2021版高考物理一轮复习热学第3讲热力学定律与能量守恒创新练1含解析选修3_3

这篇资料主要涉及的是高中物理中的热力学定律和能量守恒概念，特别是在实际问题——潜水员潜水作业中气泡上升过程中的物理现象。热力学定律是物理学的基础理论，包括第一定律，也就是能量守恒定律，它表明在一个封闭系统中，能量既不能被创造也不能被消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。 在给定的问题中，潜水员在水下作业时会产生气泡，这些气泡中的气体被视为理想气体。当气泡从水下缓慢上升到水面时，其体积变大，这说明气体膨胀对外界做了功，这里的功为0.4焦耳。这是热力学第一定律的应用，即内能改变等于吸收的热量和对外做的功的总和。由于气泡内温度不变（不考虑水温变化），所以内能ΔU=0，因此根据热力学第一定律，吸收的热量Q等于对外做的功W，即Q=0.4J，选项B正确，A错误。 气泡到达水面后，与外界接触，温度上升，吸收了0.3焦耳的热量，同时气泡内气体的内能增加了0.1焦耳。这时再次应用热力学第一定律，内能增加ΔU=0.1J，所以吸收的热量Q=0.1J+0.3J=0.4J，而对外做的功W=-0.2J，表示气体在温度升高时收缩，对内做功。因此，整个过程中，气泡对外界总共做的功为0.4J+(-0.2J)=0.6J，选项C正确。 气泡在水面后没有破裂，这是因为水的表面张力作用，水面张力可以看作是液体表面的分子间相互吸引的一种表现，它使得气泡在水面保持球形而不破裂，选项D正确。 至于选项E，提到气体体积变大，分子势能变大。这个说法并不适用于理想气体模型，因为理想气体分子间没有相互作用力，其分子势能始终为零，只考虑分子动能，与气体的温度有关。因此，选项E错误。 正确的答案是B、C、D。这个问题展示了热力学第一定律在实际问题中的应用，以及表面张力的基本原理。在复习热力学和能量守恒时，理解并能灵活运用这些基本概念和定律至关重要。