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熱學(xué) 微專題
1.在一鍋正在沸騰的水中,一個(gè)小氣泡由底層緩慢地升到液面,上升過程中氣泡的壓強(qiáng) 不斷減小,如此氣泡在上浮過程中( )
A.內(nèi)能增大 B.內(nèi)能減小
C.外界對氣泡做功 D.吸收熱量
解析:在沸騰的水中,此環(huán)境下,氣泡的溫度恒定,如此氣泡的內(nèi)能不變,應(yīng)當(dāng)選項(xiàng) A、
B 錯誤;根據(jù)玻意耳定律,pV=C,氣泡在上升過程中,壓強(qiáng)減小,如此體積增大,即氣泡對
外做功,應(yīng)當(dāng)選項(xiàng) C 錯誤;通過上述分析,得知?dú)馀輧?nèi)能不變,且對外做功,根據(jù)ΔU=W+Q, 如此氣泡吸收了熱量,應(yīng)當(dāng)選項(xiàng) D 正確.
答案:D
2.(多項(xiàng)選擇)根據(jù)熱力
2、學(xué)定律,如下說法中正確的答案是( )
A.電冰箱的工作過程明確,熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞
B.空調(diào)機(jī)在制冷過程中,從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量
C.科技的進(jìn)步可以使內(nèi)燃機(jī)成為單一熱源的熱機(jī)
D.壓縮氣體總能使氣體的溫度升高
解析:熱力學(xué)第二定律的表述之一是熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,即自發(fā)
的熱傳遞具有方向性,選項(xiàng) A 中熱量并非自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,選項(xiàng) A 正確;空
調(diào)機(jī)制冷過程中一方面從室內(nèi)吸收熱量,另一方面所消耗電能中的一局部又變?yōu)闊崃可⑹г?
室外,使排放到室外的熱量多于從室內(nèi)吸收的熱量,選項(xiàng) B 正確;
3、由熱力學(xué)第二定律的表述
“不可能從單一熱源吸收熱量,并把它全部用來做功,而不引起其他變化〞可知選項(xiàng)C 錯誤;
內(nèi)能的變化決定于做功和熱傳遞兩個(gè)方面,壓縮氣體的同時(shí)向外界放熱,氣體的溫度可能不 變,也可能降低,選項(xiàng) D 錯誤.
答案:AB
3.關(guān)于兩類永動機(jī)和熱力學(xué)的兩個(gè)定律,如下說法正確的答案是( )
A.第二類永動機(jī)不可能制成是因?yàn)檫`反了熱力學(xué)第一定律
B.第一類永動機(jī)不可能制成是因?yàn)檫`反了熱力學(xué)第二定律
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C.由熱力學(xué)第一定律可知做功不一定改變內(nèi)能,熱傳遞也不一定改變內(nèi)能,但同時(shí)做功 和熱傳遞一定會改變內(nèi)
4、能
D.由熱力學(xué)第二定律可知熱量從低溫物體傳向高溫物體是可能的,從單一熱源吸收熱量, 完全變成功也是可能的
解析:第一類永動機(jī)違反能量守恒定律,第二類永動機(jī)違反熱力學(xué)第二定律,A、B 錯誤;
由熱力學(xué)第一定律可知 W≠0,Q≠0,但ΔU=W+Q 可以等于零,C 錯誤;由熱力學(xué)第二定律可 知 D 中現(xiàn)象是可能的,但會引起其他變化,D 正確.
答案:D
圖 6
4.(多項(xiàng)選擇)如圖 6 所示是一定質(zhì)量的理想氣體的體積 V 和攝氏溫度 t 變化關(guān)系的 V-t 圖象,氣體由狀態(tài) A 變化到狀態(tài) B 的過程中,如下說法正確的答案是( )
A.氣體的內(nèi)能增大
5、
B.氣體的內(nèi)能不變
C.氣體的壓強(qiáng)減小
D.氣體的壓強(qiáng)不變
E.氣體對外做功,同時(shí)從外界吸收熱量
解析:由狀態(tài) A 到狀態(tài) B,溫度升高,內(nèi)能增大,A 正確,B 錯誤;由理想氣體狀態(tài)方程
可知,由狀態(tài) A 到狀態(tài) B,壓強(qiáng)減小,C 正確,D 錯誤;體積增大,對外做功,溫度升高,氣 體內(nèi)能增加,從外界吸收熱量,E 正確.
答案:ACE
圖 7
5. (多項(xiàng)選擇)一定量的理想氣體從狀態(tài) a 開始,經(jīng)歷三個(gè)過程 ab、bc、ca 回到原狀態(tài),
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其 p-T 圖象如圖 7 所示,如下判斷正確的答
6、案是( )
A.過程 ab 中氣體一定吸熱
B.過程 bc 中氣體既不吸熱也不放熱
C.過程 ca 中外界對氣體所做的功等于氣體所放的熱
D.a(chǎn)、b 和 c 三個(gè)狀態(tài)中,狀態(tài) a 分子的平均動能最小
E.b 和 c 兩個(gè)狀態(tài)中,容器壁單位面積單位時(shí)間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同
pV p
解析:因?yàn)?=常數(shù),從題圖中可看出,ab 過程 不變,如此體積 V 不變,因此 ab 過程 T T
是溫度升高、壓強(qiáng)增大、體積不變,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知,過程 ab 一定是吸熱過程,A
正確;bc 過程溫度不變,但是壓強(qiáng)減小,體積膨脹對外做功,應(yīng)該是吸收熱量
7、,B 錯誤;ca
過程壓強(qiáng)不變、溫度降低、體積減小,外界對氣體做功,但由于溫度降低,說明對外放熱大
于外界對其做的功,故 C 錯誤;狀態(tài) a 溫度最低,而溫度是分子平均動能的標(biāo)志,所以狀態(tài)a
分子的平均動能最小,D 正確;bc 過程體積增大了,容器內(nèi)分子數(shù)密度減小,溫度不變,分
子平均速率不變,因此 c 狀態(tài)單位面積容器壁在單位時(shí)間內(nèi)受到分子碰撞的次數(shù)減少了,E 正 確.
答案:ADE
圖 8
6.U 形管兩臂粗細(xì)不等,開口向上,封閉的粗管橫截面積是開口的細(xì)管的三倍,管中裝
入水銀,大氣壓為 76 cmHg.開口管中水銀面到管口距離為 11
8、cm,且水銀面比封閉管內(nèi)高 4 cm,
封閉管內(nèi)空氣柱長為 11 cm,如圖 8 所示.現(xiàn)在開口端用小活塞封住,并緩慢推動活塞,使兩 管液面相平,推動過程中兩管的氣體溫度始終不變,試求:
(1)粗管中氣體的最終壓強(qiáng);
(2)活塞推動的距離.
解析:設(shè)左管橫截面積為 S,如此右管橫截面積為 3S,
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A B
B C
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設(shè)兩管液面相平時(shí),左端液面下降 h ,左端液面上升 h ,
1 2
如此 h +h =4 cm,h S=3h S,
1 2 1 2
解得 h =3 cm,h =1 cm.
1 2
9、
(1)以右管封閉氣體為研究對象,
p =80 cmHg,V =11×3S=33S(cm3)
1 1
V =10×3S=30S(cm 2
3)
等溫變化:p V =p V
1 1 2 2
80 cmHg×33S=p ×30S 解得 p =88 cmHg.
2 2
(2)以左管被活塞封閉氣體為研究對象,如此
p =76 cmHg,V =11S(cm 3 3
3),p =88 cmHg
4
等溫變化:p V =p V
3 3 4 4
解得 V =9.5S(cm3)
4
活塞推動的距離 L=(11+
10、3-9.5)cm=4.5 cm.
答案:(1)88 cmHg (2)4.5 cm
7.一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài) A 變化到狀態(tài) B,再變化到狀態(tài) C,其狀態(tài)變化過程的 p -V 圖象如圖 9 所示.該氣體在狀態(tài) A 時(shí)的溫度為 27℃.求:
圖 9
(1)該氣體在狀態(tài) B 時(shí)的溫度;
(2)該氣體從狀態(tài) A 到狀態(tài) C 的過程中與外界交換的熱量.
p p
解析:(1)對于理想氣體:A→B 過程,由查理定律有 = ,得 T =100 K,所以 t =T -
T T B B B A B
273℃=-173℃.
V V
(2)B→C 過程,由蓋—
11、呂薩克定律有 = ,
T T
B C
得 T =300 K,所以 t =T -273℃=27℃.
C C C
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由于狀態(tài) A 與狀態(tài) C 溫度一樣,氣體內(nèi)能相等,而 A→B 過程是等容積變化,氣體對外不
做功,B→C 過程中氣體體積膨脹對外做功,即從狀態(tài) A 到狀態(tài) C 氣體對外做功,故氣體應(yīng)從 外界吸收熱量.Q=pΔV=1×105×(3×10-3-1×10-3)J=200 J.
答案:見解析
8.如圖 10 所示,長 L=100 cm、粗細(xì)均勻的玻璃管一端封閉.水平放置時(shí),長L =50 cm
0
12、的空氣柱被水銀柱封住,水銀柱長 h=30 cm.將玻璃管緩慢地轉(zhuǎn)到開口向下的豎直位置,然后
豎直插入水銀槽,插入后有Δh=15 cm 的水銀柱進(jìn)入玻璃管.設(shè)整個(gè)過程中溫度始終保持不 變,大氣壓強(qiáng) p =75 cmHg.求:
0
圖 10
(1)試判斷是否有水銀溢出;
(2)插入水銀槽后管內(nèi)氣體的壓強(qiáng) p;
(3)管口距水銀槽液面的距離 H.
解析:(1)設(shè)當(dāng)管轉(zhuǎn)至豎直位置時(shí),水銀恰好位于管口而未從管中漏出,管截面積為 S
圖 11
此時(shí)氣柱長度 l=70 cm
由玻意耳定律得 pl=p L 得:
0 0
p L
p= ≈53
13、.6 cmHg
l
由于 p+ρgh=83.6 cmHg 大于 p ,因此必有水銀從管中漏出.
0
(2)設(shè)當(dāng)管轉(zhuǎn)至豎直位置時(shí),管內(nèi)水銀柱長度為 x
由玻意耳定律得 p SL =(p -ρgx)S(L-x)
0 0 0
整理并代入數(shù)值解得:x=25 cm
設(shè)插入水銀槽后管內(nèi)氣柱長度為 L′
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由題設(shè)條件得
L′=L-(x+Δh)=100 cm-(25+15) cm=60 cm 由玻意耳定律,插入后管內(nèi)壓強(qiáng)
p L
p= =62.5 cmHg.
L′
(3)管內(nèi)水銀與槽內(nèi)水銀面間高度差為
h′=75 cm-62.5 cm=12.5 cm
管口距槽內(nèi)水銀面距離
H=L-L′-h(huán)′=100 cm-60 cm-12.5 cm=27.5 cm.
答案:(1)有水銀溢出 (2)62.5 cmHg (3)27.5 cm
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