典型例题透析
题型一—— 热力学第一定律
1．内容：外界对物体做的功W加上物体与外界交换的热量Q等于物体内能的变化量第一定律。
2．表达式： 说明： （1）
为内能变化量，
，
内能增加；
内能减小。
，这就是热力学
（2）外界对物体做正功W为正值，外界对物体做负功W为负值。 （3）物体吸收热量，Q为正值，物体放出热量，Q为负值。
1、一定质量的非理想气体（分子间的作用力不可忽略），从外界吸收了
J的功，则：
J的热量，同时
气体对外做了
（1）气体的内能_________（填“增加”或“减少”），其变化量的大小为_________J。 （2）气体的分子势能____________（填“增加”或“减少”）。 （3）分子平均动能如何变化？
思路点拨：由题意知热量Q为正，功W为负，利用热力学第一定律求解（1）问；分子力做功引起分子势能的变化情况与重力做功引起重力势能的变化类似。 解析：
（1）因气体从外界吸收热量，所以Q= 则外界对气体做功
所以物体内能减少了
J，气体对外做功
J， ，得
J，由热力学第一定律
J
（2）因为气体对外做功，体积膨胀，分子间距离增大了，分子力做负功，气体的分子势能增加了。 （3）因为气体内能减少了，而分子势能增加了，所以分子平均动能必然减少了，且分子平均动能的减少量一定大于分子势能的增加量。 总结升华：
（1）做功和热传递两种过程同时发生时，内能的变化就要用热力学第一定律进行综合分析。
（2）做功情况看气体的体积：体积增大，气体对外做功，W为负；体积缩小，外界对气体做功，W为正。若与外界绝热，则不发生热传递，此时Q=0。 举一反三
【变式】某体育馆内有一恒温游泳池，水温等于室温，现有一个气泡从水池底部缓缓上升，那么在上升过程中，泡内气体（可视为理想气体）（ ）
A．分子间的平均距离增大 B．分子平均动能减小 C．不断吸热 D．压强不断减小
答案：ACD
解析：气泡处在恒温的水池中，可认为温度不变，故平均动能不变，选项B错；气泡从水池底部缓缓上升过程中，其压强在不断减小，由气体压强的微观解释可知，体积必在增大，对外做功，而温度不变，对理想气体而言，其内能不变，由热力学第一定律知，气体必不断从外部环境中吸热，故选项A、C、D正确。
题型二——能的转化和守恒定律
（1）能量的转化和守恒定律是自然界最普遍的规律。 （2）永动机是永远造不出来的。
2、一辆汽车正在平直的公路上以速度v匀速行驶，此时汽车的功率为P，已知汽车的总效率为
，
所使用的汽油的热值为q（每完全燃烧单位质量的燃料产生的热量叫热值），现油箱中还有质量为m的汽油。 （1）下列关于汽车行驶过程中做功和能量转化情况的说法正确的是（ ） A．阻力对汽车做负功，机械能转化为内能 B．汽车行驶时因能量损失故总能量不守恒 C．牵引力对汽车做功，使汽车动能增加 D．合外力对汽车的功等于汽油燃烧放出的能量
（2）汽车还能行驶多远？（设汽车的质量为M）
思路点拨：先求出剩余汽油燃烧放出的能量，再求出汽车匀速运动的时间，便可求还能匀速行驶的距离，再由动能定理求出减速的距离。 解析： （1）选A
阻力对汽车做功的过程就是机械能转化为内能的过程，尽管汽车能量损失，但总能量是守恒的。汽车做匀速运动，动能不变，合力为零，合力做功为零。 （2）汽油燃烧放出的能量
汽车匀速行驶 而
，需要的能量
设汽油用完后汽车做匀减速运动的距离为 又
=fv
，则由动能定理知
汽车行驶的距离
以上各式联立得。
总结升华：汽车还能行驶的距离应包括汽油用完后减速运动的距离，很多人漏掉这一段，而只求出匀速行驶距离 举一反三
【变式】取一个横截面积是
的不高的圆筒，筒内装水0.6kg，用来测量射到地面的太阳能，某
3
。
天中午在太阳光照射2min后，水的温度升高了1℃。水的比热容为4.2×10J/（kg·℃）。 （1）计算在阳光直射下，地球表面每平方米每秒钟获得的能量。
（2）已知射到大气顶层的太阳能只有43％到达地球表面，另外57％被大气吸收和反射而未到达地球表面，太阳表面到地球表面的距离为r=
解析： （1）水吸热
m，试估算出太阳辐射的功率。(此问结果保留二位有效数字)
地面每平方米每秒钟获得的能量
（2）每平方米每秒钟，在大气顶层得到的太阳能为 太阳辐射功率
。
题型三——热力学第二定律
热力学第二定律两种表述尽管形式不同，但实质是相同的，都揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性。
3、已知太阳每年辐射到地球上的能量可达m。
（1）试估算太阳每年释放出的能量是多少？
（2）如果太阳辐射到地球上的能量全部用来推动热机发电，能否每年发出
思路点拨：此题考查学生的建模能力，即太阳辐射的总能量是分布在以日地距离为半径的球面上；由热
度电？
，日地距离为r=
m，地球半径R=
力学第二定律可知，从单一热源吸收的热量不可能全部用来对外做功，所以不可能每年发出 解析：
度电。
（1）太阳辐射的能量向四面八方辐射，地球仅仅是其中的一个“小元”，因此太阳辐射的能量只有很少的一部分到达地球，已知日地距离为 r=
，地球运转轨道所在的球面面积为
m，地球半径为 R=
m，所以地球的有效接收面积为
，所以太阳辐射总能量为
（2）每年到达地球的能量为必小于
度电。
，利用该能量推动热机发电，由热力学第二定律可知，其发电量
总结升华：热力学第二定律提示了有大量分子参与的宏观过程的方向性，是独立于热力学第一定律的一个重要自然规律。 举一反三
【变式】用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如图所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象。关于这一现象，说法正确的是（ ） A．这一实验过程不违反热力学第二定律 B．在实验过程中，热水一定降温、冷水一定升温
C．在实验过程中，热水内能全部转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能 D．在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，电能则全部转化成冷水的内能
答案：AB
解析：在实验过程中，热水内能的一部分转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能，因为在转化过程中电路要发热，此实验遵守热力学第二定律，因此A、B正确，C、D错误。
第三部分 实验：用油膜法估测分子的大小
知识要点梳理 实验目的
1．了解本实验的实验原理及所需要的器材，了解实验的注意事项； 2．会正确测出一滴酒精油酸溶液中油酸的体积及形成油膜的面积； 3．会计算分子的大小，正确处理实验数据