、对流热、热辐射。 3、热传递过程热和能的关系 某热力学系统从状态1经过单纯的传热过程达到状态2时,内能的增加量U U U 1 2-= ?就等于外界对系统传递的热量Q ,即 Q U =? 可见,这一过程只是实现了内能与内能之间的转移。 知识点三、热力学第一定律、能量守恒定律 1、热力学第一定律

①热力学第一定律表述: 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作的功的和。 ②热力学第一定律表达式 ? U+ = Q W ③应用热力学第一定律解题的思路与步骤: 1)、明确研究对象是哪个物体或者是哪个热力学系统。 2)、分别列出物体或系统(吸收或放出的热量)和外界对物体或系统所做的功。 3)、据热力学第一定律列出方程进行求解,应用热力学第一定律计算时,要依照符号法则代入数据,对结果的正负也同样依照规则来解释其意义。 4)、几种特殊情况: 若过程是绝热的,即Q=0,则:W=ΔU,外界对物体做的功等于物体内能的增加。 若过程中不做功,即W=0,则:Q=ΔU,物体吸收的热量等于物体内能的增加。 若过程的始末状态物体的内能不变,即ΔU=0,则:W+Q=0,外界对物体做的功等于物体放出的热量。 ④对热力学第一定律的理解: 热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能的方式是等效的,而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系,此定律是标量式,应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳。 2、能量守恒定律 ①能量守恒定律内容:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一物体,在转化和转移的过程中其总量不变。 ②对能量守恒定律的理解:

第四讲热学部分..(可编辑修改word版)

8kT m v 2 l l 一. 基础知识 第四讲 热 学 部 分 1. 分子运动论的基本内容 2. 物态的微观解释 3. 理想气体的压强 设任意分子 a 的速度为 v ,在 x 、y 、z 三个方向的分量为 v x 、v y 、v z ,所以分子 a 在单位时间里与左右壁碰撞的冲量为: v mv 2 I = f ? ?t = 2mv ? x = x 2l 1 l 1 mv 2 mv 2 m N F = I + I + = 1x + 2x + = ∑v 2 1 2 1 1 1 ix i =1 F m N mN v 2 + v 2 + v 2 + v 2 mN P = = ∑v 2 = ? 1x 2 x 3x Nx = ? v 2 = nmv 2 l 2l 3 l 1l 2l 3 ix i =1 l 1l 2l 3 N l 1l 2l 3 v 2 + v 2 + v 2 = v 2 ∴ v 2 = 1 v 2 x y z x 3 ∴ P = 2 n ? 1 mv 2 = 2 ne A 3 2 3 k 4. 分子平均动能: PV = RT ? e = 3P = 3RT = 3RT = 3RT = 3 kT (k =R/N A ,为玻尔兹曼常数) k 2n 2nV 2N 2N A 2 5. 阿伏伽德罗定律: P = nkT (n 为单位体积的分子数) ① 分子的平均速率: v = = ② 分子的方均根速率: = (μ为 mol 质量,可分子平均自由程推导) = 二. 物体的内能 1. 自由度:即确定一个物体的位置所需要的独立坐标参数,如自由运动的质点 需要三个独立坐标来描述其运动,故它有三个自由度。 2. 例:He 三个平动自由度 H 2 三个平动自由度,二个转动自由度 CO 2 三个平动自由度,二个转动自由度,一个振动自由度。 3. 理想气体的内能: E = N i kT = m 2 M ? i RT (i =3 或 i =5) 2 4. 物体的势能 8RT 3kT m 3RT 1 x l A x x

第一章热力学第一定律

第一章 热力学第一定律 一、选择题 1.下述说法中,哪一种正确( ) (A)热容C 不是状态函数; (B)热容C 与途径无关; (C)恒压热容C p 不是状态函数;(D)恒容热容C V 不是状态函数。 2.对于内能是体系状态的单值函数概念,错误理解是( ) (A) 体系处于一定的状态,具有一定的内能; (B) 对应于某一状态,内能只能有一数值不能有两个以上的数值; (C) 状态发生变化,内能也一定跟着变化; (D) 对应于一个内能值,可以有多个状态。 3.某高压容器中盛有可能的气体是O 2 ,Ar, CO 2, NH 3中的一种,在298K 时由5dm3绝热可逆膨胀到6dm3,温度降低21K ,则容器中的气体( ) (A) O 2 (B) Ar (C) CO 2 (D) NH 3 4.戊烷的标准摩尔燃烧焓为-3520kJ·mol -1,CO 2(g)和H 2O(l)标准摩尔生成焓分别为-395 kJ·mol -1和-286 kJ·mol -1,则戊烷的标准摩尔生成焓为( ) (A) 2839 kJ·mol -1 (B) -2839 kJ·mol -1 (C) 171 kJ·mol -1 (D) -171 kJ·mol -1 5.已知反应)()(2 1)(222g O H g O g H =+的标准摩尔反应焓为)(T H m r θ ?,下列说法中不正确的是( )。 (A). )(T H m r θ?是H 2O(g)的标准摩尔生成焓 (B). )(T H m r θ ?是H 2O(g)的标准摩尔燃烧焓 (C). )(T H m r θ?是负值 (D). )(T H m r θ?与反应的θ m r U ?数值相等 6.在指定的条件下与物质数量无关的一组物理量是( ) (A) T , P, n (B) U m , C p, C V (C) ΔH, ΔU, Δξ (D) V m , ΔH f,m (B), ΔH c,m (B) 7.实际气体的节流膨胀过程中,下列那一组的描述是正确的( ) (A) Q=0 ΔH=0 ΔP< 0 ΔT≠0 (B) Q=0 ΔH<0 ΔP> 0 ΔT>0 (C) Q>0 ΔH=0 ΔP< 0 ΔT<0 (D) Q<0 ΔH=0 ΔP< 0 ΔT≠0 8.已知反应 H 2(g) + 1/2O 2(g) →H 2O(l)的热效应为ΔH ,下面说法中不正确的是( ) (A) ΔH 是H 2O(l)的生成热 (B) ΔH 是H 2(g)的燃烧热 (C) ΔH 与反应 的ΔU 的数量不等 (D) ΔH 与ΔH θ数值相等 9.为判断某气体能否液化,需考察在该条件下的( ) (A) μJ-T > 0 (B) μJ-T < 0 (C) μJ-T = 0 (D) 不必考虑μJ-T 的数值

2021人教版选修第十章《热力学定律》word复习学案

2021人教版选修第十章《热力学定律》word复习学 案 复习目标:1.功和内能热和内能 2.热力学第一定能量守恒定律 3.热力学第二定律 4.热力学第二定律的微观说明 知识盘点: 1.关于一个系统,假如只由于外界对它做功而与外界交换能量,它不从外界_______,也不向外界________,如此的过程叫做绝热过程. 2.系统从状态1通过绝热过程达到状态2时,内能的增加量ΔU=U2-U1就等于外界对系统所做的功W,即_______________. 3.热量是在单纯的传热过程中系统____________的量度.当系统从状态1通过单纯的传热达到状态2,内能的增量ΔU=U2-U1就等于外界向系统传递的热量Q,即__________.系统吸取了多少热量,系统的内能就________多少;系统放出了多少热量,系统的内能就 ________多少. 4.尽管做功和热传递都能引起系统内能的改变,但它们依旧有重要区别的,做功是内能与其他形式的能发生________,而热传递只是不同物体(或一个物体的不同部分)之间内能的 ________. 5.一个热力学系统的内能增量等于____________与_______________的和,那个关系叫做热力学第一定律,公式_________.它们的正负号规定如下: 外界对系统做功,W___0;系统对外界做功,W____0. 系统从外界吸热,Q___0;系统向外界放热,Q____0. 系统内能增加,ΔU____0;系统内能减小,ΔU____0. 6.能量既可不能__________,也可不能____________,它只能从一种形式_______为另一种形式,或者从一个物体_______到别的物体,在______或_______的过程中,能量的总量保持不变. 7.任何机器对外界做功都要消耗能量,能量转化和守恒定律的发觉使人们进一步认识到:任何一部机器,只能使能量从________转化为____________形式,而不能无中生有地 ________能量.因此,第一类永动机是____________制成的,因为它违抗了____________.8.凡是实际的过程,只要涉及________现象,如热传递、气体的膨胀、扩散、有摩擦的机械运动……都具有特定的________性.这些过程能够________地朝某个方向进行,例如热量由________物体传向低温物体,而相反的过程,即使不违抗能量守恒定律,也不能________地进行,这确实是说,一切与热现象有关的宏观自然过程差不多上____________. 9.热量不能自发地从__________传到__________,这确实是热力学第二定律的克劳修斯表述,它阐述的是__________的方向性. 10.不可能从____________吸取热量,使之____________,而不产生其他阻碍,这确实是热力学第二定律的开尔文表述.开尔文表述阐述了____________________________的方向性,即通过做功,机械能能够__________转化为内能,而内能无法__________用来做功以转换成机械能,而不产生其他阻碍. 11.有一类永动机,不违抗________________,但违抗______________________,如此的永动机叫做第二类永动机.第二类永动机是不可能制成的. 12.一个系统的个体按确定的____________,有顺序地排列即有序;个体分布________确定的要求,“如何样分布都能够”即无序. 13.一切自发过程总是沿着分子热运动的______________的方向进行,这确实是热力学第二定律的微观意义. 14.自然过程的方向性能够表述为:在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵可不能 ________.因此热力学第二定律又称为熵增加原理. 知识点一绝热过程中做功与内能的改变

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