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热力学定律章末综合\n一、做功和热传递改变物体的内能做功和热传递都能改变物体的内能,这两种方式是等效的,但又有本质的区别：做功是其他形式的能和内能之间的转化,功是内能转化的量度；而热传递是内能的转移,热量是内能转移的量度.二、热力学第一定律的理解与应用1．表达式ΔU＝Q＋W.\n2．ΔU、Q、W的正负问题凡有利于物体内能增大的,取正号,如内能增加ΔU为正,外界对物体做功W取正号,外界给物体传递热量Q取正号,反之取负号.3．综合问题要理解内能概念记住影响内能大小的因素,对于气体要抓住体积变化是做功的标志(V变大,对外做功,反之对内做功),对于理想气体要抓住温度变化是内能变化的标志(T升高,内能变大,反之,内能减小).\n三、热力学第二定律的几种表述及意义1．热力学第二定律的克劳修斯和开尔文表述(1)热传导具有方向性：热量不能自发地从低温物体传到高温物体.(2)机械能与内能转化的方向性：不可能从单一热库吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响.\n2．热力学第二定律熵的表述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,即在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小.3．实质热力学第二定律的几种表述虽然角度不同,但反映的实质是等价的,即都揭示了自然界宏观过程的方向性.\n[例]如图1所示为英国赛斯特城的主教约翰·维尔金斯在1670年设计的一种机器,原理是这样的：在立柱上放一个强力磁铁A,两槽M和N靠在立柱旁.上槽M上端有一个小孔C,下槽N弯曲.如果在B处放一小铁球,它就会在强磁力作用下向上滚,滚到C时从小孔下落沿N回到B,开始往复运动,从而进行“永恒的运动”.关于这种机器,下列说法正确的是()图1\nA．这种机器可以永恒运动,说明了永动机可以制成B．这种机器是可以制成的,并且小铁球在下滑时能不断对外做功C．这种机器不能永恒运动,如果小铁球能从静止加速上升到C,它就不可能从C加速下滑到B,并再次从B回到CD．这种机器不能永恒运动,关键是因为摩擦阻力太大,要消耗能量\n[解析]这种依靠磁力和重力的永动机是不可能实现的.首先,强力磁铁A的磁性特别强,可以把斜面下端的小铁球吸上来,小铁球完全可以越过小孔C被吸引到强力磁铁A上.其次,若小铁球从小孔C掉了下来,它将受到重力和磁力的共同作用,而磁力又非常大,所以小铁球沿斜面做减速运动,即使小铁球运动到下端,它也绝不可能绕过弯曲的地方又滚到斜面上,因此这种机器不可能永恒运动.[答案]C\n1．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\n解析：当快速下压活塞时,对空气做功,改变了气体的内能,使气体的温度升高,达到乙醚的燃点,使浸有乙醚的棉花燃烧起来.故B正确.答案：B\n2．下列说法中正确的是()A．任何物体的内能就是组成该物体的所有分子热运动动能的总和B．只要对内燃机不断改进,就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能C．做功和热传递在改变内能的方式上是不同的D．满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行\n解析：内能的改变有两种方式：做功是不同形式的能间的转化,热传递是同种能间的转移,故C项正确.内能是物体内所有分子热运动动能和分子势能之和,故A项错.由热力学第二定律可知,热机的效率不可能达到100%,且一切与热现象有关的宏观过程都是有方向性的,故B、D均错.答案：C\n3.如图2所示,p－V图中一定质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时,从外界吸收热量420J,同时膨胀对外做功300J.当气体从状态B经过程Ⅱ回到状态A时,外界压缩气体做功200J,求此过程气体吸收或放出的热量是多少？图2解析：一定质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时,从外界吸收的热量Q1大于气体膨胀对外做的功W1,气体内能增加,由热力学第一定律,气体内能增加量为ΔU＝Q1＋W1＝420J＋(－300)J＝120J.\n气体由状态B经过程Ⅱ回到状态A时,气体内能将减少120J,而此过程中外界对压缩气体做了W2＝200J的功,因而气体必向外界放热,放出的热量为Q2＝ΔU＋W2＝120J＋200J＝320J.答案：放出的热量为320J
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