(要点归纳+夯实基础练) 第三节 热力学定理与能量守恒-2023年高考物理一轮系统复习学思用

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第三节 热力学定理与能量守恒
【要点归纳】
一、功和内能
1．内能：任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系统自身状态的物理量，它等于系统中所有分子热运动的动能与分子间相互作用的势能之和，与系统的温度和体积有关，是一个状态量．我们把这个物理量称为系统的内能．
2．功、内能、内能的变化之间的关系
(1)内能与内能的变化
①内能在微观上由分子数和分子热运动剧烈程度和相互作用力决定，宏观上体现为物体的温度和体积，因此物体的内能是一个状态量．
②当物体温度变化时，分子热运动剧烈程度发生改变，分子平均动能变化．物体体积变化时，分子间距离变化，分子势能发生变化，因此物体的内能变化只由初、末状态决定，与中间过程及方式无关．
(2)做功与内能的变化的关系
①当系统从某一状态经过绝热过程到达另一状态时，内能的增加量ΔU就等于外界对系统所做的功W，用式子表示为：ΔU＝W.
②上式表明：在绝热过程中，外界对系统做功，系统的内能增加，外界对系统做多少功，系统的内能就增加多少；系统对外界做功，系统的内能减少，系统对外界做多少功，系统的内能就减少多少．
二、热和内能
1．热传递
(1)定义：热量从高温物体传到低温物体的过程．
(2)条件：相互接触的两物体间存在温度差．
2．热量和内能变化的关系
(1)系统在单纯的传热过程中，内能的增加量ΔU等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q.
(2)上式表明：单纯地传热使物体的内能发生变化，内能改变的多少可用热量来量度．单纯地对物体传热，物体吸收了多少热量，物体的内能就增加多少；物体放出了多少热量，物体的内能就减少多少．
三、做功和热传递在改变物体内能上的关系
1．两种方式的区别
做功：其他形式的能和内能之间的转化。当机械能转化为内能时，必须通过物体的宏观运动才能实现。
热传递：物体间内能的转移，即内能从物体的一部分传到另一部分，或从一个物体传递给另一物体。它是在分子相互作用下，通过分子的微观运动来达到内能的改变的。物体间发生热传递的必要条件是存在温度差。在热传递过程中，内能从高温物体传递给低温物体，使高温物体内能减少，低温物体内能增加，最后达到温度相等。
2．两种方式的联系：做功和热传递都可以改变物体的内能，从它们改变内能的最终结果看，两者是等效的。
四、热力学第一定律
1．热力学第一定律
(1)内容：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做的功的和．
(2)公式：ΔU＝Q＋W.
2．对公式ΔU＝Q＋W中各物理量符号的规定
符号
W
Q
ΔU
＋
外界对物体做功
物体吸收热量
内能增加
－
物体对外界做功
物体放出热量
内能减少
3.热力学第一定律应用中几种特殊情况的探讨
(1)绝热做功过程中，Q＝0，ΔU＝W，外界对物体做的功等于物体内能的增加量．
(2)若过程中不做功只传热，W＝0，则ΔU＝Q，物体吸收的热量等于物体内能的增加量．
(3)若过程的始末状态物体的内能不变，ΔU＝0，即W＋Q＝0，则W＝－Q，外界对物体做的功等于物体放出的热量；或Q＝－W，物体吸收的热量等于物体对外界做的功．
五、对理想气体应用热力学第一定律
(1)对于理想气体来说，因不考虑分子势能，故其内能为所有分子动能的总和(即等于分子数与分子热运动的平均动能的乘积)．内能仅由分子数与温度决定，因此对于一定质量的理想气体来说，内能是否变化取决于其温度是否变化，升温，ΔU为正，降温，ΔU为负，温度不变，ΔU＝0.
(2)理想气体是否做功，取决于其体积的变化．若体积变大，则为气体对外界做功；体积变小，则为外界对气体做功；体积不变，则做功为零．
(3)热量Q取决于容器是绝热的还是导热的，并不是温度升高吸热，温度降低放热．
(4)外界对理想气体做功或理想气体对外界做功时，若恒压膨胀，即压强不变时，功的计算公式为W＝pΔV.(p为理想气体的压强、ΔV为理想气体体积的变化量．)
六、能量守恒定律
1．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别的物体，在转化或转移的过程中其总量保持不变．
2．对能量守恒定律的理解
(1)能量的存在形式及相互转化
各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有诸如电磁能、化学能、原子能等．
各种形式的能，通过某种力做功可以相互转化，例如：利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧，化学能转化为内能；列车刹车后，轮子温度升高，机械能转化为内能．
(2)与某种运动形式对应的能是否守恒是有条件的，例如，物体的机械能守恒，必须是只有重力做功；而能量守恒定律是没有条件的，它是一切自然现象都遵守的基本规律．
(3)能量守恒定律的重要意义
①找到了各种自然现象的公共量度——能量，从而把各种自然现象用定量规律联系起来，揭示了自然规律的多样性和统一性．
②突破了人们关于物质运动的机械观念的范围，从本质上表明了各种运动形式之间相互转化的可能性．能量守恒定律比机械能守恒定律更普遍，它是物理学中解决问题的重要思维方法．能量守恒定律与细胞学说、达尔文的进化论并称19世纪自然科学中三大发现，其重要意义由此可见．
③具有重大实践意义，即彻底粉碎了永动机的幻想．
(4)能量守恒定律中的“转化”和“转移”
①某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加，且减少量和增加量一定相等．
②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．
七、永动机不可能制成
1．第一类永动机
人们把设想中的不消耗能量的机械叫做第一类永动机，第一类永动机是不可能制成的。

2．第一类永动机失败的原因分析
如果没有外界热源供给热量，则有U2－U1＝W，就是说，如果系统内能减少，即U20，根据∆U=W+Q，可知，Q>0，即气体一定从外界吸收热量，选项D正确。故选D。
【答案】 D
7．(多选)(2022•湖南师范大学附属中学二模)下列说法中正确的是(　　)
A．机械能可以全部转化为内能，吸收的热量也可以完全变成机械能
B．当两分子间的距离小于平衡位置的间距时，分子间距变大，分子势能变小
C．晶体的物理性质都是各向异性的
D．液体的表面张力使液体的表面有扩张的趋势
E．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，水蒸发越慢
【解析】 A．在引起其它变化的情况下，机械能可以全部转化为内能，如运动的物体只受摩擦力停下来，吸收的热量也可以全部转化为机械能，选项A正确；
B．当两分子间距离小于平衡位置的间距时，分子力表现为斥力，分子间的距离变大，分子力做正功，则分子势能减小，选项B正确；
C．晶体有单晶体和多晶体两种，单晶体各向异性，而多晶体各向同性，选项C错误；
D．液体的表面张力使液体的表面有收缩的趋势，选项D错误；
E．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同湿度水的饱和汽压，水蒸发变慢，选项E正确。故选ABE。
【答案】 ABE
8．(多选)(2022•成都外国语学校高三(下)二模)下列说法正确的是(　　)
A．布朗运动就是分子的无规则运动
B．若已知固体的摩尔质量、密度、阿伏伽德罗常数，可以估算出单个固体分子的体积
C．分子力做功的多少与分子移动的路径无关
D．浑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，这违背了热力学第二定律
E．一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，分子平均动能一定增大
【解析】 A．布朗运动为悬浮微粒的运动，故A错误；
B．已知某固体物质的摩尔质量、密度和阿伏伽德罗常数，可以利用算出分子体积大小，故B正确；
C．分子力做功的多少与分子移动的路径无关，只与初末位置有关，故C正确；
D．浑浊的泥水在静置一段时间后，泥沙在重力的作用下下沉，上面的水变清，出现了泥、水自动分离现象，不违背热力学第二定律，故D错误；
E．根据盖-吕萨克定律，一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，体积增大，温度升高，所以分子平均动能增大，故E正确。故选BCE。
【答案】 BCE
9．(多选)(2022•四川省石室中学高三(下)第五次专家联测卷)关于热现象，下列说法正确的是( )
A．布朗运动反映了悬浮在液体中的小颗粒内部的分子在永不停息地做无规则运动
B．气体的温度升高，个别气体分子运动的速率可能减小
C．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程
D．一定质量的理想气体温度升高、压强降低，一定从外界吸收热量
E．在完全失重状态下，密闭容器中的理想气体的压强为零
【解析】 A．布朗运动是悬浮在液体中的小颗粒的运动，反映了液体分子在永不停息地做无规则运动，故Ａ错误；
B．气体的温度升高，分子平均动能增大，但个别气体分子运动的速率可能减小，故Ｂ正确；
C．根据热力学第二定律可知，功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程，故Ｃ正确；
D．一定质量的理想气体温度升高，内能增大，压强降低， ，则体积变大，对外做功，根据热力学第一定律可知，一定从外界吸收热量，故Ｄ正确；
E．理想气体的压强与重力无关，是气体分子对器壁的频繁撞击引起的，故E错误，故选BCD。
【答案】 BCD
10．(多选)(2022•湖南省长沙市第一中学高三第五次月考)下列说法正确的是(　　)
A．布朗运动是悬浮在液体中的小颗粒内分子无规则运动的反映
B．固体可以分为晶体和非晶体两类．有些晶体在不同方向上有不同的光学性质
C．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功，而不发生其他的变化
D．一个固体在导热性上呈现各向异性，说明该固体一定是单晶体
E．自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
【解析】 A．布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的无规则运动，是液体分子无规则运动的反映，故A错误；
B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上各向异性，具有不同的光学性质，即晶体的某些性质可以表现为各向异性，故B正确；
C．根据热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸收的热量可全部用于做功而不产生其他影响，故C错误；
D．各向异性是单晶体的特性，一个固体在导热性上呈现各向异性，说明该固体一定是单晶体，故D正确；
E．根据热力学第二定律，自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，故E正确。故选BDE。
【答案】 BDE
11．(多选)(2022•云南省昆明市第一中学高三(下)第八次适应性训练)关于分子动理论及热力学定律，下列说法正确的是(　　)
A．物体可以从单一热源吸收热量全部用于做功
B．温度高的物体内能一定大
C．一个气体分子的实际体积等于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比
D．气体从外界吸收热量，其内能不一定增加
E．热量可以从低温物体传到高温物体
【解析】 A．由热力学第二定律可知，物体可以从单一热源吸收热量全部用于做功，但一定会引起一些其他变化，A正确；
B．温度是分子平均动能的标志，温度高只能说明分子平均动能大，内能是分子势能和分子动能之和，因此温度高的物体内能不一定大，B错误；
C．气体摩尔体积与阿伏加德罗常数之比为一个气体分子所占据的空间，而非一个气体分子的体积，C错误；
D．根据热力学第一定律知，气体从外界吸收热量，Q为正，但由于不知道气体对外界的做功情况，即W的正负及大小无法确定，所以不一定为正，即内能不一定增加，D正确；
E．根据热力学第二定律可知热量可以从低温物体传到高温物体，但需要引起其他变化，E正确。故选ADE。
【答案】 ADE
12．(2022•重庆外国语学校一模)下列说法正确的是(　　)
A．布朗运动就是液体分子的运动
B．单晶体和多晶体都具有各向异性的物理性质
C．清晨草叶上的露珠有呈球形的趋势，是水的表面张力作用的结果
D．第二类永动机不能制成是因为违背了热力学第一定律
【解析】 A．布朗运动不是液体分子的运动，是固体小颗粒的运动，所以A错误；
B．单晶体具有各向异性的物理性质，多晶体具有各向同性的物理性质，所以B错误；
C．清晨草叶上的露珠有呈球形的趋势，是水的表面张力作用的结果，所以C正确；
D．第二类永动机不能制成是因为违背了热力学第二定律，所以D错误；故选C。
【答案】 C
13．(2022•重庆市育才中学校高三(下)二模)根据热力学知识，下列说法错误的是(　　)
A．雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力
B．0℃的冰中的水分子和0℃的液态水中的水分子平均动能相同
C．用阿伏加德罗常数和某种气体的密度，就可以求出该种气体的分子质量
D．寒冷的冬天，利用室内和室外之间的温度差制造一种热机，将空气中的一部分内能转化为机械能是可能的
【解析】 A．雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力，故A正确，不符合题意；
B．0℃的冰中的水分子和0℃的液态水温度想的，则水分子平均动能相同，故B正确，不符合题意；
C．用阿伏加德罗常数和某种气体的密度，再加上气体的摩尔质量，才能求出该种气体分子的分子质量，故C错误，符合题意；
D．寒冷的冬天，利用室内和室外之间的温度差制造一种热机，将空气中的一部分内能转化为机械能是可能的，故D正确，不符合题意。故选C。
【答案】 C
14．(2022•重庆育才中学一模)下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是(　　)
A．第二类永动机不可能制成，是因为违背了热力学第一定律
B．能量耗散过程中能量不守恒
C．夏天打开电冰箱的门，可以起到室内降温作用
D．一切自发过程总是沿着分子无序性增大的方向进行
【解析】 A．第二类永动机不可能制成，是因为违背了热力学第二定律，选项A错误；
B．能量耗散过程中能量也是守恒的，选项B错误；
C．电冰箱制冷机工作后，冰箱冷冻室内的蒸发器温度降低，吸收空气中的热量，而与此同时，冰箱外部的冷凝器温度升高，将热量传给空气，室内空气的热量只是被冰箱吸收后又被放出，所以室温不会下降，不可以起到室内降温作用，选项C错误；
D．根据熵原理， 一切自发过程总是沿着分子无序性增大的方向进行，选项D正确。故选D。
【答案】 D
15．(2022•重庆市第七次质检)下列说法正确的是(　　)
A．布朗运动就是分子的无规则运动
B．分子力做功的多少与分子移动的路径有关
C．浸润液体在细管中上升或者不浸润液体在细管中下降的现象均可称为毛细现象
D．通中浑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，这违背了热力学第二定律
【解析】 A．布朗运动是悬浮在液体中固体微粒的无规则运动，是由大量分子撞击引起的，反应了液体分子无规则的运动，A错误；
B．由于分子间存在着分子力，而分子力做功与路径无关，因此分子间存在与其相对距离有关的分子势能，B错误
C．浸润液体在细管中上升或者不浸润液体在细管中下降的现象均是毛细现象，C正确；
D．泥水分离是机械能向内能的转化，没有违背热力学第二定律，D错误。故选C。
【答案】 C
16．(多选)(2022•云南省三校高三(下)高考备考实用性联考(四))下列说法正确的是(　　)
A．当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小
B．饱和汽的压强一定大于非饱和汽的压强
C．温度总是从分子平均动能大的物体向分子平均动能小的物体转移
D．一定量的水蒸发为同温度的水蒸气，吸收的热量大于其增加的内能
E．干湿泡温度计的干泡与湿泡的示数差越小，则相对湿度越大，人感觉潮湿
【解析】 A．当分子间的引力和斥力平衡时，分子力为0，如果分子间距离改变，则都需要克服分子力做功，所以分子势能都增大，则A正确；
B．相同温度、相同液体，饱和汽的压强大于末饱和汽的压强，但不同温度、液体不一定，故B错误；
C．热量总是从高温物体向低温物体转移，而且温度是分子平均动能的标志，温度越高分子平均动能越大，所以C错误；
D．一定量的水蒸发为同温度的水蒸气，体积增大，对外做功，根据热力学第一定律可知，吸收的热量大于其增加的内能，所以D正确；
E．干湿泡湿度计的湿泡温度计与干泡温度计的示数差距越大，说明湿泡的蒸发非常快，空气的相对湿度越小，即水蒸气的实际压强、绝对湿度离饱和程度越远，干湿泡温度计的干泡与湿泡的示数差越小，则相对湿度越大，人感觉潮湿，所以E正确；故选ADE。
【答案】 ADE
17．(多选)(2022•云南省昆明市第一中学第七次仿真模拟)下列说法正确的是(　　)
A．只要能增加气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以升高
B．物体的内能是物体的动能和分子势能的总和
C．高压气体的体积很难进一步 被压缩，原因是高压气体分子间的作用力表现为斥力
D．在太空大课堂中处于完全失重状态的水滴呈现球形，是由液体表面张力引起的
E．气体对外界做功，物体的内能不一定减少
【解析】 A．温度是分子平均动能的标志，所以增加气体分子热运动的剧烈程度，气体温度就可以升高，故A正确；
B．内能是物体内部所有分子无规则运动的分子动能和分子势能的总和，故B错误；
C．高压气体的体积很难进一步被压缩，原因是气体之间有压强，故C错误；
D．在太空大课堂中处于完全失重状态的水滴呈现球形，是由液体表面张力引起的，故D正确；
E．根据热力学第一定律，一定量气体对外做功，但同时将热量传给气体，则气体的内能不一定减少，故E正确。故选ADE
【答案】 ADE
18．(多选)(2022•云南省昆明市第一中学高三(上)第四次联考)以下说法不正确的是(　　)
A．相同质量的100 °C的水和水蒸气内能相等
B．分子间的引力和斥力都随分子间距离增大而减小
C．人们感觉潮湿是空气相对湿度较大造成的
D．相互之间达到热平衡的两个物体的内能一定相等
E．夏天在密闭绝热的房间内打开工作中的冰箱门，冰箱可以充当空调给室内降温
【解析】 A．内能等于物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，相同质量的100°C的水与100°C的水蒸气的所有分子热运动动能相等，但水蒸气比水的体积大，分子势能较大，因此100 °C的水比同质量的水蒸气内能少，故A错误；
B．分子间的引力和斥力都随分子间距离增大而减小，故B正确；
C．人们感觉潮湿是空气相对湿度较大造成的，故C正确；
D．相互之间达到热平衡的两个物体的温度一定相等，但内能不一定相等，故D错误；
E．根据热力学第二定律可知，冰箱制冷的原理在于通过压缩机做功使热量从低温物体流向高温物体，所以冰箱将冷藏室内的热量吸收后又会向外释放同等的热量，加之电冰箱工作时压缩机和线路元件等也会产生焦耳热，室内热量不减反增，所以不可能通过打开工作中的冰箱门给密闭的室内降温，故E错误。故选ADE。
【答案】 ADE
19．(多选)(2022•四省区八校高三(下)开学考试)下列说法正确的是(　　)
A．温度相同但质量不同的氢气与氧气，他们的分子平均动能不相等
B．蜻蜓可以停在水面上是因为液体具有表面张力
C．熵是物体内分子运动无序程度的量度，气体向真空膨胀时不对外做功，所以系统的熵是不变的
D．冰箱可实现从低温热源处吸热，并在高温热源处放热
E．第二类永动机不可能制成，是因为它违背了热力学第二定律
【解析】 A．温度是分子平均动能的标志，只要温度相同，无论是否同种物质，分子的平均动能一定相同，A错误；
B．蜻蜓可以停在水面上是因为液体具有表面张力，B正确；
C．熵是物体内分子运动无序程度的量度，气体向真空膨胀时虽然不对外做功，但系统的熵是增加的，C错误；
D．冰箱可实现从低温热源处吸热，并在高温热源处放热，D正确；
E．第二类永动机不可能制成，是因为它违背了热力学第二定律，E正确。故选BDE。
【答案】 BDE
20．(多选)(2022•成都石室中学高三(下)专家联测卷(四))下列说法正确的是(　　)
A．扩散现象和布朗运动都证明分子在做永不停息的无规则运动
B．同一个物体，内能的大小与物体的体积和温度有关
C．物体中的分子势能总和与物体体积大小无关
D．物体放出了热量，物体的内能可能不变
E．温度是分子平均动能的标志，所以两个动能不同的分子相比，动能大的分子温度高
【解析】 A．扩散现象和布朗运动都证明分子在做永不停息的无规则运动，A正确；
B．同一个物体，内能的大小与物体的体积和温度有关，体积影响分子总数，温度影响平均动能，B正确；
C．物体中的分子势能总和与物体体积大小有关，因体积影响分子总数，C错误；
D．物体放出了热量，如果外界对物体做功，物体的内能可能不变，D正确；
E．温度是大量分子热运动的宏观体现，单个分子不能比较温度高低，E错误。故选ABD。
【答案】 ABD
21．(多选)(2022•陕西省西安中学高三(上)期中)下列说法中正确的是(　　)
A．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大
B．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大
C．对于一定质量的理想气体，保持压强不变，体积减小，那么它一定从外界吸热
D．电冰箱的工作过程表明，热量可以自发地从低温物体向高温物体传递
E．液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势
【解析】 A．温度高的物体内能不一定大，内能还与质量有关，但分子平均动能一定大，因为温度是平均动能的标志，故A正确；
B．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小克服分子力做功，分子势能增大，故B正确；
C．对于一定质量的理想气体，保持压强不变，体积减小，外界对气体做功，根据可知温度降低，内能减少，根据热力学第一定律可知它一定对外界放热，故C错误；
D．电冰箱需要消耗电能，才能使热量从低温物体向高温物体传递，并不是自发的，故D错误。
E．液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势。故E正确。故选ABE。
【答案】 ABE
22．(多选)(2022•银川一中高三(下)一模)下列说法中正确的是(　　)
A．物体从外界吸热，其内能不一定增大
B．布朗运动是液体分子无规则的运动
C．温度相同的氢气和氧气，它们分子的平均动能相同
D．用气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数可以估算气体分子的体积
E．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大
【解析】 A．物体从外界吸热，若同时对外做功，则其内能不一定增大，选项A正确；
B．布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，是液体分子无规则运动的具体表现，选项B错误；
C．温度是分子平均动能的标志，则温度相同的氢气和氧气，它们分子的平均动能相同，选项C正确；
D．用气体的摩尔体积除以阿伏加德罗常数，可求解一个气体分子运动占据的空间的体积，不可以估算气体分子的体积，选项D错误；
E．当分子力表现为斥力时，分子距离减小时分子力变大且做负功，分子势能变大，即分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大，选项E正确。故选ACE。
【答案】 ACE
23．(多选)(2022•辽宁省名校联盟高三(上)9月联考)下列说法不正确的是( )
A．布朗运动证明液体中的花粉颗粒在做永不停息地无规则运动
B．某些物质能够生成种类不同的晶体，因为它的物质微粒能够形成不同的空间结构
C．第二类永动机无法实现是因为违反了热力学第一定律
D．表面张力是液体内部各部分之间的相互作用力
【解析】 A．花粉颗粒在液体中的布朗运动只能说明液体分子在做无规则运动，不能说明花粉分子在做无规则运动，故A错误，符合题意；
B．物质能够生成种类不同的几种晶体，因为它们的物质微粒能够形成不同的空间结构，故B正确，不符合题意；
C．第二类永动机违背热力学第二定律，所以是制造不出来的，故C错误，符合题意；
D．表面张力是液体表面层分子间的作用力，故D错误，符合题意。故选ACD。
【答案】 ACD
24．(多选)(2022•江西省新余市第一中学高三(上)第三次段考)下列说法正确的是( )
A．温度高的物体分子的平均动能一定大
B．气体分子的体积大小等于气体的摩尔体积跟阿伏伽德罗常数的比值
C．一定质量的0℃的冰熔解为0℃的水，分子平均动能不变，分子势能增加
D．通过技术革新可以达到绝对零度以下
E．一定质量的理想气体吸收热量，它的内能可能不变
【解析】 A．根据温度的微观含义：温度是分子平均动能的标志，可知，分子平均动能一定越大，故A正确；
B．根据气体摩尔体积和阿伏伽德罗常数可以求出一个气体分子所占的体积，由于气体分子间空隙较大，不能求出分子的体积，故B错误；
C．温度是分子的平均动能的标志，一定质量的0℃的冰溶解为0℃的水时分子的平均动能不变；此时吸收热量，故内能增大，则分子势能增大．故C正确；
D．绝对零度是一切低温的极限，只能无限接近，不能达到，故D错误；
E．根据热力学第一定律可知，一定质量的理想气体吸收热量时，如果同时对外做功，内能可能增加、减小或不变，所以内能可能不变，故E正确。故选ACE。
【答案】 ACE
25．(2022•江苏省扬州中学高三(下)开学考试)如图所示，由导热材料制成气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体，将一细管插入液体，活塞上方液体会缓慢流出，在此过程中，大气压强与外界的温度保持不变，则关于这一过程中气缸内的气体(　　)

A．单位时间内气体分子对活塞撞击的次数增多
B．气体分子间存在的斥力是活塞向上运动的原因
C．气体分子的速率分布情况不变
D．气体对外界做的功小于气体从外界吸收的热量
【解析】 A．活塞上方液体逐渐流出，对活塞受力分析可得，气缸内气体压强减小，体积变大，又气缸内气体温度不变，则单位时间气体分子对活塞撞击的次数减少，故A错误；
B．气体分子对活塞的碰撞是活塞向上运动的原因，故B错误；
C．外界的温度保持不变，导热材料制成的气缸内气体温度不变，气体分子的速率分布情况不变，故C正确；
D．气缸内气体温度不变，气缸内气体内能不变；气缸内气体压强减小，体积变大，气体对外界做功；据热力学第一定律，气体对外界做功等于气体从外界吸收的热量，故D错误。故选C。
【答案】 C
26．(2022•江苏省海门中学高(下)期初考试)一恒温水池底部有一水泡从池底缓慢上升，水泡内的气体可视为理想气体，则在水泡上升的过程中(　　)
A．水泡内气体从外界吸热
B．水泡内气体的压强增大
C．水泡内气体的内能减小
D．水泡内气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数增大
【解析】 ABC．气泡内气体的压强为，因为大气压强p0恒定，且气泡缓慢上升过程中h减小，所以p减小，因为水池恒温，所以气泡温度不变，气泡内能不变，气泡的体积增大，对外做功，由热力学第一定律可知，气泡吸热，故A正确，B、C错误；
D．气体压强减小，因气泡温度不变，分子平均动能不变， 可知气泡内分子单位时间内对气泡壁单位面积的撞击次数减少，故D错误。故选A。
【答案】 A
27．(多选)(2022•湖南新高考教学教研联盟高三(下)第一次联考)根据热力学知识，下列说法正确的是( )
A．雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力
B．0℃的冰中的水分子和0℃的液态水中的水分子平均动能相同
C．用阿伏加德罗常数和某种气体的密度，就可以求出该种气体的分子质量
D．寒冷的冬天，利用室内和室外之间的温度差制造一种热机，将空气中的一部分内能转化为机械能是可能的
E．刚烧的开水无法直接饮用，将半杯开水和半杯冷水混合成一杯温水，这个过程是可逆的
【解析】 A．雨天打伞时，液体表面张力的存在使液体表面具有收缩的趋势，所以雨水不能透过布雨伞，故A正确；
B．温度是分子平均动能的标志，0℃的冰与0℃的水分子的平均动能相同。故B正确；
C．用阿伏加德罗常数和某种气体的密度，加气体的摩尔质量，才能求出该种气体的分子质量。故C错误；
D．寒冷的冬天，利用室内和室外之间的温度差制造一种热机，将空气中的一部分内能转化为机械能是可能的，故D正确；
E．根据热力学第二定律可知，该过程不可逆，故E错误。故选ABD。
【答案】 ABD
28．(2022•湖南省长郡中学第四次月考)一定质量的理想气体从a状态开始，经历三个过程ab、bc、ca回到a状态，其p-t图像如图所示，图中ba的延长线过原点O，bc平行于t轴，ca的延长线过点(-273.15℃，0)。下列判断正确的是(　　)

A．过程ab中气体体积不变
B．过程ca中气体体积不变
C．过程ca中外界对气体做功
D．过程bc中气体对外做功
E．b状态与c状态相比，c状态容器壁单位面积单位时间受到气体分子撞击的次数较少
【解析】 A．由图可知，ab过程，b与绝对零度连线的斜率大于a与绝对零度连线的斜率，则b状态气体的体积小于a状态气体的体积，则ab过程中体积减小，故A错误；
B．由图可知，ca过程，气体压强与热力学温度成正比，则气体发生等容变化，气体体积不变，故B正确；
C．由于ca过程体积不变，，所以外界对气体不做功，故C错误；
DE．由图可知，bc过程，气体的压强不变，温度升高，体积变大，气体对外界做功；分子平均动能变大，为保证压强不变，所以容器单位面积、单位时间内受到的气体分子撞击次数减少，故DE正确。
【答案】 BDE
29．(多选)(2022•湖南省雅礼中学高三(下)第七次月考)下列说法中正确的是(　　)
A．一定量气体膨胀对外做功200J，同时从外界吸收220J的热量，则它的内能增大20J
B．在使两个分子间的距离由很远(r>10-9m)减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大，分子势能不断增大
C．由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面存在张力
D．用油膜法测出油分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，只需再知道油的密度即可
E．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，水蒸发越慢
【解析】 A．根据热力学第一定律知，A正确；
B．在使两个分子间的距离由很远(r>10-9m)减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先增大后减小再增大，分子势能先减小后增大，B错误；
C．由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面存在张力，C正确；
D．用油膜法测出油分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，只需再知道油的摩尔体积即可，D错误；
E．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，水蒸发越慢，E正确。故选ACE。
【答案】 ACE
30．(多选)(2022•湖南省雅礼中学高三(上)第五次月考)下列说法正确的是( )
A．对于一定量的理想气体，保持压强不变，体积减小，那么它一定从外界吸热
B．热量总是自发的从分子平均动能大的物体传递到分子平均动能小的物体
C．一定质量的晶体在熔化过程中，其内能保持不变，分子势能增大
D．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大
E．气体对容器压强的大小,是由气体分子的密集程度和气体分子平均动能共同决定的
【解析】 对于一定量的理想气体，保持压强不变，体积减小，外界对气体做功，根据可知温度降低，内能减小，根据热力学第一定律可知它一定对外界放热，故A错误；热量总是自发的从温度高的物体传递到温度低的物体；而温度是分子的平均动能的标志，所以热量总是自发的从分子平均动能大的物体传递到分子平均动能小的物体，故B正确；晶体有固定的熔点，在熔化过程中，温度不变，分子的平均动能保持不变，吸收热量，内能增大，则知分子势能增大，故C错误；当分子力表现为斥力时，分子间距离减小，分子力做负功，分子势能随分子间的距减小而增大，故D正确；气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度这两个因素有关，故E正确．
【答案】 BDE
31．(多选)(2022•双鸭山市第一中学高三(上)期末)下列说法正确的是(　　)
A．对能源的过度消耗使自然界的能量品质不断降低，形成“能源危机”
B．像做功一样，热量的概念只能在涉及能量的转移时才有意义，不能说物体具有多少热量，只能说某一过程物体吸收或者放出了多少热量
C．粘在一起的糖块是多晶体，单个的蔗糖晶体颗粒是单晶体
D．当一个物体被举高时，组成物体的每个分子的重力都做负功，因此分子势能增大，导致物体的内能增大
E．向一锅热水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚，说明温度越高布朗运动越剧烈
【解析】 A．根据能量守恒定律，对能源的过度消耗，能量总量不变，但能量品质会不断降低，形成“能源危机”，故A正确；
B．像做功一样，热量的概念只能在涉及能量的转移时才有意义，不能说物体具有多少热量，只能说某一过程物体吸收或者放出了多少热量，故B正确；
C．粘在一起的糖块没有确定的几何形状是多晶体，单个的蔗糖晶体颗粒有确定的几何形状是单晶体，故C正确；
D．当一个物体被举高时，组成物体的每个分子的重力都做负功，重力势能增大，分子势能是由分子间距离决定，当物体被举高时，分子势能不一定增大，物体内能也不一定增大，故D错误；
E．向一锅热水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚是水的对流引起的，不是布朗运动，故E错误。故选ABC。
【答案】 ABC
32．(多选)(2022•黑龙江省哈三中高三(下)一模)下列说法正确的是(　　)
A．气体体积变化时，其内能可能不变
B．固体很难被压缩是因为分子之间有斥力
C．荷叶上面的小水珠呈球形的主要原因是液体的表面张力作用
D．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零
E．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
【解析】 A．实际气体的内能包括气体分子热运动的动能和分子势能两部分，体积改变时，引起分子势能的变化，若温度变化引起的分子动能的增加(或减小)等于分子势能的减小(或增加)，则内能不变，故A正确；
B．固体很难被压缩是因为分子之间有斥力，故B正确；
C．液体的表面张力有使液体的表面积最小化的趋势，荷叶上面的小水珠呈球形的主要原因是液体的表面张力作用，故C正确；
D．在完全失重的情况下，气体分子仍做无规则热运动，会撞击容器壁，产生压强，故D错误；
E．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是压缩机做功的结果，不违背热力学第二定律，故E错误。故选ABC。
【答案】 ABC
33．(多选)(2022•哈尔滨市第六中学高三(上)期末)下列说法正确的是(　　)
A．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能的缘故
B．物体温度升高时，速率小的分子数目减小，速率大的分子数目增多
C．一定量的100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子平均动能增加
D．物体从外界吸收热量，其内能不一定增加
E．液晶的光学性质具有各向异性
【解析】 A．气体如果失去了容器的约束就会散开，是因为分子间距较大，相互的作用力很微弱，而分子永不停息的做无规则热运动，所以气体分子可以自由扩散，故A错误；
B．在一定温度下，分子速率大小按一定的统计规律分布，物体温度升高时，速率小的分子数目减小，速率大的分子数目增多，故B正确；
C．100℃的水变成100℃的水蒸气，温度不变，其分子平均动能不变，故C错误；
D．做功和热传递都能改变物体的内能，根据热力学第一定律知，物体从外界吸收热量，其内能不一定增加，故D正确；
E．液晶的光学性质具有晶体的各向异性，故E正确。故选BDE。
【答案】 BDE
34．(多选)(2022•黑龙江省大庆一中高三(下)第二次月考)下列说法正确的是( )
A．扩散现象说明了分子在不停地做无规则运动
B．外界对物体做功，物体内能一定增加
C．液体与大气接触，表面层内分子间的作用表现为相互吸引
D．由热力学第二定律可知热量从温度较低物体传向高温物体是可能，从单一热源吸收热量且吸收的热量全部用来对外做功也是可能的
E．高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故
【解析】 A.扩散现象是指物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移直到均匀分布的现象，扩散现象说明了分子在不停地做无规则运动，选项A正确；
B.外界对物体做功，若物体散热，物体内能不一定增加，选项B错误；
C.当液体与大气相接触，表面层内分子间距较大，分子力表现为引力，故选项C正确；
D.由热力学第二定律可知，若有外界影响，热量可以从低温物体传向高温物体，也可以从单一热源吸收热量使之完全变成功，选项D对；
E.高原地区水的沸点较低是由于高原地区大气压强较小，选项E错误．
【答案】 ACD
35．(2022•重庆市育才中学第五次月考)下列说法正确的是(　　)
A．根据热力学定律知，热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体
B．盛有气体的容器做加速运动时，容器中气体的内能必定会随之增大
C．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果
D．当两块薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，这是由于水膜具有表面张力
【解析】 A．根据热力学定律知，热量能够从高温物体传到低温物体，也能从低温物体传到高温物体，但要引起其它变化，故A错误；
B．理想气体的内能由温度决定，与物体的宏观速度大小无关，故B错误；
C．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果，故C正确；
D．当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，这是由于水分子与玻璃分子间引力的结果，故D错误。故选C。
【答案】 C
36．(2022•北京市牛栏山第一中学高三(下)入学考试)下列说法正确的是(　　)
A．气体膨胀对外做功其内能一定减小
B．内能是物体中所有分子热运动动能的总和
C．气体吸热且温度升高，分子的平均动能有可能不变
D．水中花粉颗粒的布朗运动是由水分子的无规则运动引起的
【解析】 A．根据热力学第一定律：，气体膨胀时对外界做功W＜0，但Q不明确，其内能不一定减小，故A错误；
B．内能是物体中所有分子热运动动能与势能的总和，故B错误；
C．温度是分子的平均动能的标志，气体的温度升高，则分子的平均动能一定增大，故C错误；
D．布朗运动是悬浮在水中的花粉颗粒的运动，是由于受到水分子的撞击不平衡而发生的，故反映了水分子的永不停息的无规则运动，故D正确。故选D。
【答案】 D
37．(2022•高考广东卷)利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程__________(选填“是”或“不是”)自发过程。该过程空调消耗了电能，空调排放到室外环境的热量__________(选填“大于”“等于”或“小于”)从室内吸收的热量。
【解析】 [1]空调将热量从温度低的室内传递到温度较高的室外，这个过程要消耗电能，不是自发的过程；
[2]由于空调的压缩机做功，使得空调排放到室外环境的热量大于从室内吸收的热量。
【答案】 ①不是 ②大于
38．(2022•四川省成都市第七中学高三(下)第七次测试)(多选)关于生活中的物理现象，下列说法中正确的是_________。
A．冰箱制冷，说明热量可以从低温物体传递给高温物体
B．彩色液晶电视利用了液晶具有光学性质各向异性的特点
C．对能源的过度消耗会使自然界的能量不断减少，因而存在“能源危机”
D．泡茶时，开水比冷水能快速泡出茶香、茶色，是因为温度越高分子热运动越剧烈
E．水黾能停在水面上是因为受到浮力的作用
【解析】 A．根据热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，冰箱是靠制冷剂来制冷的，常用的制冷剂氟利昂既容易汽化又容易液化，汽化时吸热，液化时放热，冰箱就是利用氟利昂的这种特性来实现制冷的，故A正确；
B．液晶具有各向异性的特点，彩色液晶电视利用了液晶具有光学性质各向异性的特点，故B正确；
C．表述有误，人类可利用的少了，并非能量真的减少了，能量是守恒的，故C错误；
D．温度越高，分子热运动越剧烈，故D正确；
E．并不是由于浮力，而是表面张力，故E错误。故选ABD。
【答案】 ABD
39．(2022•西北工业大学附属中学高三(上)第四次适应性训练)如图所示，一定质量的理想气体发生如图所示的状态变化，从状态A到状态B，在相同时间内撞在单位面积上的分子数_______(选填“增大”、“不变”或“减小”)，从状态A经B、C再回到状态A，气体吸收的热量_______放出的热量(选填“大于”、“小于”或“等于”)。

【解析】 [1][2]理想气体从状态A到状态B，压强不变，体积变大，分子的密集程度减小，所以在相同时间内撞在单位面积上的分子数减小，从状态A经B、C再回到状态A，内能不变，一个循环过程中，A到B气体对外做的功
B到C过程中外界对气体做功
C到A体积不变不做功，所以
根据，解得
即一个循环气体吸热2J，所以一个循环中气体吸收的热量大于放出的热量。
【答案】 ①减小 ②大于
40．(2022•银川一中第六次月考)如图所示，一定质量的理想气体从状态b经过等温过程到状态c，经等压过程到状态a，再经等容过程回到状态b。从状态a到状态b的过程中气体______(填“吸收”或“放出”)热量；从状态c到状态a的过程中，单位时间内碰撞单位器壁面积的分子个数_______(填“增加”或“减少”)。

【解析】 [1]从a到b等容升压，根据，可知温度升高，一定质量的理想气体内能决定于气体的温度，温度升高，则内能增加，根据热力学第一定律，可知，气体不做功，气体从外界吸收热量。
[2]在过程中压强不变，体积减小，则温度降低，则单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数增加。
【答案】 ①吸收 ②增加
41．(2022•广东省执信中学高三(下)月考)一定质量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量J，气体对外界做功J，则该理想气体的内能增加了_____J；气体分子的平均动能_______。(填“增大”、“减小”或“不变”)
【解析】 [1][2]根据热力学第一定律得△U=Q+W=2.5×104J-1.0×104J=1.5×104J，△U＞0，气体内能增加，气体温度一定升高；温度是分子的平均动能的标志，所以分子的平均动能一定增大；
【答案】 ① ②增大
42．(2022•山东省泰安第一中学高三(下)一模)某兴趣小组设计了一温度报警装置，原理图如图。一定质量的理想气体被一上表面涂有导电物质的活塞密封在导热气缸内，活塞厚度不计，质量m=100g，横截面积S=10cm2，开始时活塞距气缸底部的高度为h=6cm，缸内温度为T1=360K。当环境温度上升，活塞缓慢上移△h=4cm，活塞上表面与a、b两触点接触，报警器报警。不计一切摩擦，大气压强恒为p0=1.0×105Pa，g=10m/s2，试求：

(1)该报警装置的报警温度T2；
(2)若上述过程气体的内能增加15.96J，则气体吸收的热量Q为多少。
【解析】 (1)气体发生是等压变化，由气体实验定律，得
代入数据解得T2=600K
(2)缸内气体压强
气体等压膨胀对外做功
由热力学第一定律得ΔU=W+Q
代入数据Q=∆U-W=15.96J+4.04J=20J，则气体吸热20J。
【答案】 (1)600K；(2)20J
43．(2022•黑龙江省大庆一中高三(下)第二次月考)如图所示，一个圆筒形导热汽缸开口向上竖直放置，内有活塞，活塞横截面积为S＝1×10－4m2，质量为m＝1kg，活塞与汽缸之间无摩擦且不漏气。汽缸内密封有一定质量的理想气体，气柱高度h＝0.2m。已知大气压p0＝1.0×105Pa，取g＝10m/s2。

(1)如果在活塞上缓慢堆放一定质量的细砂，气柱高度变为原来的，请计算砂子质量，此过程理想气体吸热还是放热？
(2)如果在(1)的基础上设法升高缸内气体的温度，使活塞恢复到原高度，此过程气体吸收热量为5J，请计算气体内能的增量。
【解析】 (1)因为细砂是缓慢放置的，所以气体发生等温变化，据波意耳定律可得p1V1＝p2V2
其中p1＝p0＋，p2＝p0＋，V1＝hS，V2＝hS
联立解得砂子质量为m0＝1kg
因为气体体积减小，外界对气体做功，理想气体温度不变，内能不变，
由热力学第一定律可知，此过程理想气体放热。
(2)使活塞恢复到原高度的过程，气体压强不变，气体对外做功为W＝－p2(V1－V2)＝－2J
据ΔU＝W＋Q，代入数据解得，气体内能的增量为ΔU＝3J
【答案】 (1)1kg，放热；(2)3J