高中物理高考一輪復(fù)習(xí)一輪復(fù)習(xí) 2023屆高考物理一輪復(fù)習(xí)學(xué)案熱力學(xué)定律與能量守恒

熱力學(xué)定律與能量守恒一、熱力學(xué)定律1.熱力學(xué)第零定律如果兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)也必然處于熱平衡狀態(tài)。2.改變物體內(nèi)能的兩種方式：(1)做功；(2)熱傳遞.3.熱力學(xué)第一定律(1)內(nèi)容：一個熱力學(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功的和.(2)表達式：ΔU＝Q＋W.(3)ΔU＝Q＋W中正、負號法則：物理量意義符號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4.熱力學(xué)第二定律（1）熱力學(xué)第二定律的兩種表述克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體.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.（2）用熵的概念表示熱力學(xué)第二定律在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減小.（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動的無序性增大的方向進行.（4）第二類永動機不可能制成的原因是違背了熱力學(xué)第二定律.二、能量守恒定律能量守恒定律1.內(nèi)容：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，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.第一類永動機是不可能制成的，它違背了能量守恒定律.

知識拓展一：熱力學(xué)第一定律的理解和應(yīng)用1.熱力學(xué)第一定律的理解(1)內(nèi)能的變化都要用熱力學(xué)第一定律進行綜合分析.(2)做功情況看氣體的體積：體積增大，氣體對外做功，W為負；體積縮小，外界對氣體做功，W為正.(3)與外界絕熱，則不發(fā)生熱傳遞，此時Q＝0.(4)如果研究對象是理想氣體，因理想氣體忽略分子勢能，所以當(dāng)它的內(nèi)能變化時，主要體現(xiàn)在分子動能的變化上，從宏觀上看就是溫度發(fā)生了變化.2.三種特殊情況(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，即W＝0，則Q＝ΔU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加；(3)若過程的初、末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＋Q＝0或W＝－Q，外界對物體做的功等于物體放出的熱量.例1、（多選）如圖，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，氣體會自發(fā)擴散至整個汽缸.待氣體達到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來的體積.假設(shè)整個系統(tǒng)不漏氣.下列說法正確的是()A.氣體自發(fā)擴散前后內(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【答案】ABD【解析】因為汽缸、活塞都是絕熱的，隔板右側(cè)是真空，所以理想氣體在自發(fā)擴散的過程中，既不吸熱也不放熱，也不對外界做功.根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體自發(fā)擴散前后，內(nèi)能不變，選項A正確，選項C錯誤；氣體在被壓縮的過程中，外界對氣體做功，氣體內(nèi)能增大，又因為一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，所以氣體溫度升高，分子平均動能增大，選項B、D正確例2、（多選）關(guān)于氣體的內(nèi)能，下列說法正確的是()A.質(zhì)量和溫度都相同的氣體，內(nèi)能一定相同B.氣體溫度不變，整體運動速度越大，其內(nèi)能越大C.氣體被壓縮時，內(nèi)能可能不變D.一定量的某種理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)E.一定量的某種理想氣體在等壓膨脹過程中，內(nèi)能一定增加【答案】CDE【解析】質(zhì)量和溫度都相同的氣體，雖然分子平均動能相同，但是不同的氣體，其摩爾質(zhì)量不同，即分子個數(shù)不同，所以分子總動能不一定相同，A錯誤；宏觀運動和微觀運動沒有關(guān)系，所以宏觀運動速度大，內(nèi)能不一定大，B錯誤；根據(jù)eq\f(pV,T)＝C可知，如果等溫壓縮，則內(nèi)能不變；等壓膨脹，溫度增大，內(nèi)能一定增大，C、E正確；理想氣體的分子勢能為零，所以一定量的某種理想氣體的內(nèi)能只與分子平均動能有關(guān)，而分子平均動能和溫度有關(guān)，D正確.

知識拓展二：熱力學(xué)第一定律與圖象的綜合應(yīng)用例1、（多選）如圖，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E.狀態(tài)d的壓強比狀態(tài)b的壓強小【答案】BDE【解析】過程①中，氣體由a到b，體積V不變、T升高，則壓強增大，A項錯誤；過程②中，氣體由b到c，體積V變大，對外界做正功，B項正確；過程④中，氣體由d到e，溫度T降低，內(nèi)能ΔU減小，體積V不變，氣體不做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W得Q<0，即氣體放出熱量，C項錯誤；狀態(tài)c、d溫度相同，所以內(nèi)能相等，D項正確；由b到d的過程，作過狀態(tài)b、d的等壓線，分析可得pb>pd，E項正確.例2、（多選）如圖，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E.氣體吸收的熱量一直全部用于對外做功【答案】BCD【解析】A．由圖知氣體的pV一直增大，由，知氣體的溫度一直升高，故A錯誤；B．一定量的理想氣體內(nèi)能只跟溫度有關(guān)，溫度一直升高，氣體的內(nèi)能一直增加，故B正確；C．氣體的體積增大，則氣體一直對外做功，故C正確；D．氣體的內(nèi)能一直增加，并且氣體一直對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律△U=W+Q可知氣體一直從外界吸熱，故D正確；E．氣體吸收的熱量用于對外做功和增加內(nèi)能，故E錯誤．例3、（多選）圖示描述了一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化過程中的四個狀態(tài)，圖中ab的延長線過原點，則下列說法正確的是()A.氣體從狀態(tài)a到b的過程，氣體體積不變B.氣體從狀態(tài)b到c過程，一定從外界吸收熱量C.氣體從狀態(tài)c到d的過程，外界對氣體做功D.氣體從狀態(tài)d到a的過程，氣體的內(nèi)能減小E.氣體從狀態(tài)d到a的過程，氣體對外界做功【答案】ABD【解析】A.從狀態(tài)a到b，氣體發(fā)生的是等容變化，氣體的體積不變，故A正確；

B．從狀態(tài)b到c，溫度升高，氣壓不變，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，體積增加，體積增加說明對外做功，溫度升高說明內(nèi)能增加，根據(jù)熱力學(xué)第一定律公式△U=W+Q，氣體吸收熱量，故B正確；

C．從狀態(tài)c到d，各點與原點連線的斜率變小，體積變大，體積變大說明氣體對外做功，故C錯誤；

DE．從狀態(tài)d到a，各點與原點連線的斜率變大，體積變小，外界對氣體做功，溫度降低，內(nèi)能減小，故D正確，E錯誤；

故選ABD。例4、（多選）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷的狀態(tài)變化為a→b→c→a，其中縱坐標(biāo)表示氣體壓強p、橫坐標(biāo)表示氣體體積V，a→b是以p軸和V軸為漸近線的雙曲線。則下列結(jié)論正確的是()A.狀態(tài)a→b，理想氣體的內(nèi)能減小B.狀態(tài)b→c，單位時間內(nèi)對單位面積器壁碰撞的分子數(shù)變少C.狀態(tài)b→c，外界對理想氣體做正功D.狀態(tài)c→a，理想氣體的密度不變E.狀態(tài)a→b，理想氣體從外界吸收熱量【答案】CDE【解析】AE．狀態(tài)a→b為等溫變化，所以理想氣體內(nèi)能不變，且體積增大，氣體對外界做功，由熱力學(xué)第一定律可知，理想氣體從外界吸收熱量，故A錯誤，E正確；BC．狀態(tài)b→c為等壓變化，且體積減小，外界對氣體做正功，單位面積上的分子數(shù)增大，故B錯誤，C正確；D．狀態(tài)c→a為等容變化，所以一定質(zhì)量的理想氣體的密度不變，故D正確。故選CDE。

知識拓展三：熱力學(xué)第一定律與氣體實驗定律的綜合應(yīng)用基本思路例1、某民航客機在一萬米左右高空飛行時，需利用空氣壓縮機來保持機艙內(nèi)外氣體壓之比為4：1。機艙內(nèi)有一導(dǎo)熱氣缸，活塞質(zhì)量m=2kg、橫截面積S=10cm2，活塞與氣缸壁之間密封良好且無摩擦?？蜋C在地面靜止時，氣缸如圖（a）所示豎直放置，平衡時活塞與缸底相距=8cm；客機在高度h處勻速飛行時，氣缸如圖（b）所示水平放置，平衡時活塞與缸底相距=10cm。氣缸內(nèi)氣體可視為理想氣體，機艙內(nèi)溫度可認(rèn)為不變。已知大氣壓強隨高度的變化規(guī)律如圖（c）所示地面大氣壓強p0=×105Pa，地面重力加速度g=10m/s2。(1)判斷氣缸內(nèi)氣體由圖（a）狀態(tài)到圖（b）狀態(tài)的過程是吸熱還是放熱，并說明原因；(2)求高度h處的大氣壓強，并根據(jù)圖（c）估測出此時客機的飛行高度?！敬鸢浮?1)吸熱；(2)，104m【解析】(1)根據(jù)熱力學(xué)第一定律由于氣體體積膨脹，對外做功，而內(nèi)能保持不變，因此吸熱。(2)初態(tài)封閉氣體的壓強根據(jù)可得機艙內(nèi)外氣體壓之比4：1，因此艙外氣體壓強對應(yīng)表可知飛行高度為104m例2、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，外界大氣壓強為p0，缸內(nèi)氣體溫度為T1.現(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，已知重力加速度為g，求：(1)停止加熱時缸內(nèi)氣體的溫度；(2)降溫過程中氣體放出的熱量.【答案】(1)eq\f(V2,V1)T1(2)Q1－(p0＋eq\f(mg,S))(V2－V1)【解析】(1)加熱過程中氣體等壓膨脹，由eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，得：T2＝eq\f(V2,V1)T1.(2)設(shè)加熱過程中，封閉氣體內(nèi)能增加ΔU，因氣體體積增大，故此過程中氣體對外做功，W<0.由熱力學(xué)第一定律知：ΔU＝Q1＋W其中W＝－pΔV＝－(p0＋eq\f(mg,S))(V2－V1)由于理想氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)，故再次降到原溫度時氣體放出的熱量滿足Q2＝ΔU整理可得：Q2＝Q1－(p0＋eq\f(mg,S))(V2－V1).例3、如圖所示，一豎直放置、內(nèi)壁光滑的柱形絕熱氣缸內(nèi)置加熱絲，用質(zhì)量不計的絕熱活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，開始時氣體溫度為27℃，活塞距氣缸底部的高度為h1=，現(xiàn)給氣缸內(nèi)氣體緩慢加熱，當(dāng)氣缸內(nèi)氣體吸收了450J的熱量時溫度升高了。已知活塞的橫截面積為S=×10－3m2，外界大氣壓為p0=×105Pa，求：①溫度升高了時活塞距離氣缸底部的高度h2；②此加熱過程中氣缸內(nèi)氣體增加的內(nèi)能?！敬鸢浮竣?；②300J?！窘馕觥竣儆深}意可知氣體吸熱的過程是等壓過程，由蓋·呂薩克定律有而T1＝300K，T2＝(T1＋Δt)＝480K，代入數(shù)據(jù)得h2＝；②氣體克服外界大氣壓強做的功為W＝p0ΔV而ΔV＝(h2－h(huán)1)S＝×10－3m3，代入數(shù)據(jù)得：W＝150J由熱力學(xué)第一定律有ΔU＝－W＋Q得：ΔU＝300J。

知識拓展四：熱力學(xué)第二定律1.熱力學(xué)第二定律的涵義(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”的涵義是發(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.在產(chǎn)生其他影響的條件下內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為機械能，如氣體的等溫膨脹過程.2.熱力學(xué)第二定律的實質(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的宏觀過程的方向性，進而使人們認(rèn)識到自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性.3.熱力學(xué)過程的方向性實例熱量Q不能自發(fā)傳給熱量Q不能自發(fā)傳給能自發(fā)地完全轉(zhuǎn)化為為能自發(fā)地完全轉(zhuǎn)化為為不能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為為(2)功熱.不能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為為能自發(fā)膨脹到能自發(fā)膨脹到不能自發(fā)收縮到(3)氣體體積V1氣體體積V2(較大).不能自發(fā)收縮到能自發(fā)混合成能自發(fā)混合成不能自發(fā)分離成(4)不同氣體A和B混合氣體AB.不能自發(fā)分離成4.兩類永動機的比較第一類永動機第二類永動機設(shè)計要求不需要任何動力或燃料，卻能不斷地對外做功的機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)第二定律例1、（多選）關(guān)于第二類永動機，下列說法中正確的是()A．沒有冷凝器，只有單一的熱源，能將從單一熱源吸收的熱量全部用來做功，而不引起其他變化的熱機叫做第二類永動機B．第二類永動機違反了能量守恒定律，所以不可能制成C．第二類永動機不可能制成，說明機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機械能D．第二類永動機不可能制成，說明機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機械能，同時不引起其他變化【答案】AD【解析】沒有冷凝器，只有單一的熱源，能將從單一熱源吸收的熱量全部用來做功，而不引起其他變化的熱機叫做第二類永動機，A正確；第二類永動機不違反能量守恒定律，但違反了熱力學(xué)第二定律，所以不可能制成，B錯誤；第二類永動機不可能制成，說明機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機械能，同時不引起其他變化，C錯誤，D正確。例2、如圖所示為電冰箱的工作原理示意圖.壓縮機工作時，強迫制冷劑在冰箱內(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，是因為其消耗了電能C.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？【答案】(1)BC(2)見解析【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項正確，D項錯誤；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，需要壓縮機的幫助并消耗電能，故B項正確，A項錯誤.(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.

課堂練習(xí)練習(xí)1、根據(jù)學(xué)過的熱學(xué)中的有關(guān)知識，判斷下列說法中正確的是()A.機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也可以全部用來做功轉(zhuǎn)化成機械能B.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C.盡管科技不斷進步，熱機的效率仍不能達到100%，制冷機卻可以使溫度降到－293℃D.第一類永動機違背能量守恒定律，第二類永動機不違背能量守恒定律，隨著科技的進步和發(fā)展，第二類永動機可以制造出來【答案】A【解析】機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能在引起其他變化時也可以全部轉(zhuǎn)化為機械能，A正確；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，熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，也能從低溫物體傳遞給高溫物體，但必須借助外界的幫助，B錯誤；盡管科技不斷進步，熱機的效率仍不能達到100%，制冷機也不能使溫度降到－293℃，只能無限接近－℃，C錯誤；第一類永動機違背能量守恒定律，第二類永動機不違背能量守恒定律，而是違背了熱力學(xué)第二定律，第二類永動機不可能制造出來，D錯誤.練習(xí)2、關(guān)于兩類永動機和熱力學(xué)的兩個定律，下列說法正確的是()A.第二類永動機不可能制成是因為違反了熱力學(xué)第一定律B.第一類永動機不可能制成是因為違反了熱力學(xué)第二定律C.由熱力學(xué)第一定律可知做功不一定改變內(nèi)能，熱傳遞也不一定改變內(nèi)能，但同時做功和熱傳遞一定會改變內(nèi)能D.由熱力學(xué)第二定律可知熱量從低溫物體傳向高溫物體是可能的，從單一熱源吸收熱量，完全變成功也是可能的【答案】D【解析】第一類永動機違反能量守恒定律，第二類永動機違反熱力學(xué)第二定律，A、B錯；由熱力學(xué)第一定律可知W≠0，Q≠0，但ΔU＝W＋Q可以等于0，C錯；由熱力學(xué)第二定律可知D中現(xiàn)象是可能的，但會引起其他變化，D對.練習(xí)3、（多選）一定量的理想氣體的壓強p與熱力學(xué)溫度T的變化圖象如圖所示.下列說法正確的是()→B的過程中，氣體對外界做功，氣體內(nèi)能增加→B的過程中，氣體從外界吸收的熱量等于其內(nèi)能的增加量→C的過程中，氣體體積增大，對外做功→C的過程中，氣體對外界放熱，內(nèi)能不變→C的過程中，氣體分子與容器壁每秒碰撞的次數(shù)增加【答案】BDE【解析】從A到B的過程，是等容升溫過程，氣體不對外做功，氣體從外界吸收熱量，使得氣體內(nèi)能增加，故A錯誤，B正確；從B到C的過程是等溫壓縮過程，壓強增大，體積減小，外界對氣體做功，氣體放出熱量，內(nèi)能不變，因體積減小，分子數(shù)密度增大，故氣體分子與容器壁每秒碰撞的次數(shù)增加，故C錯誤，D、E正確.練習(xí)4、（多選）如圖所示，固定在地面上的水平氣缸內(nèi)由活塞封閉著一定量的氣體，氣體分子之間的相互作用力可以忽略，假設(shè)氣缸壁的導(dǎo)熱性能很好，環(huán)境的溫度保持不變，若用外力F將活塞緩慢地水平向右拉動，則在拉動活塞的過程中，下列說法正確的是()A．氣體做等溫膨脹，氣體分子單位時間對氣缸壁單位面積碰撞的次數(shù)將變少B．氣體做等溫膨脹，分子的平均動能不變，氣體的壓強不變C．氣體從外界吸收熱量，內(nèi)能不變D．氣體是從單一熱源吸收，全部用來對外做功，此過程違反熱力學(xué)第二定律【答案】AC【解析】因氣缸導(dǎo)熱，氣體的溫度不變，氣體體積變大，則壓強減小；氣體的體積增大，則單位體積內(nèi)的分子數(shù)減小，則氣體分子單位時間對氣缸壁單位面積碰撞的次數(shù)將變少，選項A正確，B錯誤；由于氣體壓迫活塞，故氣體對外做功，則由熱力學(xué)第一定律可知，因溫度不變，內(nèi)能不變，則氣體應(yīng)吸熱，且吸收的熱量等于對外做功，選項C正確；氣體是從單一熱源吸收，全部用來對外做功，但要引起氣體的變化，此過程不違反熱力學(xué)第二定律，選項D錯誤。練習(xí)5、如圖所示，豎直放置的圓柱形絕熱氣缸內(nèi)封閉著1mol單原子分子理想氣體，氣體溫度為T0．活塞的質(zhì)量為m，橫截面積為S，與氣缸底部相距h，現(xiàn)通過電熱絲緩慢加熱氣體，活塞上升了h，已知1mol單原子分子理想氣體內(nèi)能表達式為，大氣壓強為P0，重力加速度為g，不計活塞與氣缸的摩擦，求：（1）加熱過程中氣體吸收的熱量．（2）現(xiàn)停止對氣體加熱，同時在活塞上緩慢添加砂粒，當(dāng)添加砂粒的質(zhì)量為m1時，活塞恰好回到原來的位置，求此時氣體的溫度．【答案】（1）；（2）【解析】（1）活塞平衡氣體對外做功由理想氣體狀態(tài)方程解得由熱力學(xué)第一定律根據(jù)題干所給條件故（2）末態(tài)活塞平衡由理想氣體狀態(tài)方程解得練習(xí)6、如圖所示，汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的某種理想氣體，活塞通過滑輪和一重物連接并保持平衡，已知活塞距缸口，活塞面積，封閉氣體的體積為，溫度為，大氣壓強，物體重力，活塞重力及一切摩擦不計。緩慢升高環(huán)境溫度，封閉氣體吸收了的熱量，使活塞剛好升到缸口。求：(1)活塞剛好升到缸口時，氣體的溫度；(2)氣體內(nèi)能的變化量?！敬鸢浮?1)364K；(2)35J【解析】(1)封閉氣體初態(tài)，末態(tài)緩慢升高環(huán)境溫度，封閉氣體做等壓變化，則有解得(2)設(shè)封閉氣體做等壓變化的壓強為p，對活塞汽缸內(nèi)氣體對外界做功解得由熱力學(xué)第一定律得，汽缸內(nèi)氣體內(nèi)能的變化量得故汽缸內(nèi)的氣體內(nèi)能增加了35J。

課后練習(xí)1.（多選）如圖，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．氣體一直從向外放熱【答案】BC【解析】A．由圖知氣體的pV一直增大，由知氣體的溫度一直升高，故A錯誤；

B．一定量的理想氣體內(nèi)能只跟溫度有關(guān)，溫度一直升高，氣體的內(nèi)能一直增加，故B正確；

C．氣體的體積增大，則氣體一直對外做功，故C正確；

D．氣體的內(nèi)能一直增加，并且氣體一直對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律△U=W+Q可知氣體一直從外界吸熱，故D錯誤。

故選BC。2.如圖所示，在p—V圖象中，直線ab表示一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a變化到狀態(tài)b的過程（）A．氣體一直對外界做功 B．氣體的溫度先升高后降低C．氣體的內(nèi)能一直增加 D．氣體先向外界放出熱量，后從外界吸收熱量【答案】AC【解析】A．由于氣體體積膨脹，一定對外做功，A正確；BC．由圖象可知，p、V的表達式從a到b的過程中，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程（恒量）可得可知狀態(tài)a變化到狀態(tài)b的過程，氣體的溫度一直升高，內(nèi)能一直增加，B錯誤，C正確；D．根據(jù)熱力學(xué)第一定律，整個過程中，一直對外做功，內(nèi)能一直增加，因此一直從外界吸熱，D錯誤。故選AC。3.（多選）關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是（）A．科技的進步使得人類有可能生產(chǎn)出從單一熱源吸熱全部用來對外做功而不引起其他變化的熱機B．物體對外做功，其內(nèi)能一定減少C．氣體向真空膨脹時雖然不對外做功，但系統(tǒng)的熵是增加的D．制冷設(shè)備實現(xiàn)從低溫?zé)嵩刺幬鼰?，并在高溫?zé)嵩刺幏艧?，沒有違反熱力學(xué)第二定律E.第一類永動機不可能制成，是因為它違背了能量守恒定律【答案】CDE【解析】A．根據(jù)熱力學(xué)第二定律，不可能從單一熱源吸熱全部用來對外做功而不引起其他變化，故A錯誤；B．根據(jù)熱力學(xué)第一定律，物體對外做功，同時物體吸熱，則其內(nèi)能不一定改變，故B錯誤；C．熵是物體內(nèi)分子運動無序程度的量度，氣體向真空膨脹時雖然不對外做功，但系統(tǒng)的熵是增加的，故C正確；D．制冷設(shè)備可實現(xiàn)從低溫?zé)嵩刺幬鼰幔⒃诟邷責(zé)嵩刺幏艧?，故D正確；E．第一類永動機不可能制成，是因為它違背了能量守恒定律，故E正確。故選CDE。4.如圖所示，水平放置的封閉絕熱氣缸，被一鎖定的絕熱活塞分為體積相等的、兩部分。已知部分氣體為1mol氧氣，部分氣體為2mol氧氣，兩部分氣體溫度相等，均可視為理想氣體。解除鎖定，活塞滑動一段距離后，兩部分氣體各自再次達到平衡態(tài)時，它們的體積分別為、，溫度分別為、。下列說法正確的是（）A．， B．，C．， D．，【答案】D【解析】、兩部分的體積相等，溫度相等，部分氣體為1mol氧氣，部分氣體為2mol氧氣，所以b部分氣體分子更加稠密，壓強更大。解除鎖定后，活塞向a方向移動，所以。根據(jù)熱力學(xué)第一定律：，由于活塞絕熱，Q=0，對于部分氣體，外界對其做功，內(nèi)能增加，溫度升高。對于b部分的氣體，對外做功，內(nèi)能減少，溫度降低。所以。故選項D正確，ABC項錯誤。5.一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了如圖所示的A→B→C→D→A循環(huán)，該過程每個狀態(tài)視為平衡態(tài)，各狀態(tài)參數(shù)如圖所示.A狀態(tài)的壓強為1×105Pa，求：(1)B狀態(tài)的溫度；(2)完成一次循環(huán)，氣體與外界熱交換的熱量.【答案】(1)600K(2)放熱150J【解析】(1)理想氣體從A狀態(tài)到B狀態(tài)的過程中，壓強保持不變，根據(jù)蓋—呂薩克定律有eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)代入數(shù)據(jù)解得TB＝eq\f(VB,VA)TA＝600K(2)理想氣體從A狀態(tài)到B狀態(tài)的過程中，外界對氣體做功W1＝－pA(VB－VA)解得W1＝－100J氣體從B狀態(tài)到C狀態(tài)的過程中，體積保持不變，根據(jù)查理定律有eq\f(pB,TB)＝eq\f(pC,TC)解得pC＝×105Pa從C狀態(tài)到D狀態(tài)的過程中，壓強保持不變，外界對氣體做功W2＝pC(VC－VD)＝pC(VB－VA)解得W2＝250J一次循環(huán)過程中外界對氣體所做的總功W＝W1＋W2＝150J理想氣體從A狀態(tài)完成一次循環(huán)，回到A狀態(tài)，始末溫度不變，所以內(nèi)能不變.根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU＝W＋Q解得Q＝－150J故完成一次循環(huán)，氣體向外界放