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C.桶中混浊的泥水在静置一段时间后,泥沙下沉,上面的水变清,泥、水自动分离 D.电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体
解析:选CD 根据热力学第二定律知,A、B错误,D正确；泥、水分离是因为泥沙所受重力大于水的浮力,C正确。
3.(多选)下列叙述和热力学定律相关,其中正确的是( ) A.第一类永动机不可能制成,是因为违背了能量守恒定律 B.能量耗散过程中能量不守恒
C.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界,违背了热力学第二定律 D.能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
解析:选AD 第一类永动机不可能制成,是因为违背了能量守恒定律,选项A正确。能量耗散过程中能量仍然守恒,只是将能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式,选项B错误。电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界,是利用压缩机做功,引起了其他变化,不违背热力学第二定律,选项C错误。能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性,选项D正确。
考点一 热力学第一定律与能量守恒定律[基础自修类]
【题点全练】
1.[热力学第一定律的理解]
关于一定量的气体,下列说法正确的是( ) A.气体吸热,内能一定增大 B.气体对外做功时,其内能一定减小 C.气体被压缩时,内能不可能不变
D.一定量的某种理想气体的内能只与温度有关
解析:选D 由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知,气体的内能变化由W、Q共同决定,气体吸热,如果同时对外做功,则内能不一定增大,故A错误；气体对外做功时,如果同时吸热,则其pV
内能不一定减小,故B错误；根据＝C可知,如果等温压缩,则内能不变,C错误；理想气体
T
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的分子势能为零,所以一定量的某种理想气体的内能只与分子平均动能有关,而分子平均动能和温度有关,D正确。
2.[热力学第一定律的应用]
(2019·全国卷Ⅰ)某容器中的空气被光滑活塞封住,容器和活塞绝热性能良好,空气可视为理想气体。初始时容器中空气的温度与外界相同,压强大于外界。现使活塞缓慢移动,直至容器中的空气压强与外界相同。此时,容器中空气的温度________(填“高于”“低于”或“等于”)外界温度,容器中空气的密度________(填“大于”“小于”或“等于”)外界空气的密度。
解析:活塞光滑、容器绝热,容器内空气体积增大,对外做功,由ΔU＝W＋Q知,气体内能减少,温度降低。气体的压强与温度和单位体积内的分子数有关,由于容器内空气的
温度低于外界温度,但压强相同,则容器中空气的密度大于外界空气的密度。 答案:低于 大于 3.[能量守恒定律的理解]
木箱静止于水平地面上,现在用一个80 N的水平推力推动木箱前进10 m,木箱受到地面的摩擦力为60 N,则转化为木箱与地面系统的内能U和转化为木箱的动能Ek分别是(空气阻力不计)( )
A.U＝200 J,Ek＝600 J C.U＝600 J,Ek＝800 J
解析:选B U＝Ffx＝60×10 J＝600 J Ek＝Fx－U＝80×10 J－600 J＝200 J。
【名师微点】
1.对热力学第一定律的理解
(1)做功和热传递在改变系统内能上是等效的。
(2)做功过程是系统与外界之间的其他形式能量与内能的相互转化。 (3)热传递过程是系统与外界之间内能的转移。 2.热力学第一定律的三种特殊情况
(1)绝热过程:Q＝0,W＝ΔU,外界对物体做的功等于物体内能的增加。
B.U＝600 J,Ek＝200 J D.U＝800 J,Ek＝200 J
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(2)不做功的过程:W＝0,Q＝ΔU,物体吸收的热量等于物体内能的增加。
(3)内能不变的过程:W＋Q＝0,即物体吸收的热量全部用来对外做功,或外界对物体做的功等于物体放出的热量。
考点二 热力学第二定律的理解及应用[基础自修类]
【题点全练】
1.[对热力学第二定律的理解]
根据热力学定律,下列说法错误的是( )
A.电冰箱的工作表明,热量可以从低温物体向高温物体传递 B.空调机在制冷过程中,从室内吸收的热量少于向室外放出的热量
C.科技的不断进步使得人类有可能生产出从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化的热机
D.即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失,热机也不可以把燃料产生的内能全部转化为机械能
解析:选C 热量可以在外界做功的情况下从低温物体向高温物体传递,但不能自发进行,A正确；空调机在制冷过程中,从室内吸收的热量少于向室外放出的热量,B正确；不可能从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化,故C错误；根据热力学第二定律,即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失,热机也不可以把燃料产生的内能全部转化为机械能,故D正确。
2.[热力学第一、二定律的综合考查] 关于热力学定律,下列说法正确的是( ) A.气体吸热后温度一定升高 B.对气体做功可以改变其内能 C.理想气体等压膨胀过程一定放热
D.热量可能自发地从低温物体传到高温物体
解析:选B 根据热力学第一定律,气体吸热后如果对外做功,则温度不一定升高,说法A错误。改变物体内能的方式有做功和传热,对气体做功可以改变其内能,说法B正确。理想气
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pV
体等压膨胀对外做功,根据＝恒量知,膨胀过程一定吸热,说法C错误。根据热力学第二定
T律,热量不可能自发地从低温物体传到高温物体,说法D错误。
3.[两类永动机和热力学的两个定律的比较]
关于两类永动机和热力学的两个定律,下列说法正确的是( ) A.第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律 B.第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律
C.由热力学第一定律可知做功不一定改变内能,热传递也不一定改变内能,但同时做功和热传递一定会改变内能
D.由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的,从单一热源吸收热量,完全变成功也是可能的
解析:选D 第一类永动机违反能量守恒定律,第二类永动机违反热力学第二定律,A、B错；由热力学第一定律可知W≠0,Q≠0,但ΔU＝W＋Q可以等于0,C错；由热力学第二定律可知D中现象是可能的,但会引起其他变化,D对。
【名师微点】
1.对热力学第二定律“关键词”的理解
在热力学第二定律的表述中,“自发地”“不产生其他影响”的含义。
(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性,不需要借助外界提供能量的帮助。
(2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成,对周围环境不产生热力学方面的影响。如吸热、放热、做功等。
2.热力学第二定律的实质
自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。如:
考点三 气体实验定律与热力学定律的综合[师生共研类]