山東新高考物理一輪復(fù)習(xí)講義第12章第3節(jié)熱力學(xué)定律與能量守恒定律

第3節(jié)熱力學(xué)定律與能量守恒定律一、熱力學(xué)第一定律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)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和。(2)表達(dá)式：ΔU＝Q＋W。(3)正、負(fù)號法則：物理量WQΔU＋外界對物體做功物體吸收熱量內(nèi)能增加－物體對外界做功物體放出熱量內(nèi)能減少二、能量守恒定律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，或者是從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。2．條件性能量守恒定律是自然界的普遍規(guī)律，某一種形式的能是否守恒是有條件的。3．第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的，它違背了能量守恒定律。三、熱力學(xué)第二定律1．熱力學(xué)第二定律的兩種表述(1)克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。(2)開爾文表述：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響?；虮硎鰹椤暗诙愑绖?dòng)機(jī)是不可能制成的”。2．用熵的概念表示熱力學(xué)第二定律：在任何自然過程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)減小。3．熱力學(xué)第二定律的微觀意義一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)行。4．第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因是違背了熱力學(xué)第二定律。1．思考辨析(正確的畫“√”，錯(cuò)誤的畫“×”)(1)外界壓縮氣體做功20J，氣體的內(nèi)能可能不變。 (√)(2)給自行車打氣時(shí)，發(fā)現(xiàn)打氣筒的溫度升高，這是因?yàn)榇驓馔矎耐饨缥鼰帷? (×)(3)可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功。 (√)(4)熱機(jī)中，燃?xì)獾膬?nèi)能可以全部變?yōu)闄C(jī)械能而不引起其他變化。 (×)(5)自由擺動(dòng)的秋千擺動(dòng)幅度越來越小，能量正在消失。 (×)(6)利用河水的能量使船逆水航行的設(shè)想，符合能量守恒定律。 (√)2．(人教版選修3－3P61T2)(多選)下列現(xiàn)象中能夠發(fā)生的是()A．一杯熱茶在打開杯蓋后，茶會(huì)自動(dòng)變得更熱B．蒸汽機(jī)把蒸汽的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能C．桶中混濁的泥水在靜置一段時(shí)間后，泥沙下沉，上面的水變清，泥、水自動(dòng)分離D．電冰箱通電后把箱內(nèi)低溫物體的熱量傳到箱外高溫物體CD[由熱力學(xué)第二定律可知，一切自發(fā)進(jìn)行與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程，都具有方向性，A錯(cuò)誤；熱機(jī)的工作效率不可能達(dá)到100%，B錯(cuò)誤；泥沙下沉，系統(tǒng)的重力勢能減少，沒有違背熱力學(xué)第二定律，C正確；冰箱通過壓縮機(jī)的工作，把熱量從低溫物體傳到高溫物體，該過程消耗了電能，沒有違背熱力學(xué)第二定律，D正確。]3．(多選)下列敘述和熱力學(xué)定律相關(guān)，其中正確的是()A．第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成，是因?yàn)檫`背了能量守恒定律B．能量耗散過程中能量不守恒C．電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，違背了熱力學(xué)第二定律D．能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性AD[第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成，是因?yàn)檫`背了能量守恒定律，選項(xiàng)A正確；能量耗散過程中能量仍然守恒，只是將能量從高度有用的形式降級為不大可用的形式，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，是利用壓縮機(jī)做功，引起了其他變化，不違背熱力學(xué)第二定律，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性，選項(xiàng)D正確。]4．對于熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的理解，下列說法正確的是()A．一定質(zhì)量的氣體膨脹對外做功100J，同時(shí)從外界吸收120J的熱量，則它的內(nèi)能增大20JB．物體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加；物體對外界做功，其內(nèi)能一定減少C．凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性，在熱傳遞中，熱量只能從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能從低溫物體傳遞給高溫物體D．第二類永動(dòng)機(jī)違反了熱力學(xué)第一定律A[根據(jù)熱力學(xué)第一定律知ΔU＝W＋Q＝－100J＋120J＝20J，故選項(xiàng)A正確；根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，可知物體從外界吸收熱量，其內(nèi)能不一定增加，物體對外界做功，其內(nèi)能不一定減少，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；通過做功的方式可以讓熱量從低溫物體傳遞給高溫物體，如電冰箱，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；第二類永動(dòng)機(jī)沒有違反能量守恒定律，熱力學(xué)第一定律是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律在熱學(xué)中的反映，因此第二類永動(dòng)機(jī)沒有違反熱力學(xué)第一定律，不能制成是因?yàn)樗`反了熱力學(xué)第二定律，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]熱力學(xué)第一定律與能量守恒定律eq\o([依題組訓(xùn)練])1．(多選)下列說法正確的是()A．氣體擴(kuò)散現(xiàn)象表明氣體分子間存在斥力B．對于同一理想氣體，溫度越高，分子平均動(dòng)能越大C．熱量總是自發(fā)地從分子平均動(dòng)能大的物體傳遞到分子平均動(dòng)能小的物體D．用活塞壓縮汽缸內(nèi)的理想氣體，對氣體做了3.0×105J的功，同時(shí)氣體向外界放出1.5×105J的熱量，則氣體內(nèi)能增加了1.5×105JBCD[氣體擴(kuò)散現(xiàn)象表明氣體分子在做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，故對于同一理想氣體，溫度越高，分子平均動(dòng)能越大，選項(xiàng)B正確；分子的平均動(dòng)能大，則說明物體的溫度高，熱量總是自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體，選項(xiàng)C正確；用活塞壓縮汽缸內(nèi)的理想氣體，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，對氣體做了3.0×105J的功，同時(shí)氣體向外界放出1.5×105J的熱量，則氣體內(nèi)能增加了1.5×105J，選項(xiàng)D正確。]2．(多選)(2016·全國卷Ⅰ改編)關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是()A．氣體吸熱后溫度一定升高B．對氣體做功可以改變其內(nèi)能C．理想氣體等壓膨脹過程一定放熱D．熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體BD[根據(jù)熱力學(xué)定律，氣體吸熱后如果對外做功，則溫度不一定升高，說法A錯(cuò)誤；改變物體內(nèi)能的方式有做功和傳熱，對氣體做功可以改變其內(nèi)能，說法B正確；理想氣體等壓膨脹對外做功，根據(jù)eq\f(pV,T)＝恒量知，膨脹過程一定吸熱，說法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，說法D正確。]3.(多選)(2017·全國卷Ⅱ改編)如圖所示，用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有理想氣體，隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空。現(xiàn)將隔板抽開，氣體會(huì)自發(fā)擴(kuò)散至整個(gè)汽缸。待氣體達(dá)到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來的體積。假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)不漏氣。下列說法正確的是()A．氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同B．氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大C．在自發(fā)擴(kuò)散過程中，氣體對外界做功D．氣體在被壓縮的過程中，外界對氣體做功ABD[氣體向真空膨脹時(shí)不受阻礙，氣體不對外做功，由于汽缸是絕熱的，沒有熱交換，所以氣體擴(kuò)散后內(nèi)能不變，選項(xiàng)A正確；氣體被壓縮的過程中，外界對氣體做功，且沒有熱交換，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，氣體的內(nèi)能增大，選項(xiàng)B、D正確；氣體在真空中自發(fā)擴(kuò)散的過程中不對外做功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。]4．(2019·全國卷Ⅰ)某容器中的空氣被光滑活塞封住，容器和活塞絕熱性能良好，空氣可視為理想氣體。初始時(shí)容器中空氣的溫度與外界相同，壓強(qiáng)大于外界。現(xiàn)使活塞緩慢移動(dòng)，直至容器中的空氣壓強(qiáng)與外界相同。此時(shí)，容器中空氣的溫度(選填“高于”“低于”或“等于”)外界溫度，容器中空氣的密度(選填“大于”“小于”或“等于”)外界空氣的密度。[解析]由于初始時(shí)封閉在容器中的空氣的壓強(qiáng)大于外界壓強(qiáng)，容器和活塞絕熱性能良好，容器中空氣與外界沒有熱量交換，容器中的空氣推動(dòng)活塞對外做功，由熱力學(xué)第一定律可知，空氣內(nèi)能減小。根據(jù)理想氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)可知，活塞緩慢移動(dòng)后容器中空氣的溫度降低，即容器中的空氣溫度低于外界溫度。因壓強(qiáng)與氣體溫度和分子的密集程度有關(guān)，當(dāng)容器中的空氣壓強(qiáng)與外界壓強(qiáng)相同時(shí)，容器中空氣溫度小于外界空氣溫度，故容器中空氣的密度大于外界空氣密度。[答案]低于大于1．對熱力學(xué)第一定律的理解(1)做功和熱傳遞在改變系統(tǒng)內(nèi)能上是等效的。(2)外界對系統(tǒng)做功是其他形式能量與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化。(3)熱傳遞是外界與系統(tǒng)之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。2．熱力學(xué)第一定律的三種特殊情況(1)若過程是絕熱的，則Q＝0，W＝ΔU，外界對物體做的功等于物體內(nèi)能的增加。(2)若過程中不做功，則W＝0，Q＝ΔU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加。(3)若過程的始、末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，則W＋Q＝0，即物體吸收的熱量全部用來對外做功，或外界對物體做的功等于物體放出的熱量。3．應(yīng)用熱力學(xué)第一定律的三點(diǎn)注意(1)做功看體積：體積增大，氣體對外做功，W為負(fù)；體積縮小，外界對氣體做功，W為正。氣體向真空中自由膨脹，對外界不做功，W＝0。(2)與外界絕熱，則不發(fā)生熱傳遞，此時(shí)Q＝0。(3)由于理想氣體沒有分子勢能，所以當(dāng)它的內(nèi)能變化時(shí)，體現(xiàn)在分子動(dòng)能的變化上，從宏觀上看就是溫度發(fā)生的變化。熱力學(xué)第二定律的理解及應(yīng)用eq\o([依題組訓(xùn)練])1．關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是()A．為了增加物體的內(nèi)能，只有對物體做功B．對某物體做功，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C[內(nèi)能的改變可以通過做功或熱傳遞進(jìn)行，故A錯(cuò)；對某物體做功，若物體向外放熱，則物體的內(nèi)能不一定增加，B錯(cuò)；在引起其他變化的情況下，從單一熱源吸收熱量可以將其全部變?yōu)楣?，C對；在引起其他變化的情況下，可以將熱量從低溫物體傳向高溫物體，D錯(cuò)。]2．(多選)下列說法正確的是()A．壓縮氣體總能使氣體的溫度升高B．能量耗散過程中能量是守恒的C．第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成，是因?yàn)檫`背了能量守恒定律D．第二類永動(dòng)機(jī)不違背能量守恒定律，但違背了熱力學(xué)第一定律BC[內(nèi)能的變化取決于做功和熱傳遞兩個(gè)方面，壓縮氣體并不一定能使氣體溫度升高，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由能量守恒定律可知，選項(xiàng)B正確；第一類永動(dòng)機(jī)是指不消耗能量卻可以不斷向外做功的機(jī)器，違背了能量守恒定律，選項(xiàng)C正確；第二類永動(dòng)機(jī)不違背能量守恒定律，但違背了熱力學(xué)第二定律，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]3．(多選)下列關(guān)于熱力學(xué)第二定律的說法中正確的是()A．所有符合能量守恒定律的宏觀過程都能真的發(fā)生B．一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的C．機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能無法全部用來做功而轉(zhuǎn)化成機(jī)械能D．氣體向真空的自由膨脹是可逆的BC[符合能量守恒定律，但違背熱力學(xué)第二定律的宏觀過程不能發(fā)生，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的，選項(xiàng)B正確；機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能無法全部用來做功而轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，選項(xiàng)C正確；氣體向真空的自由膨脹是不可逆的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]4.如圖所示為電冰箱的工作原理示意圖。壓縮機(jī)工作時(shí)，強(qiáng)迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán)。在蒸發(fā)器中制冷劑汽化吸收箱體內(nèi)的熱量，經(jīng)過冷凝器時(shí)制冷劑液化，放出熱量到箱體外。(1)(多選)下列說法正確的是()A．熱量可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外B．電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，是因?yàn)槠湎牧穗娔蹸．電冰箱的工作原理不違反熱力學(xué)第一定律D．電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)第一定律(2)電冰箱的制冷系統(tǒng)從冰箱內(nèi)吸收的熱量與釋放到外界的熱量相比，有怎樣的關(guān)系？[解析](1)熱力學(xué)第一定律是熱現(xiàn)象中內(nèi)能與其他形式能的轉(zhuǎn)化規(guī)律，是能量守恒定律的具體表現(xiàn)，適用于所有的熱學(xué)過程，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第二定律可知，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，除非有外界的影響或幫助，電冰箱把熱量從低溫的內(nèi)部傳到高溫的外部，需要壓縮機(jī)的幫助并消耗電能，故B項(xiàng)正確，A項(xiàng)錯(cuò)誤。(2)由熱力學(xué)第一定律可知，電冰箱制冷系統(tǒng)從冰箱內(nèi)吸收了熱量，同時(shí)消耗了電能，釋放到外界的熱量比從冰箱內(nèi)吸收的熱量多。[答案](1)BC(2)見解析1．對熱力學(xué)第二定律關(guān)鍵詞的理解在熱力學(xué)第二定律的表述中，“自發(fā)地”“不產(chǎn)生其他影響”的含義。(1)“自發(fā)地”指明了熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(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”的含義是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對周圍環(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)自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。如3．兩類永動(dòng)機(jī)的比較分類第一類永動(dòng)機(jī)第二類永動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)要求不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能不斷地對外做功的機(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)器不可能制成的原因違背能量守恒定律不違背能量守恒定律，違背熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第一定律與圖象的綜合應(yīng)用eq\o([依題組訓(xùn)練])1.(多選)(2018·全國卷Ⅲ改編)如圖所示，一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其過程如p-V圖中從a到b的直線所示。在此過程中()A．氣體溫度一直降低B．氣體內(nèi)能一直增加C．氣體一直對外做功D．氣體一直從外界吸熱BCD[一定量的理想氣體從a到b的過程，由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(paVa,Ta)＝eq\f(pbVb,Tb)可知，Tb>Ta，即氣體的溫度一直升高，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，可知?dú)怏w的內(nèi)能一直增加，選項(xiàng)B正確；由于從a到b的過程中氣體的體積增大，所以氣體一直對外做功，選項(xiàng)C正確；根據(jù)熱力學(xué)第一定律，從a到b的過程中，氣體一直從外界吸熱，選項(xiàng)D正確。]2.(多選)(2018·全國卷Ⅰ改編)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷過程①、②、③、④到達(dá)狀態(tài)e。對此氣體，下列說法正確的是()A．過程①中氣體的壓強(qiáng)逐漸減小B．過程②中氣體對外界做正功C．過程④中氣體從外界吸收了熱量D．狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等BD[由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(paVa,Ta)＝eq\f(pbVb,Tb)可知，pb>pa，即過程①中氣體的壓強(qiáng)逐漸增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于過程②中氣體體積增大，所以過程②中氣體對外做功，選項(xiàng)B正確；過程④中氣體體積不變，氣體對外做功為零，溫度降低，內(nèi)能減小，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，過程④中氣體放出熱量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于狀態(tài)c、d的溫度相等，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，可知狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等，選項(xiàng)D正確。]3.(2016·全國卷Ⅱ改編)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷等溫或等壓過程ab、bc、cd、da回到原狀態(tài)，其p-T圖象如圖所示，其中對角線ac的延長線過原點(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)能小于它在狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能C．在過程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對氣體做的功D．在過程da中氣體從外界吸收的熱量小于氣體對外界做的功A[由ac的延長線過原點(diǎn)O知，直線Oca為一條等容線，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錯(cuò)誤；過程cd是等溫變化，氣體內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律知，氣體對外放出的熱量等于外界對氣體做的功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；過程da氣體內(nèi)能增大，從外界吸收的熱量大于氣體對外界做的功，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]4.(多選)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，在這一過程中，下列說法正確的是()A．氣體體積變大B．氣體溫度升高C．氣體從外界吸收熱量D．氣體的內(nèi)能不變ABC[由題圖可知，氣體發(fā)生等壓變化，根據(jù)eq\f(pV,T)＝C可知，從a→b過程中，氣體V增大，T升高，內(nèi)能增加，根據(jù)ΔU＝W＋Q，ΔU＞0，W＜0，故Q＞0，氣體吸熱，A、B、C正確，D錯(cuò)誤。]判斷理想氣體內(nèi)能變化的兩種方法(1)一定質(zhì)量的理想氣體，內(nèi)能的變化完全由溫度變化決定，溫度升高，內(nèi)能增大。(2)若吸、放熱和做功情況已知，可由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q來確定。熱力學(xué)第一定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用eq\o([講典例示法])eq\o([典例示法])如圖所示，一根兩端開口、橫截面積為S＝2cm2足夠長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L＝21cm的氣柱，氣體的溫度為t1＝7℃，外界大氣壓取p0＝1.0×105Pa(相當(dāng)于75cm高汞柱壓強(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；(g取10m/s2)(2)若保持砝碼的質(zhì)量不變，對氣體加熱，使其溫度升高到t2＝77℃，此時(shí)氣柱為多長；(3)若在(2)過程中，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＝1.0×105Pa，V1＝LS＝42cm3，T1＝280K末狀態(tài)壓強(qiáng)p2＝p0＋eq\f(mg,S)＝1.05×105Pa，V2＝L2S，T2＝T1＝280K根據(jù)玻意耳定律，有p1V1＝p2V2，即p1LS＝p2L2S，得L2＝20cm。(2)對氣體加熱后，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(L2S,T2)＝eq\f(L3S,T3)，得L3＝25cm。(3)氣體對外做的功W＝p2Sh＝p2S(L3－L2)＝1.05J根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W得ΔU＝10J＋(－1.05J)＝8.95J，即氣體的內(nèi)能增加了8.95J。[答案](1)20cm(2)25cm(3)8.95J求解氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)定律的綜合問題的通用思路eq\o([跟進(jìn)訓(xùn)練])1.(2019·衡水模擬)如圖所示，內(nèi)壁光滑、足夠高的圓柱形汽缸豎直放置，內(nèi)有一質(zhì)量為m的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體。已知活塞橫截面積為S，外界大氣壓強(qiáng)為p0，缸內(nèi)氣體溫度為T1?，F(xiàn)對汽缸內(nèi)氣體緩慢加熱，使氣體體積由V1增大到V2，該過程中氣體吸收的熱量為Q1，停止加熱并保持體積V2不變，使其降溫到T1，已知重力加速