第54講熱力學(xué)定律與能量守恒定律2024年高考一輪復(fù)習(xí)精細(xì)講義

第54講熱力學(xué)定律與能量守恒定律——?jiǎng)澲攸c(diǎn)之精細(xì)講義系列一．熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律1．改變物體內(nèi)能的兩種方式(1)做功；(2)熱傳遞．2．熱力學(xué)第一定律(1)內(nèi)容：一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界對(duì)它傳遞的熱量和外界對(duì)它做功的和．(2)表達(dá)式：W＋Q＝ΔU.3．能的轉(zhuǎn)化和守恒定律(1)內(nèi)容：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，但在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中其總量不變．(2)第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)：違背能量守恒定律的機(jī)器被稱(chēng)為第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)．它是不可能制成的．二．熱力學(xué)第二定律1．常見(jiàn)的兩種表述(1)克勞修斯表述(按熱傳遞的方向性來(lái)表述)：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體．(2)開(kāi)爾文表述(按機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過(guò)程的方向性來(lái)表述)：不可能從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響．2．第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)：違背宏觀(guān)熱現(xiàn)象方向性的機(jī)器被稱(chēng)為第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)．這類(lèi)永動(dòng)機(jī)不違背能量守恒定律，但它違背了熱力學(xué)第二定律，也是不可能制成的．考點(diǎn)一熱力學(xué)第一定律的理解及應(yīng)用1．熱力學(xué)第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種方式改變內(nèi)能的過(guò)程是等效的，而且給出了內(nèi)能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關(guān)系．2．對(duì)公式ΔU＝Q＋W符號(hào)的規(guī)定符號(hào)WQΔU＋外界對(duì)物體做功物體吸收熱量?jī)?nèi)能增加－物體對(duì)外界做功物體放出熱量?jī)?nèi)能減少3.幾種特殊情況(1)若過(guò)程是絕熱的，則Q＝0，W＝ΔU，外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加量．(2)若過(guò)程中不做功，即W＝0，則Q＝ΔU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加量．(3)若過(guò)程的初、末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＋Q＝0或W＝－Q.外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量．應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的步驟(1)明確研究對(duì)象是哪個(gè)物體或者哪個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)．(2)分別列出系統(tǒng)吸收或放出的熱量Q，外界對(duì)系統(tǒng)所做的功W，系統(tǒng)內(nèi)能的變化ΔU.(3)根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，列方程進(jìn)行求解．【典例1】×104×105J，則此過(guò)程()×105J×105J×104J×104J解析：選B.根據(jù)熱力學(xué)第一定律，W＋Q＝ΔU，所以Q＝ΔU－W×105×104×105×105J，B正確．【典例2】如圖所示，圓柱形容器內(nèi)用活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，已知容器橫截面積為S，活塞重為G，大氣壓強(qiáng)為p0.若活塞固定，封閉氣體溫度升高1℃，需吸收的熱量為Q1.若活塞不固定，仍使封閉氣體溫度升高1℃，需吸收的熱量為Q2.不計(jì)一切摩擦，在活塞可自由移動(dòng)時(shí)，封閉氣體溫度升高1℃，活塞上升的高度h應(yīng)為多少？解析活塞固定時(shí)，由熱力學(xué)第一定律，氣體增加的內(nèi)能ΔU＝Q1活塞不固定時(shí)，設(shè)外界對(duì)氣體做功為W，活塞上升的高度為h，則ΔU＝Q2＋W＝Q2－(p0Sh＋Gh)聯(lián)立解得h＝eq\f(Q2－Q1,p0S＋G)答案eq\f(Q2－Q1,p0S＋G)【典例3】下列說(shuō)法正確的是()A．物體放出熱量，其內(nèi)能一定減小B．物體對(duì)外做功，其內(nèi)能一定減小C．物體吸收熱量，同時(shí)對(duì)外做功，其內(nèi)能可能增加D．物體放出熱量，同時(shí)對(duì)外做功，其內(nèi)能可能不變解析：選C.根據(jù)熱力學(xué)第一定律(公式ΔU＝Q＋W)可知，做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，當(dāng)外界對(duì)物體做的功大于物體放出的熱量或物體吸收的熱量大于物體對(duì)外做的功時(shí)，物體的內(nèi)能增加，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確；物體放出熱量同時(shí)對(duì)外做功，則Q＋W<0，內(nèi)能減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．【典例4】某汽車(chē)后備箱內(nèi)安裝有撐起箱蓋的裝置，它主要由汽缸和活塞組成．開(kāi)箱時(shí)，密閉于汽缸內(nèi)的壓縮氣體膨脹，將箱蓋頂起，如圖所示，在此過(guò)程中，若缸內(nèi)氣體與外界無(wú)熱交換，忽略氣體分子間的相互作用，則缸內(nèi)氣體()A．對(duì)外做正功，分子的平均動(dòng)能減小B．對(duì)外做正功，內(nèi)能增大C．對(duì)外做負(fù)功，分子的平均動(dòng)能增大D．對(duì)外做負(fù)功，內(nèi)能減小解析：選A.缸內(nèi)氣體與外界無(wú)熱交換，說(shuō)明Q＝0，又根據(jù)缸內(nèi)氣體膨脹，所以是缸內(nèi)氣體對(duì)外做正功，W＜0；根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知，氣體的內(nèi)能的改變量ΔU＜0，即內(nèi)能減小，所以氣體溫度降低，分子平均動(dòng)能減小，顯然，只有選項(xiàng)A正確．【典例5】如圖，用帶孔橡皮塞把塑料瓶口塞住，向瓶?jī)?nèi)迅速打氣，在瓶塞彈出前，外界對(duì)氣體做功15J，橡皮塞的質(zhì)量為20g，橡皮塞被彈出的速度為10m/s，若橡皮塞增加的動(dòng)能占?xì)怏w對(duì)外做功的10%，瓶?jī)?nèi)的氣體作為理想氣體，則瓶?jī)?nèi)氣體的內(nèi)能變化量為_(kāi)_______J，瓶?jī)?nèi)氣體的溫度________(填“升高”或“降低”)．解析：由題意可知，氣體對(duì)外做功W對(duì)外＝eq\f(\f(1,2)mv2,η)＝eq\f(\f(1,2)××102,0.1)J＝10J．由題意可知，向瓶?jī)?nèi)迅速打氣，在整個(gè)過(guò)程中，氣體與外界沒(méi)有熱交換，即Q＝0，則氣體內(nèi)能的變化量ΔU＝W＋Q＝15J－10J＋0＝5J，氣體內(nèi)能增加，溫度升高．答案：5升高【典例6】如圖所示的p－V圖象中，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過(guò)ACB過(guò)程至狀態(tài)B，氣體對(duì)外做功280J，吸收熱量410J；氣體又從狀態(tài)B經(jīng)BDA過(guò)程回到狀態(tài)A，這一過(guò)程中外界對(duì)氣體做功200J．則：(1)ACB過(guò)程中氣體的內(nèi)能是增加還是減少？變化量是多少？(2)BDA過(guò)程中氣體是吸熱還是放熱？吸收或放出的熱量是多少？解析：(1)ACB過(guò)程中W1＝－280J，Q1＝410J，由熱力學(xué)第一定律得UB－UA＝W1＋Q1＝130J，故ACB過(guò)程中氣體的內(nèi)能增加了130J.(2)因?yàn)橐欢ㄙ|(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，BDA過(guò)程中氣體內(nèi)能的變化量UA－UB＝－130J，由題意知W2＝200J，由熱力學(xué)第一定律得UA－UB＝W2＋Q2，代入數(shù)據(jù)解得Q2＝－330J，即BDA過(guò)程中氣體放出熱量330J.答案：(1)增加130J(2)放熱330J【典例7】如圖所示，一豎直放置、內(nèi)壁光滑的汽缸內(nèi)用不計(jì)質(zhì)量的活塞封閉有一定質(zhì)量的理想氣體，開(kāi)始時(shí)活塞距汽缸底部的高度為h1＝0.5m，給汽缸加熱，活塞緩慢上升到距離汽缸底部h2＝0.8m處．(1)若封閉氣體在加熱前的溫度為27℃，試計(jì)算在此過(guò)程中氣體溫度的變化量Δt；(2)若在此過(guò)程中汽缸內(nèi)的氣體吸收了450J的熱量，試計(jì)算在此過(guò)程中汽缸內(nèi)封閉氣體增加的內(nèi)能ΔU.(已知活塞的橫截面積S×10－3m2，大氣壓強(qiáng)p0×105Pa.)解析：(1)設(shè)活塞緩慢上升到距離汽缸底部h2＝0.8m處時(shí)，汽缸內(nèi)氣體的溫度為t.此過(guò)程為等壓過(guò)程．由蓋—呂薩克定律可得eq\f(h1S,300K)＝eq\f(h2S,273K＋t)代入數(shù)據(jù)可解得t＝207℃，所以，此過(guò)程中氣體溫度的變化量Δt＝180℃.(2)氣體克服外界大氣壓做功為W＝p0ΔVp0×105Pa，ΔV＝(h2－h(huán)1)S×10－3m3代入數(shù)據(jù)可得W＝150J由熱力學(xué)第一定律ΔU＝－W＋Q可得ΔU＝450J－150J＝300J.答案：(1)180℃(2)300J考點(diǎn)二熱力學(xué)第二定律的理解及應(yīng)用1．在熱力學(xué)第二定律的表述中，“自發(fā)地”、“不產(chǎn)生其他影響”的涵義．(1)“自發(fā)地”指明了熱傳遞等熱力學(xué)宏觀(guān)現(xiàn)象的方向性，不需要借助外界提供能量的幫助．(2)“不產(chǎn)生其他影響”的涵義是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀(guān)過(guò)程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對(duì)周?chē)h(huán)境不產(chǎn)生熱力學(xué)方面的影響．如吸熱、放熱、做功等．2．熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)熱力學(xué)第二定律的每一種表述，都揭示了大量分子參與宏觀(guān)過(guò)程的方向性，進(jìn)而使人們認(rèn)識(shí)到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀(guān)過(guò)程都具有方向性．3．兩類(lèi)永動(dòng)機(jī)的比較第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能不斷地對(duì)外做功的機(jī)器從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響的機(jī)器違背能量守恒定律，不可能制成不違背能量守恒定律，但違背熱力學(xué)第二定律，不可能制成4.熱力學(xué)過(guò)程的方向性實(shí)例【典例8】(多選)關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說(shuō)法正確的是()A．為了增加物體的內(nèi)能，必須對(duì)物體做功或向它傳遞熱量B．對(duì)某物體做功，必定會(huì)使該物體的內(nèi)能增加C．可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣．不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體E．功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶?shí)際宏觀(guān)過(guò)程是不可逆過(guò)程解析：選ACE.由熱力學(xué)第一定律知，改變物體內(nèi)能的方式有兩種，分別為做功和熱傳遞，所以A正確，B錯(cuò)誤．由熱力學(xué)第二定律知，可以從單一熱源吸收熱量使之完全變?yōu)楣?，但?huì)產(chǎn)生其他影響，C正確．熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體，D錯(cuò)誤．一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀(guān)自然過(guò)程都是不可逆的，E正確．【典例9】(多選)關(guān)于永動(dòng)機(jī)和熱力學(xué)定律的討論，下列敘述正確的是()A．第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)違反能量守恒定律B．如果物體從外界吸收了能量，則物體的內(nèi)能一定增加C．保持氣體的質(zhì)量和體積不變，當(dāng)溫度升高時(shí)，每秒撞擊單位面積器壁的氣體分子數(shù)增多D．做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，但從能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，這兩種改變方式是有區(qū)別的解析：選CD.第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，而是違反熱力學(xué)第二定律；故A錯(cuò)誤．改變內(nèi)能有兩種方式，做功和熱傳遞，單憑熱傳遞情況并不能決定內(nèi)能的變化，故B錯(cuò)誤．氣體分子密集程度一定，溫度升高，則動(dòng)能增大，每秒撞擊單位面積器壁的次數(shù)增多，C正確．做功對(duì)應(yīng)能量轉(zhuǎn)化，熱傳遞對(duì)應(yīng)能量轉(zhuǎn)移，D正確．【典例10】(多選)關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說(shuō)法正確的是()A．氣體吸熱后溫度一定升高B．對(duì)氣體做功可以改變其內(nèi)能C．理想氣體等壓膨脹過(guò)程一定放熱D．熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體E．如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定達(dá)到熱平衡解析：選BDE.根據(jù)熱力學(xué)定律，氣體吸熱后如果對(duì)外做功，則溫度不一定升高，說(shuō)法A錯(cuò)誤．改變物體內(nèi)能的方式有做功和傳熱，對(duì)氣體做功可以改變其內(nèi)能，說(shuō)法B正確．理想氣體等壓膨脹對(duì)外做功，根據(jù)eq\f(pV,T)＝恒量知，膨脹過(guò)程一定吸熱，說(shuō)法C錯(cuò)誤．根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，說(shuō)法D正確．兩個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡時(shí)，溫度相等，如果這兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定達(dá)到熱平衡，說(shuō)法E正確．故選B、D、E.考點(diǎn)三熱力學(xué)定律與氣體狀態(tài)變化的綜合氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)第一定律的結(jié)合量是氣體的體積和溫度，當(dāng)溫度變化時(shí)，氣體的內(nèi)能變化，當(dāng)體積變化時(shí)，氣體將伴隨著做功，解題時(shí)要掌握氣體變化過(guò)程的特點(diǎn)：(1)等溫過(guò)程：理想氣體內(nèi)能不變，即ΔU＝0.(2)等容過(guò)程：W＝0.(3)絕熱過(guò)程：Q＝0.“兩分析”巧解熱力學(xué)綜合問(wèn)題【典例11】如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a沿a→b→c變化到狀態(tài)c時(shí)，吸收了340J的熱量，并對(duì)外做功120J．若該氣體由狀態(tài)a沿a→d→c變化到狀態(tài)c時(shí)，對(duì)外做功40J，則這一過(guò)程中氣體______(填“吸收”或“放出”)______J熱量．解析：一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a沿a→b→c變化到狀態(tài)c，吸收了340J的熱量，并對(duì)外做功120J，由熱力學(xué)第一定律有ΔU＝Q1＋W1＝340J－120J＝220J，即從狀態(tài)a到狀態(tài)c，理想氣體的內(nèi)能增加了220J；若該氣體由狀態(tài)a沿a→d→c變化到狀態(tài)c時(shí)，對(duì)外做功40J，此過(guò)程理想氣體的內(nèi)能增加還是220J，所以可以判定此過(guò)程是吸收熱量，由熱力學(xué)第一定律有ΔU＝Q2＋W2，得Q2＝ΔU－W2＝220J＋40J＝260J.答案：吸收260【典例12】(多選)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始，經(jīng)歷等溫或等壓過(guò)程ab、bc、cd、da回到原狀態(tài)，其p－T圖象如圖所示，其中對(duì)角線(xiàn)ac的延長(zhǎng)線(xiàn)過(guò)原點(diǎn)O.下列判斷正確的是()A．氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等B．氣體在狀態(tài)a時(shí)的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能C．在過(guò)程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對(duì)氣體做的功D．在過(guò)程da中氣體從外界吸收的熱量小于氣體對(duì)外界做的功E．在過(guò)程bc中外界對(duì)氣體做的功等于在過(guò)程da中氣體對(duì)外界做的功解析由ac的延長(zhǎng)線(xiàn)過(guò)原點(diǎn)O知，直線(xiàn)Oca為一條等容線(xiàn)，氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等，選項(xiàng)A正確；理想氣體的內(nèi)能由其溫度決定，故在狀態(tài)a時(shí)的內(nèi)能大于在狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能，選項(xiàng)B正確；過(guò)程cd是等溫變化，氣體內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律知，氣體對(duì)外放出的熱量等于外界對(duì)氣體做的功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；過(guò)程da氣體內(nèi)能增大，從外界吸收的熱量大于氣體對(duì)外界做的功，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；由理想氣體狀態(tài)方程知：eq\f(paVa,Ta)＝eq\f(pbVb,Tb)＝eq\f(pcVc,Tc)＝eq\f(pdVd,Td)＝C，即paVa＝CTa，pbVb＝CTb，pcVc＝CTc，pdVd＝CTd.設(shè)過(guò)程bc中壓強(qiáng)為p0＝pb＝pc，過(guò)程da中壓強(qiáng)為p0′＝pd＝pa.由外界對(duì)氣體做功W＝p·ΔV知，過(guò)程bc中外界對(duì)氣體做的功Wbc＝p0(Vb－Vc)＝C(Tb－Tc)，過(guò)程da中氣體對(duì)外界做的功Wda＝p0′(Va－Vd)＝C(Ta－Td)，Ta＝Tb，Tc＝Td，故Wbc＝Wda，選項(xiàng)E正確(此選項(xiàng)也可用排除法直接判斷更快捷)．答案ABE【典例13】(多選)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過(guò)一系列變化過(guò)程，下列說(shuō)法中不正確的是()A．b→c過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)不變，體積增大B．a(chǎn)→b過(guò)程中，氣體體積增大，壓強(qiáng)減小C．c→a過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)增大，體積變小D．c→a過(guò)程中，氣體內(nèi)能增大，體積變小E．c→a過(guò)程中，氣體從外界吸熱，內(nèi)能增加解析：選ACD.b→c過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)p不變，溫度T降低，由eq\f(pV,T)＝C可知，氣體體積V減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；a→b過(guò)程中，氣體的溫度T不變，而壓強(qiáng)p減小，由eq\f(pV,T)＝C可知，氣體體積V增大，選項(xiàng)B正確；c→a過(guò)程中，p與T成正比，由eq\f(pV,T)＝C可知，氣體體積V不變，氣體壓強(qiáng)p與溫度T都增大，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤；c→a過(guò)程中，氣體溫度T升高，氣體內(nèi)能增大，ΔU＞0，氣體體積不變，外界對(duì)氣體做功為零，W＝0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，則Q＝ΔU－W＞0，氣體從外界吸收熱量，選項(xiàng)E正確．【典例14】將如圖所示的裝置的右端部分汽缸B置于溫度始終保持不變的環(huán)境中，絕熱汽缸A和導(dǎo)熱汽缸B均固定在地面上，由剛性桿連接的絕熱活塞與兩汽缸間均無(wú)摩擦，開(kāi)始時(shí)兩形狀相同的長(zhǎng)方體汽缸內(nèi)裝有理想氣體，壓強(qiáng)均為p0、體積均為V0、溫度均為T(mén)0，緩慢加熱A中氣體，使汽缸AT0，穩(wěn)定后，求：(1)汽缸A中氣體的壓強(qiáng)PA以及汽缸B中氣體的體積VB；(2)此過(guò)程中B中氣體吸熱還是放熱？試分析說(shuō)明．解析：(1)因?yàn)榇藭r(shí)活塞處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡條件可知PA＝PB，選汽缸A中氣體為研究對(duì)象，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得p0V0·eq\f(1,T0)＝pAVA·eq\f(1,T0).選汽缸B中氣體為研究對(duì)象，根據(jù)玻意耳定律得p0V0＝pBVB，又因?yàn)?V0＝VA＋VB，聯(lián)立得pA＝pBp0，VBV0.(2)因?yàn)锽中氣體溫度不變，所以?xún)?nèi)能不變，活塞對(duì)B中氣體做正功，由熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w放熱．答案：p0V0(2)放熱見(jiàn)解析【典例15】某同學(xué)利用廢舊物品制作了一個(gè)簡(jiǎn)易氣溫計(jì)：在一個(gè)空葡萄酒瓶中插入一根兩端開(kāi)口的玻璃管，玻璃管內(nèi)有一段長(zhǎng)度可忽略的水銀柱，瓶口處用蠟密封，將酒瓶水平放置，如圖所示．已知該酒瓶容積為480cm3，玻璃管內(nèi)部橫截面積為0.4cm2，瓶口外的有效長(zhǎng)度為48cm.當(dāng)氣溫為7℃時(shí)，水銀柱剛好處在瓶口位置．(1)求該氣溫計(jì)能夠測(cè)量的最高氣溫；(2)假設(shè)水銀柱從瓶口處緩慢移動(dòng)到最右端的過(guò)程中，密封氣體從外界吸收了3J熱量，則在這一過(guò)程中該氣體的內(nèi)能變化了多少？(已知大氣壓強(qiáng)p0×105Pa)解析：(1)封閉氣體發(fā)生等壓變化，則eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，即eq\f(480cm3,273＋7K)＝eq\f(480cm3×48cm3,T)，解得T＝291.2K＝18.2℃.(2)根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，外界對(duì)氣體做功W＝－p0·ΔV＝－1.92J，解得ΔU＝1.08J.答案：(1)18.2℃(2)增加了1.08J【典例16】(1)在高原地區(qū)燒水需要使用高壓鍋．水燒開(kāi)后，鍋內(nèi)水面上方充滿(mǎn)飽和汽．停止加熱，高壓鍋在密封狀態(tài)下緩慢冷卻．在冷卻過(guò)程中，鍋內(nèi)水蒸氣的變化情況為_(kāi)_______．A．壓強(qiáng)變小 B．壓強(qiáng)不變C．一直是飽和汽 D．變?yōu)槲达柡推?2)如圖甲所示，在斯特林循環(huán)的p－V圖象中，一定質(zhì)量理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過(guò)狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A，整個(gè)過(guò)程由兩個(gè)等溫和兩個(gè)等容過(guò)程組成．B→C的過(guò)程中，單位體積中的氣體分子數(shù)目________(選填“增大”、“減小”或“不變”)．狀態(tài)A和狀態(tài)D的氣體分子熱運(yùn)動(dòng)速率的統(tǒng)計(jì)分布圖象如圖乙所示，則狀態(tài)A對(duì)應(yīng)的是________(選填“①”或“②”)．(3)如圖甲所示，在A(yíng)→B和D→A的過(guò)程中，氣體放出的熱量分別為4J和20J．在B→C和C→D的過(guò)程中，氣體吸收的熱量分別為20J和12J．求氣體完成一次循環(huán)對(duì)外界所做的功．解析：(1)高壓鍋在密封狀態(tài)下，因?yàn)槔鋮s過(guò)程是緩慢進(jìn)行的，所以水和水蒸氣保持動(dòng)態(tài)平衡，即水蒸氣一直是飽和汽，故C對(duì)、D錯(cuò)．飽和汽壓隨溫度的降低是減小的，故A對(duì)、B錯(cuò)．(2)B→C過(guò)程氣體體積不變，氣體的總分子數(shù)也不變，故單位體積內(nèi)的分子數(shù)是不變的．由eq\f(pV,T)＝C可知，TA＜TD，溫度越高，分子的平均速率越大，故狀態(tài)A對(duì)應(yīng)的是①.(3)對(duì)A→B過(guò)程應(yīng)用熱力學(xué)第一定律：－4J＋W1＝0，則W1＝4J．對(duì)C→D過(guò)程同理有：12J＋W2＝0，則W2＝－12J．B→C和D→A過(guò)程體積不變，氣體不做功，故一次循環(huán)中氣體對(duì)外界做功8J.答案：(1)AC(2)不變①(3)8J1．（2023·天津·統(tǒng)考高考真題）如圖是爬山所帶氧氣瓶，氧氣瓶里的氣體容積質(zhì)量不變，爬高過(guò)程中，溫度減小，則氣體（）A．對(duì)外做功 B．內(nèi)能減小 C．吸收熱量 D．壓強(qiáng)不變【答案】B【詳解】A．由于爬山過(guò)程中氣體體積不變，故氣體不對(duì)外做功，故A錯(cuò)誤；B．爬山過(guò)程中溫度降低，則氣體內(nèi)能減小，故B正確；C．根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知Δ爬山過(guò)程中氣體不做功，但內(nèi)能見(jiàn)效，故可知?dú)怏w放出熱量，故C錯(cuò)誤；D．爬山過(guò)程中氧氣瓶里的氣體容積質(zhì)量均不變，溫度減小，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有PV可知?dú)怏w壓強(qiáng)減小，故D錯(cuò)誤；故選B。2．（2022·江蘇·高考真題）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體分別經(jīng)歷a→b和a→c兩個(gè)過(guò)程，其中a→b為等溫過(guò)程，狀態(tài)b、c的體積相同，則（）A．狀態(tài)a的內(nèi)能大于狀態(tài)b B．狀態(tài)a的溫度高于狀態(tài)cC．a(chǎn)→c過(guò)程中氣體吸收熱量 D．a(chǎn)→c過(guò)程中外界對(duì)氣體做正功【答案】C【詳解】A．由于a→b的過(guò)程為等溫過(guò)程，即狀態(tài)a和狀態(tài)b溫度相同，分子平均動(dòng)能相同，對(duì)于理想氣體狀態(tài)a的內(nèi)能等于狀態(tài)b的內(nèi)能，故A錯(cuò)誤；B．由于狀態(tài)b和狀態(tài)c體積相同，且pbp可知Tb<Tc，又因?yàn)镃D．因?yàn)閍→c過(guò)程氣體體積增大，氣體對(duì)外界做正功；而氣體溫度升高，內(nèi)能增加，根據(jù)Δ可知?dú)怏w吸收熱量；故C正確，D錯(cuò)誤；故選C。3．（2022·北京·高考真題）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始，沿圖示路徑先后到達(dá)狀態(tài)b和c。下列說(shuō)法正確的是（

）A．從a到b，氣體溫度保持不變 B．從a到b，氣體對(duì)外界做功C．從b到c，氣體內(nèi)能減小 D．從b到c，氣體從外界吸熱【答案】D【詳解】AB．一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始，沿題圖路徑到達(dá)狀態(tài)b過(guò)程中氣體發(fā)生等容變化，壓強(qiáng)減小，根據(jù)查理定律pT=C，可知?dú)怏w溫度降低，再根據(jù)熱力學(xué)第一定律U=Q＋CD．一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)b沿題圖路徑到達(dá)狀態(tài)c過(guò)程中氣體發(fā)生等壓變化，體積增大，根據(jù)VT=C，可知?dú)怏w溫度升高，內(nèi)能增大，再根據(jù)熱力學(xué)第一定律U=Q＋W，可知b到故選D。4．（多選）（2022·天津·高考真題）采用渦輪增壓技術(shù)可提高汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)效率。將渦輪增壓簡(jiǎn)化為以下兩個(gè)過(guò)程，一定質(zhì)量的理想氣體首先經(jīng)過(guò)絕熱過(guò)程被壓縮，然后經(jīng)過(guò)等壓過(guò)程回到初始溫度，則（

）A．絕熱過(guò)程中，氣體分子平均動(dòng)能增加 B．絕熱過(guò)程中，外界對(duì)氣體做負(fù)功C．等壓過(guò)程中，外界對(duì)氣體做正功 D．等壓過(guò)程中，氣體內(nèi)能不變【答案】AC【詳解】AB．一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過(guò)絕熱過(guò)程被壓縮，可知?dú)怏w體積減小，外界對(duì)氣體做正功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體內(nèi)能增加，則氣體溫度升高，氣體分子平均動(dòng)能增加，故A正確，B錯(cuò)誤；CD．一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過(guò)等壓過(guò)程回到初始溫度，可知?dú)怏w溫度降低，氣體內(nèi)能減少；根據(jù)V可知?dú)怏w體積減小，外界對(duì)氣體做正功，故C正確，D錯(cuò)誤。故選AC。5．（多選）（2023·全國(guó)·統(tǒng)考高考真題）對(duì)于一定量的理想氣體，經(jīng)過(guò)下列過(guò)程，其初始狀態(tài)的內(nèi)能與末狀態(tài)的內(nèi)能可能相等的是（）A．等溫增壓后再等溫膨脹B．等壓膨脹后再等溫壓縮C．等容減壓后再等壓膨脹D．等容增壓后再等壓壓縮E．等容增壓后再等溫膨脹【答案】ACD【詳解】A．對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能由溫度決定，故等溫增壓和等溫膨脹過(guò)程溫度均保持不變，內(nèi)能不變，故A正確；B．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程PV可知等壓膨脹后氣體溫度升高，內(nèi)能增大，等溫壓縮溫度不變，內(nèi)能不變，故末狀態(tài)與初始狀態(tài)相比內(nèi)能增加，故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知等容減壓過(guò)程溫度降低，內(nèi)能減??；等壓膨脹過(guò)程溫度升高，末狀態(tài)的溫度有可能和初狀態(tài)的溫度相等，內(nèi)能相等，故C正確；D．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知等容增壓過(guò)程溫度升高；等壓壓縮過(guò)程溫度降低，末狀態(tài)的溫度有可能和初狀態(tài)的溫度相等，內(nèi)能相等，故D正確；E．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知等容增壓過(guò)程溫度升高；等溫膨脹過(guò)程溫度不變，故末狀態(tài)的內(nèi)能大于初狀態(tài)的內(nèi)能，故E錯(cuò)誤。故選ACD。6．（多選）（2023·全國(guó)·統(tǒng)考高考真題）在一汽缸中用活塞封閉著一定量的理想氣體，發(fā)生下列緩慢變化過(guò)程，氣體一定與外界有熱量交換的過(guò)程是（

）A．氣體的體積不變，溫度升高B．氣體的體積減小，溫度降低C．氣體的體積減小，溫度升高D．氣體的體積增大，溫度不變E．氣體的體積增大，溫度降低【答案】ABD【詳解】A．氣體的體積不變溫度升高，則氣體的內(nèi)能升高，體積不變氣體做功為零，因此氣體吸收熱量，A正確；B．氣體的體積減小溫度降低，則氣體的內(nèi)能降低，體積減小外界對(duì)氣體做功，由熱力學(xué)第一定律Δ可知?dú)怏w對(duì)外放熱，B正確；C．氣體的體積減小溫度升高，則氣體的內(nèi)能升高，體積減小外界對(duì)氣體做功，由熱力學(xué)第一定律Δ可知Q可能等于零，即沒(méi)有熱量交換過(guò)程，C錯(cuò)誤；D．氣體的體積增大溫度不變則氣體的內(nèi)能不變，體積增大氣體對(duì)外界做功，由熱力學(xué)第一定律Δ可知Q>0即氣體吸收熱量，D正確；E．氣體的體積增大溫度降低則氣體的內(nèi)能降低，體積增大氣體對(duì)外界做功，由熱力學(xué)第一定律Δ可知Q可能等于零，即沒(méi)有熱量交換過(guò)程，E錯(cuò)誤。故選ABD。7．（多選）（2023·山西·統(tǒng)考高考真題）如圖，一封閉著理想氣體的絕熱汽缸置于水平地面上，用輕彈簧連接的兩絕熱活塞將汽缸分為f、g、h三部分，活塞與汽缸壁間沒(méi)有摩擦。初始時(shí)彈簧處于原長(zhǎng)，三部分中氣體的溫度、體積、壓強(qiáng)均相等。現(xiàn)通過(guò)電阻絲對(duì)f中的氣體緩慢加熱，停止加熱并達(dá)到穩(wěn)定后（）A．h中的氣體內(nèi)能增加 B．f與g中的氣體溫度相等C．f與h中的氣體溫度相等 D．f與h中的氣體壓強(qiáng)相等【答案】AD【詳解】A．當(dāng)電阻絲對(duì)f中的氣體緩慢加熱時(shí)，f中的氣體內(nèi)能增大，溫度升高，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知f中的氣體壓強(qiáng)增大，會(huì)緩慢推動(dòng)左邊活塞，可知h的體積也被壓縮壓強(qiáng)變大，對(duì)活塞受力分析，根據(jù)平衡條件可知，彈簧彈力變大，則彈簧被壓縮。與此同時(shí)彈簧對(duì)右邊活塞有彈力作用，緩慢向右推動(dòng)左邊活塞。故活塞對(duì)h中的氣體做正功，且是絕熱過(guò)程，由熱力學(xué)第一定律可知，h中的氣體內(nèi)能增加，A正確；B．未加熱前，三部分中氣體的溫度、體積、壓強(qiáng)均相等，當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，活塞受力平衡，可知彈簧處于壓縮狀態(tài)，對(duì)左邊活塞分析p則p分別對(duì)f、g內(nèi)的氣體分析，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有pp由題意可知，因彈簧被壓縮，則VfTB錯(cuò)誤；C．在達(dá)到穩(wěn)定過(guò)程中h中的氣體體積變小，壓強(qiáng)變大，f中的氣體體積變大。由于穩(wěn)定時(shí)彈簧保持平衡狀態(tài)，故穩(wěn)定時(shí)f、h中的氣體壓強(qiáng)相等，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程對(duì)h氣體分析可知p聯(lián)立可得TC錯(cuò)誤；D．對(duì)彈簧、活塞及g中的氣體組成的系統(tǒng)分析，根據(jù)平衡條件可知，f與h中的氣體壓強(qiáng)相等，D正確。故選AD。8．（多選）（2023·山東·統(tǒng)考高考真題）一定質(zhì)量的理想氣體，初始溫度為300K，壓強(qiáng)為1×105Pa。經(jīng)等容過(guò)程，該氣體吸收400J的熱量后溫度上升100K；若經(jīng)等壓過(guò)程，需要吸收A．初始狀態(tài)下，氣體的體積為6L B．等壓過(guò)程中，氣體對(duì)外做功C．等壓過(guò)程中，氣體體積增加了原體積的14 D．兩個(gè)過(guò)程中，氣體的內(nèi)能增加量都為【答案】AD【詳解】C．令理想氣體的初始狀態(tài)的壓強(qiáng)，體積和溫度分別為p等容過(guò)程為狀態(tài)二p等壓過(guò)程為狀態(tài)三p由理想氣體狀態(tài)方程可得p解得p體積增加了原來(lái)的13D．等容過(guò)程中氣體做功為零，由熱力學(xué)第一定律Δ兩個(gè)過(guò)程的初末溫度相同即內(nèi)能變化相同，因此內(nèi)能增加都為400JAB．等壓過(guò)程內(nèi)能增加了400J，吸收熱量為600J，由熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w對(duì)外做功為W=解得VA正確B錯(cuò)誤；故選AD。9．（2022·廣東·高考真題）利用空調(diào)將熱量從溫度較低的室內(nèi)傳遞到溫度較高的室外環(huán)境，這個(gè)過(guò)程（選填“是”或“不是”）自發(fā)過(guò)程。該過(guò)程空調(diào)消耗了電能，空調(diào)排放到室外環(huán)境的熱量（選填“大于”“等于”或“小于”）從室內(nèi)吸收的熱量?！敬鸢浮坎皇谴笥凇驹斀狻縖1]空調(diào)將熱量從溫度低的室內(nèi)傳遞到溫度較高的室外，這個(gè)過(guò)程要消耗電能，不是自發(fā)的過(guò)程；[2]由于空調(diào)的壓縮機(jī)做功，使得空調(diào)排放到室外環(huán)境的熱量大于從室內(nèi)吸收的熱量。10．（2022·福建·高考真題）帶有活塞的汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，氣體開(kāi)始處于a狀態(tài)，然后經(jīng)過(guò)a→b→c狀態(tài)變化過(guò)程到達(dá)c狀態(tài)。在V?T圖中變化過(guò)程如圖所示。（1）氣體從a狀態(tài)經(jīng)過(guò)a→b到達(dá)b狀態(tài)的過(guò)程中壓強(qiáng)。（填“增大”、“減小”或“不變”）（2）氣體從b狀態(tài)經(jīng)過(guò)b→c到達(dá)c狀態(tài)的過(guò)程要。（填“吸收”或“放出”）熱量。【答案】增大放出【詳解】（1）[1]由V?T圖像可知，氣體從a狀態(tài)經(jīng)過(guò)a→b到達(dá)b狀態(tài)的過(guò)程中，氣體的體積保持不變，溫度升高，根據(jù)p可知?dú)怏w的壓強(qiáng)增大。（2）[2]由V?T圖像可知，氣體從b狀態(tài)經(jīng)過(guò)b→c到達(dá)c狀態(tài)的過(guò)程，氣體的溫度保持不變，則氣體的內(nèi)能保持不變；氣體的體積減小，則外界對(duì)氣體做正功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體對(duì)外放出熱量。11．（2023·浙江·高考真題）某探究小組設(shè)計(jì)了一個(gè)報(bào)警裝置，其原理如圖所示。在豎直放置的圓柱形容器內(nèi)用面積S=100cm2、質(zhì)量m=1kg的活塞密封一定質(zhì)量的理想氣體，活塞能無(wú)摩擦滑動(dòng)。開(kāi)始時(shí)氣體處于溫度TA=300K、活塞與容器底的距離?0=30cm的狀態(tài)A。環(huán)境溫度升高時(shí)容器內(nèi)氣體被加熱，活塞緩慢上升d=3cm恰好到達(dá)容器內(nèi)的卡口處，此時(shí)氣體達(dá)到狀態(tài)B?；钊３植粍?dòng)，氣體被繼續(xù)加熱至溫度Tc（1）在狀態(tài)B的溫度；（2）在狀態(tài)C的壓強(qiáng)；（3）由狀態(tài)A到狀態(tài)C過(guò)程中從外界吸收熱量Q。【答案】（1）330K；（2）1.1×105【詳解】（1）根據(jù)題意可知，氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過(guò)程中，封閉氣體的壓強(qiáng)不變，則有V解得T（2）從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過(guò)程中，活塞緩慢上升，則p解得p根據(jù)題意可知，氣體由狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過(guò)程中，氣體的體積不變，則有p解得p（3）根據(jù)題意可知，從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程中氣體對(duì)外做功為W由熱力學(xué)第一定律有Δ解得Q=12．（2023·浙江·統(tǒng)考高考真題）如圖所示，導(dǎo)熱良好的固定直立圓筒內(nèi)用面積S=100cm2，質(zhì)量m=1kg的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞能無(wú)摩擦滑動(dòng)。圓筒與溫度300K的熱源接觸，平衡時(shí)圓筒內(nèi)氣體處于狀態(tài)A，其體積VA=600cm3。緩慢推動(dòng)活塞使氣體達(dá)到狀態(tài)B，此時(shí)體積VB=500cm3。固定活塞，升高熱源溫度，氣體達(dá)到狀態(tài)C，此時(shí)壓強(qiáng)pC=1.4×105（1）氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B，其分子平均動(dòng)能________（選填“增大”、“減小”或“不變”），圓筒內(nèi)壁單位面積受到的壓力________（選填“增大”、“減小”或“不變”）；（2）求氣體在狀態(tài)C的溫度Tc；（3）求氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B過(guò)程中外界對(duì)系統(tǒng)做的功W?！敬鸢浮浚?）不變；增大；（2）350K；（3）11J【詳解】（1）圓筒導(dǎo)熱良好，則氣體從狀態(tài)A緩慢推動(dòng)活塞到狀態(tài)B，氣體溫度不變，則氣體分子平均動(dòng)能不變；氣體體積減小，則壓強(qiáng)變大，圓筒內(nèi)壁單位面積受到的壓力增大；（2）狀態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng)p溫度TA=300K；體積VA=600cm3；C態(tài)壓強(qiáng)pC=1.4×105Pa；體積根據(jù)p解得TC=350K（3）從B到C氣體進(jìn)行等容變化，則WBC=0，因從B到C氣體內(nèi)能增加25J可知，氣體從外界吸熱25J，而氣體從A到C從外界吸熱14J，可知?dú)怏w從A到B氣體放熱11J，從A到B氣體內(nèi)能不變，可知從A到B外界對(duì)氣體做功11J。13．（2021·江蘇·高考真題）如圖所示，一定質(zhì)量理想氣體被活塞封閉在汽缸中，活塞的面積為S，與汽缸底部相距L，汽缸和活塞絕熱性能良好，氣體的壓強(qiáng)、溫度與外界大氣相同，分別為p0和t0?，F(xiàn)接通電熱絲加熱氣體，一段時(shí)間后斷開(kāi)，活塞緩慢向右移動(dòng)距離L后停止，活塞與汽缸間的滑動(dòng)摩擦為f，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，整個(gè)過(guò)程中氣體吸收的熱量為（1）內(nèi)能的增加量ΔU；（2）最終溫度T?！敬鸢浮浚?）ΔU=Q?p0【詳解】（1）活塞移動(dòng)時(shí)受力平衡p氣體對(duì)外界做功W=根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q?W解得ΔU=Q?（2）活塞發(fā)生移動(dòng)前，等容過(guò)程p活塞向右移動(dòng)了L，等壓過(guò)程V且V解得T=14．（2023·廣東·統(tǒng)考高考真題）在駐波聲場(chǎng)作用下，水中小氣泡周?chē)后w的壓強(qiáng)會(huì)發(fā)生周期性變化，使小氣泡周期性膨脹和收縮，氣泡內(nèi)氣體可視為質(zhì)量不變的理想氣體，其膨脹和收縮過(guò)程可簡(jiǎn)化為如圖所示的p?V圖像，氣泡內(nèi)氣體先從壓強(qiáng)為p0、體積為V0、溫度為T(mén)0的狀態(tài)A等溫膨脹到體積為5V0、壓強(qiáng)為pB的狀態(tài)B，然后從狀態(tài)B絕熱收縮到體積為V0、壓強(qiáng)為1.9p0、溫度為T(mén)C的狀態(tài)（1）pB（2）TC（3）B到C過(guò)程，氣泡內(nèi)氣體的內(nèi)能變化了多少？【答案】（1）15p0；（2）【詳解】（1）由題可知，根據(jù)玻意耳定律可得p解得p（2）根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知p解得T（3）根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知Δ其中Q=0，故氣體內(nèi)能增加Δ1．(多選)如圖，將一空的鋁制易拉罐開(kāi)口向下壓入恒溫游泳池的水中，則金屬罐在水中緩慢下降過(guò)程中，罐內(nèi)空氣(可視為理想氣體)()A．內(nèi)能增大B．分子間的平均距離減小C．向外界放熱D．對(duì)外界做正功解析：選BC.由于溫度不變，故氣體內(nèi)能不變(理想氣體內(nèi)能取決于溫度)，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；取金屬罐中封閉的理想氣體為研究對(duì)象，金屬罐向下壓入恒溫游泳池中的過(guò)程，可視為等溫過(guò)程，由題意知壓強(qiáng)變大，根據(jù)玻意耳定律p1V1＝p2V2，可知體積變小，故分子平均間距變小，B選項(xiàng)正確；內(nèi)能不變?chǔ)＝0，體積變小，W>0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q<0，即向外放熱，故C選項(xiàng)正確、D選項(xiàng)錯(cuò)誤．2．(多選)下列說(shuō)法中正確的是()A．一定質(zhì)量的理想氣體溫度升高時(shí)，分子的平均動(dòng)能一定增大B．不可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣?，而不產(chǎn)生其他變化C．不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體D．當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時(shí)，分子勢(shì)能隨分子間距離的增大而增大E．分子間距離增大時(shí)，分子力一定減小解析：選ABD.溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，A正確．熱力學(xué)第二定律可以表示為：不可能制成一種循環(huán)動(dòng)作的熱機(jī)，從單一熱源取熱，使之完全變?yōu)楣Χ灰鹌渌兓?，B正確．通過(guò)做功的手段可以使熱量從低溫物體傳向高溫物體，C錯(cuò)誤．當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時(shí)，增大分子間的距離，需要克服分子間的引力做功，所以分子勢(shì)能增大，D正確．分子間的作用力隨分子間的距離增大先增大后減小，因此分子力可能增大，也可能減小，E錯(cuò)誤．3．(多選)下列說(shuō)法正確的是()A．1g100℃的水的內(nèi)能小于1g100℃的水蒸氣的內(nèi)能B．氣體壓強(qiáng)的大小跟氣體分子的平均動(dòng)能、分子的密集程度這兩個(gè)因素有關(guān)C．熱力學(xué)過(guò)程中不可避免地出現(xiàn)能量耗散現(xiàn)象，能量耗散不符合熱力學(xué)第二定律D．第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)樗`反了能量守恒定律E．某種液體的飽和蒸汽壓與溫度有關(guān)解析：選ABE.1g100℃的水的勢(shì)能小于1g100℃的水蒸氣的勢(shì)能，溫度相同，二者的分子平均動(dòng)能相同，故A正確．氣體壓強(qiáng)的大小跟氣體分子的平均動(dòng)能、分子的密集程度這兩個(gè)因素有關(guān)，B正確．熱力學(xué)過(guò)程中不可避免地出現(xiàn)能量耗散現(xiàn)象，能量耗散符合熱力學(xué)第二定律，C錯(cuò)誤．第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)樗`反了能量守恒定律，第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)樗`反了熱力學(xué)第二定律，D錯(cuò)誤．某種液體的飽和蒸汽壓與溫度有關(guān)，E正確．4．(多選)下列說(shuō)法正確的是()A．氣體總是充滿(mǎn)容器，說(shuō)明氣體分子間只存在斥力B．對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，溫度升高，氣體內(nèi)能一定增大C．溫度越高布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈，說(shuō)明水分子的運(yùn)動(dòng)與溫度有關(guān)D．物體內(nèi)能增加，溫度一定升高E．熱量可以從低溫物體傳到高溫物體解析：選BCE.氣體總是充滿(mǎn)容器，說(shuō)明氣體分子在做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，而氣體分子之間既存在引力也存在斥力，A錯(cuò)誤．由于理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，所以對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，溫度升高，氣體內(nèi)能一定增大，B正確．溫度越高布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈，說(shuō)明水中懸浮的微粒的運(yùn)動(dòng)與溫度有關(guān)，而懸浮微粒的運(yùn)動(dòng)是由水分子運(yùn)動(dòng)對(duì)微粒的碰撞造成的，即水分子的運(yùn)動(dòng)與溫度有關(guān)，C正確．物體內(nèi)能增加，例如冰吸熱熔化，內(nèi)能增加，但是溫度不變，D錯(cuò)誤．熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，例如電冰箱中熱量從低溫物體傳到高溫物體，E正確．5．(多選)如圖所示，汽缸和活塞與外界均無(wú)熱交換，中間有一個(gè)固定的導(dǎo)熱性良好的隔板，封閉著兩部分氣體A和B，活塞處于靜止平衡狀態(tài)．現(xiàn)通過(guò)電熱絲對(duì)氣體A加熱一段時(shí)間，后來(lái)活塞達(dá)到新的平衡，不計(jì)氣體分子勢(shì)能，不計(jì)活塞與汽缸壁間的摩擦，大氣壓強(qiáng)保持不變，則下列判斷正確的是()A．氣體A吸熱，內(nèi)能增加B．氣體B吸熱，對(duì)外做功，內(nèi)能不變C．氣體A分子的平均動(dòng)能增大D．氣體A和氣體B內(nèi)每個(gè)分子的動(dòng)能都增大E．氣體B分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)器壁單位面積碰撞總次數(shù)減少解析：選ACE.A氣體經(jīng)歷等容變化，W＝0，而吸收熱量，由ΔU＝W＋Q知，內(nèi)能增加，A正確；B氣體經(jīng)歷等壓變化，W＜0，由eq\f(V,T)＝C可知，T增大，則B氣體吸收熱量，內(nèi)能增加，B錯(cuò)誤；A、B氣體溫度都升高，則氣體分子的平均動(dòng)能都增大，但并不是每個(gè)分子的動(dòng)能都增大，故C正確，D錯(cuò)誤；由于氣體B壓強(qiáng)不變而溫度升高，即分子每次碰撞器壁的沖量增加，則分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)器壁單位面積碰撞總次數(shù)減少，E正確．6．(多選)如圖所示是一定質(zhì)量的理想氣體的體積V和攝氏溫度變化關(guān)系的V－t圖象，氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A．氣體的內(nèi)能增大B．氣體的內(nèi)能不變C．氣體的壓強(qiáng)減小D．氣體的壓強(qiáng)不變E．氣體對(duì)外做功，同時(shí)從外界吸收熱量解析：A到狀態(tài)B，溫度升高，內(nèi)能增大，A正確，B錯(cuò)誤；由理想氣體狀態(tài)方程可知，由狀態(tài)A到狀態(tài)B，壓強(qiáng)減小，C正確、D錯(cuò)誤；氣體內(nèi)能增加，從外界吸收熱量，壓強(qiáng)減小，對(duì)外做功，E正確．7．一定質(zhì)量的理想氣體，狀態(tài)從A→B→C→D→A的變化過(guò)程可用如圖所示的p－V圖描述，圖中p1、p2、V1、V2和V3為已知量．(1)氣體狀態(tài)從A到B是______(填“等容”“等壓”或“等溫”)過(guò)程；(2)狀態(tài)從B到C的變化過(guò)程中，氣體的溫度________(填“升高”“不變”或“降低”)；(3)狀態(tài)從C到D的變化過(guò)程中，氣體________(填“吸熱”或“放熱”)．(4)狀態(tài)從A→B→C→D的變化過(guò)程中，氣體對(duì)外界所做的總功為_(kāi)_______．解析：(1)由p－V圖象可以看出，從A到B是等壓變化．(2)從B到C狀態(tài)，氣體體積不變，壓強(qiáng)減小，則eq\f(pV,T)等于定值可知，氣體溫度降低．(3)從C到D狀態(tài)，氣體壓強(qiáng)不變，體積減小，由eq\f(pV,T)等于定值可知，氣體溫度降低，內(nèi)能減少，ΔU＜0；由于氣體體積減小，外界對(duì)氣體做功，W＞0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知，Q＜0，放熱．(4)從A→B，氣體體積增大，氣體對(duì)外界做功W1＝p2(V3－V1)；從B→C，氣體體積不變，W2＝0；從C→D，氣體體積減小，外界對(duì)氣體做功或氣體對(duì)外界做負(fù)功，即W3＝－p1(V3－V2)；故從A→B→C→D的變化過(guò)程中，氣體對(duì)外界做總功W＝W1＋W2＋W3＝p2(V3－V1)－p1(V3－V2)．答案：(1)等壓(2)降低(3)放熱(4)p2(V3－V1)－p1(V3－V2)8．氣體溫度計(jì)結(jié)構(gòu)如圖所示．玻璃測(cè)溫泡A內(nèi)充有理想氣體．通過(guò)細(xì)玻璃管B和水銀壓強(qiáng)計(jì)相連．開(kāi)始時(shí)A處于冰水混合物中，左管C中水銀面在O點(diǎn)處，右管D中水銀面高出O點(diǎn)h1＝14cm，后將A放入待測(cè)恒溫槽中，上下移動(dòng)D，使C中水銀面仍在O點(diǎn)處，測(cè)得D中水銀面高出O點(diǎn)h2＝44cm.已知外界大氣壓為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相當(dāng)于76cmHg.(1)求恒溫槽的溫度；(2)此過(guò)程A內(nèi)氣體內(nèi)能________(填“增大”或“減小”)；氣體不對(duì)外做功，氣體將________(填“吸熱”或“放熱”)．解析：(1)設(shè)恒溫槽的溫度為T(mén)2，由題意知T1＝273K，A內(nèi)氣體發(fā)生等容變化，根據(jù)查理定律得eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)①p1＝p0＋ph1②p2＝p0＋ph2③聯(lián)立①②③式，代入數(shù)據(jù)得T2＝364K(或91℃)(2)溫度升高，A內(nèi)氣體內(nèi)能增大，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，W＝0，ΔU＞0，即吸熱．答案：(1)364K(或91℃)(2)增大吸熱9．一太陽(yáng)能空氣集熱器，底面及側(cè)面為隔熱材料，頂面為透明玻璃板，集熱器容積為V0，開(kāi)始時(shí)內(nèi)部封閉氣體的壓強(qiáng)為p0.經(jīng)過(guò)太陽(yáng)暴曬，氣體溫度由T0＝300K升至T1＝350K.(1)求此時(shí)氣體的壓強(qiáng)；(2)保持T1＝350K不變，緩慢抽出部分氣體，使氣體壓強(qiáng)再變回到p0.求集熱器內(nèi)剩余氣體的質(zhì)量與原來(lái)總質(zhì)量的比值．判斷在抽氣過(guò)程中剩余氣體是吸熱還是放熱，并簡(jiǎn)述原因．解析：(1)由題意知?dú)怏w體積不變，由查理定律得eq\f(p0,T0)＝eq\f(p1,T1)得p1＝eq\f(T1,T0)p0＝eq\f(350,300)p0＝eq\f(7,6)p0(2)抽氣過(guò)程可等效為等溫膨脹過(guò)程，設(shè)膨脹后氣體的總體積為V2，由玻意耳定律可得p1V0＝p0V2則V2＝eq\f(p1V0,p0)＝eq\f(7,6)V0所以，集熱器內(nèi)剩余氣體的質(zhì)量與原來(lái)總質(zhì)量的比值為eq\f(ρV0,ρ·\f(7,6)V0)＝eq\f(6,7)因?yàn)槌闅膺^(guò)程中剩余氣體溫度不變，故內(nèi)能不變，而剩余氣體的體積膨脹對(duì)外做功．由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知，氣體一定從外界吸收熱量．答案：(1)eq\f(7,6)p0(2)eq\f(6,7)吸熱，原因見(jiàn)解析10．如圖所示，一根兩端開(kāi)口、橫截面積為S＝2cm2足夠長(zhǎng)的玻璃管豎直插入水銀槽中并固定(插入水銀槽中的部分足夠深)．管中有一個(gè)質(zhì)量不計(jì)的光滑活塞，活塞下封閉著長(zhǎng)L＝21cm的氣柱，氣體的溫度為t1＝7℃，外界大氣壓取p0×105Pa(相當(dāng)于75cm高的汞柱的壓強(qiáng))．(1)若在活塞上放一個(gè)質(zhì)量為m＝0.1kg的砝碼，保持氣體的溫度t1不變，則平衡后氣柱為多長(zhǎng)？(g＝10m/s2)(2)若保持砝碼的質(zhì)量不變，對(duì)氣體加熱，使其溫度升高到t2＝77℃，此時(shí)氣柱為多長(zhǎng)？(3)若在(2)過(guò)程中，氣體吸收的熱量為10J，則氣體的內(nèi)能增加多少？解析：(1)被封閉氣體的初狀態(tài)為p1＝p0×105PaV1＝LS＝42cm3，T1＝280K末狀態(tài)壓強(qiáng)p2＝p0＋eq\f(mg,S)×105PaV2＝L2S，T2＝T1＝280K根據(jù)玻意耳定律，有p1V1＝p2V2，即p1L＝p2L2得L2＝eq\f(p1,p2)L＝20cm.(2)對(duì)氣體加熱后，氣體的壓強(qiáng)不變，p3＝p2，V3＝L3S，T3＝350K根據(jù)蓋－呂薩克定律，有eq\f(V2,T2)＝eq\f(V3,T3)，即eq\f(L2,T2)＝eq\f(L3,T3)得L3＝eq\f(T3,T2)L2＝25cm.(3)氣體對(duì)外做的功W＝p2Sh＝p2S(L3－L2)＝1.05J根據(jù)熱力學(xué)第一定律得ΔU＝W＋Q＝－1.05J＋10J＝8.95J答案：(1)20cm(2)25cm(3)8.95J11．如圖1所示，上端開(kāi)口的導(dǎo)熱汽缸放置在水平面上，質(zhì)量為m、橫截面積為s的活塞密封了一定質(zhì)量的理想氣體。當(dāng)環(huán)境溫度為T(mén)1時(shí)，活塞靜止的位置與汽缸底部距離為hh。已知重力加速度為g，活塞厚度及活塞與汽缸壁之間的摩擦不計(jì)，大氣壓強(qiáng)為7mg（1）若緩慢升高環(huán)境溫度，使活塞剛好上移到氣缸口，求此時(shí)的環(huán)境溫度T2（2）若先在缸內(nèi)壁緊貼活塞上表面固定一小卡環(huán)（與活塞接觸但沒(méi)有作用力），如圖2所示，再緩慢升高環(huán)境溫度到T2（3）上問(wèn)中的升溫過(guò)程相對(duì)于（1）問(wèn)中的升溫過(guò)程，氣體少吸收的熱量為多少？T1；（2）4mg；（3）4mg?【詳解】（1）氣體發(fā)生等壓變化，升高后的溫度為T(mén)2s?解得T（2）開(kāi)始時(shí)，缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)p做等容變化p解得p設(shè)卡環(huán)對(duì)活塞的壓力大小為F，則F+mg+解得F＝4mg（3）兩個(gè)過(guò)程中氣體內(nèi)能增量相同，據(jù)