1、1第 3 节 热力学第一定律、能量守恒定律对点训练考点 1 热力学第一定律的应用1.一个气泡从恒温水槽的底部缓慢向上浮起，(若不计气泡内空气分子势能的变化)则( )A.气泡内空气对外做功，内能不变，同时放热B.气泡内空气对外做功，内能不变，同时吸热C.气泡内空气内能减少，同时放热D.气泡内空气内能不变，不吸热也不放热答案 B解析 气泡上升过程中，由于水对气泡的压强减小，气泡的体积增大，故气泡内空气对外做功，缓慢上升指有时间发生热传递，可认为气泡内空气温度是不变的。不计气泡内空气分子势能的变化，内能不变，故须从外界吸收热量，且吸收的热量等于对外界所做的功。答案为 B。2.在一个大气压下，1 kg
2、 100 的水变为 1 kg 100 的水蒸气的过程，下列说法中正确的是( )A.内能不变，对外界做功，一定是吸热过程B.内能增加，吸收的热量等于内能的增加C.内能不变，吸收的热量等于对外界做的功D.内能增加，从外界吸热，吸收的热量等于对外界做的功和增加的内能答案 D解析 水变成同温度的水蒸气时，分子间距从 r0增大到约 10r0，体积要扩大约 1000倍，故需克服大气压力对外做功，同时克服分子力做功，分子势能增加，内能增加，由热力学第一定律 U Q W，则 Q U W，其中 W 为负值，故选项 D 正确。3.如图所示，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
3、密度大，抽去隔板，加热气体，使两部分气体均匀混合，设在此过程中气体吸热 Q、气体内能增量为 U，则( )A. U Q B UQ D无法比较答案 B解析 两部分气体混合后，因 B 的密度大，重心升高，重力做负功，由热力学第一定2律 W Q U，得 U0， Q0、 U0、 Q0，只能出现 U0，不可能出现 U0，即 B 不可能，B 符合题意；对 C： W0，可能出现 U0、 Upc， QabQac B pbpc， QabQac D pbQac，由于 b、 c 状态温度相同，由玻意耳定律， pbpc，故 C 正确。10.(多选)如图所示， a、 b、 c、 d 表示一定质量的理想气体状态变化过程中的
4、四个状态，图中 ad 平行于横坐标轴， ab 的延长线过原点，以下说法正确的是( )A.从状态 d 到 c，气体不吸热也不放热B.从状态 c 到 b，气体放热C.从状态 a 到 d，气体对外做功D.从状态 b 到 a，气体吸热答案 BCD解析 从状态 d 到 c，温度不变，理想气体内能不变，但是由于压强减小，所以体积5增大，对外做功，还要保持内能不变，一定要吸收热量，故 A 错误；气体从状态 c 到状态b 是一个降压、降温过程，同时体积减小，外界对气体做功，而气体的内能还要减小(降温)就一定要伴随放热的过程，故 B 正确；气体从状态 a 到状态 d 是一个等压、升温的过程，同时体积增大，所以气
5、体要对外做功，C 正确；气体从状态 b 到状态 a 是个等容变化过程，随压强的增大，气体的温度升高，内能增大，而在这个过程中气体的体积没有变化，就没有做功，气体内能的增大是因为气体吸热的结果，故 D 正确。11.(多选)如图所示，内壁光滑、导热良好的汽缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体。当环境温度升高时，缸内气体( )A.内能增加B.对外做功C.压强增大D.分子间的引力和斥力都增大答案 AB解析 因汽缸导热良好，故环境温度升高时封闭气体温度亦升高，而一定质量的理想气体内能只与温度有关，故封闭气体内能增大，A 正确。因汽缸内壁光滑，由活塞受力平衡有 p0S mg pS，即缸内气体的压强 p p0
6、 不变，C 错误。由盖吕萨克定律 恒量，mgS VT可知气体体积膨胀，对外做功，B 正确。理想气体分子间除碰撞瞬间外无相互作用力，故D 错误。12.在一个标准大气压下，水在沸腾时，1 g 的水由液态变成同温度的水汽，其体积由1.043 cm3变为 1676 cm3。已知水的汽化热为 2263.8 J/g。一个标准大气压 p1.01310 5 Pa。求：(1)体积膨胀时气体对外界做的功 W；(2)气体吸收的热量 Q；(3)气体增加的内能 U。答案 (1)169.7 J (2)2263.8 J (3)2094.1 J解析 取 1 g 水为研究系统，把大气视为外界。1 g 沸腾的水变成同温度的水汽需要吸收热量，同时由于体积膨胀，系统要对外做功，所以有 UQ 吸 。(1)气体在等压(大气压)下膨胀做功：6W p(V2 V1)1.01310 5(16761.043)10 6 J169.7 J。(2)气体吸热：Q mL12263.8 J2263.8 J。(3)根据热力学第一定律： U Q W2263.8 J(169.7 J)2094.1 J。
